Inleiding
HU-210 is een synthetische cannabinoïde die in 1988 voor het eerst werd gesynthetiseerd uit (1R,5S)-myrtenol door een groep onder leiding van Raphael Mechoulam aan de Hebreeuwse Universiteit. HU-210 is 100 tot 800 keer krachtiger dan natuurlijke THC uit cannabis en heeft een langere werkingsduur. HU-210 heeft een bindingsaffiniteit van 0,061nM op CB1 en 0,52nM op CB2 in gekloonde menselijke cannabinoïde receptoren. Vergeleken met Delta-9-THC van 40,7nM bij CB1. HU-210 is de (-)-1,1-dimethylheptyl analoog van 11-hydroxy- Δ8- tetrahydrocannabinol; in sommige referenties wordt het 1,1-dimethylheptyl- 11-hydroxytetrahydrocannabinol genoemd. De afkorting "HU" staat voor Hebrew University.
Resorcinol (8) werd geïdentificeerd als een belangrijk tussenproduct dat moest reageren met beide enantiomeren van 4-hydroxy-myrtenyl pivalaat (9) en zo de gewenste THC-achtige structurele raamwerken vormde. Synthese van de belangrijkste gefluoreerde bouwsteen (8) bleek een uitdaging te zijn. In feite was er een aantal onsuccesvolle benaderingen van (8). De synthese van 8 begon met de methylering van het in de handel verkrijgbare (3,5-dimethoxyfenyl)acetonitril (1), dat α,α-dimethylnitril (2) opleverde in een uitstekende opbrengst. Daaropvolgende hydridereductie van (2) leverde affde aldehyde (2) op, die werd onderworpen aan een Wittig olefinering met de opbrengst van het fosfoniumzout (5), die de onverzadigde stof (6) opleverde als een enkel isomeer, vermoedelijk met (Z)-geometrie. De CvC-binding van (6) werd vervolgens gehydrogeneerd (Pd/C, H 2 , in EtOAc) om verbinding (7) te verkrijgen in kwantitatieve opbrengst. Behandeling van (7) met MeMgI bij 170 °C leverde de gedemethyleerde alcohol (8) op in zeer goede opbrengst. De synthese van (-)-(R, R)-HU-210 werd bereikt uit commercieel verkrijgbaar (-)-(1R)-myrtenol (≥95% ee) dat werd omgezet in 4-hydroxymyrtenylpivalaat (9) volgens de methode van Zahalka en Huffman. Ten slotte leverde reductie met LiAlH4 de doelverbinding (-)-(R, R)-HU-210 op. Aangezien de bron van chiraliteit in de syntheses de twee enantiomeren van 4-hydroxymyrtenylpivalaat (9) zijn, weerspiegelde de ee van de twee uiteindelijke verbindingen de ee van de commercieel verkrijgbare uitgangsstoffen. De enantiomerische zuiverheid van de cannabinoïde mimics werd bevestigd door analytische chirale HPLC. Vervolgens werd (-)-(R, R)-HU-210 gezuiverd door semi-preparatieve chirale HPLC om hoogzuivere (>99% ee) enkelvoudige enantiomeren te verkrijgen voor de farmacologische testen.
Resorcinol (8) werd geïdentificeerd als een belangrijk tussenproduct dat moest reageren met beide enantiomeren van 4-hydroxy-myrtenyl pivalaat (9) en zo de gewenste THC-achtige structurele raamwerken vormde. Synthese van de belangrijkste gefluoreerde bouwsteen (8) bleek een uitdaging te zijn. In feite was er een aantal onsuccesvolle benaderingen van (8). De synthese van 8 begon met de methylering van het in de handel verkrijgbare (3,5-dimethoxyfenyl)acetonitril (1), dat α,α-dimethylnitril (2) opleverde in een uitstekende opbrengst. Daaropvolgende hydridereductie van (2) leverde affde aldehyde (2) op, die werd onderworpen aan een Wittig olefinering met de opbrengst van het fosfoniumzout (5), die de onverzadigde stof (6) opleverde als een enkel isomeer, vermoedelijk met (Z)-geometrie. De CvC-binding van (6) werd vervolgens gehydrogeneerd (Pd/C, H 2 , in EtOAc) om verbinding (7) te verkrijgen in kwantitatieve opbrengst. Behandeling van (7) met MeMgI bij 170 °C leverde de gedemethyleerde alcohol (8) op in zeer goede opbrengst. De synthese van (-)-(R, R)-HU-210 werd bereikt uit commercieel verkrijgbaar (-)-(1R)-myrtenol (≥95% ee) dat werd omgezet in 4-hydroxymyrtenylpivalaat (9) volgens de methode van Zahalka en Huffman. Ten slotte leverde reductie met LiAlH4 de doelverbinding (-)-(R, R)-HU-210 op. Aangezien de bron van chiraliteit in de syntheses de twee enantiomeren van 4-hydroxymyrtenylpivalaat (9) zijn, weerspiegelde de ee van de twee uiteindelijke verbindingen de ee van de commercieel verkrijgbare uitgangsstoffen. De enantiomerische zuiverheid van de cannabinoïde mimics werd bevestigd door analytische chirale HPLC. Vervolgens werd (-)-(R, R)-HU-210 gezuiverd door semi-preparatieve chirale HPLC om hoogzuivere (>99% ee) enkelvoudige enantiomeren te verkrijgen voor de farmacologische testen.
Apparatuur en glaswerk.
- 100 ml, 250 ml, 500 ml Rondbodemkolven (RBF);
- 50 ml peervormige kolf;
- Retortstandaard en klem om de apparatuur vast te zetten;
- Magneetroerder met verwarming;
- 100 mL x3; 50 mL x2 Bekerglazen;
- 500 mL Scheitrechter;
- 100 mL druppeltrechter;
- Dewarbad;
- Waterbad;
- Vast CO2 (droog ijs);
- Vacuümbron;
- Glazen staaf en spatel;
- Rotovap machine;
- Plastic of glazen injectiespuit;
- Erlenmeyer 150-200 mL x2;
- Terugvloeikoeler;
- Flash chromatografie kit;
- Buchner-kolf en trechter [voor kleine hoeveelheden mag Schott-filter worden gebruikt];
- Laboratoriumthermometer (-50 °C tot 200 °C) met kolfadapter;
- ~10 L stikstof (N2) of argonn (Ar) ballon (1 atm);
- Waterstofgasbron (H2);
- Laboratoriumweegschaal (0,001-100 g is geschikt) [hangt af van de syntheselading].
Reagentia.
- Natriumhydride (NaH) 60% in minerale olie, 677 mg, 16,9 mmol;
- Dimethylformamide (DMF) 10,0 mL;
- 2-(3,5-dimethoxyfenyl)acetonitril (1) 1,0 g, 5,64 mmol;
- Jodomethaan (CH3I) 1,1 mL, 16,9 mmol;
- ammoniumchloride (NH4Cl) waterige oplossing (25,0 mL);
- Diethylether (Et2O) 363 mL;
- Natriumsulfaat (Na2SO4) of Magnesiumsulfaat (MgSO4) ~150 g;
- Dichloormethaan (DCM) 115,0 ml;
- DIBALH (C₈H₁₉Al) 1 M oplossing in hexaan, 14,75 mL, 14,75 mmol;
- Natriumtartraat 10% oplossing in water, 20 mL;
- Ethylacetaat (EtOAc) 1070 mL;
- Gedestilleerd water ~1 L;
- Natriumchloride (NaCl) ~100 g;
- Hexaan ~650 mL;
- 5-broomopentaan (4) 3,134 mL, 16,6 mmol;
- Ethanol (EtOH) 35 mL;
- Trifenylfosfine (Ph3P) 4,35 g, 16,6 mmol;
- Kaliumcarbonaat (K2CO3) 2,30 g, 16,6 mmol;
- Tolueen 35 mL;
- Tetrahydrofuraan (THF) 179 mL;
- Pd/C 10% 139 mg;
- Methylmagnesiumjodide (MeMgI) 3 M in Et2O, 8,0 mL, 24,0 mmol;
- Pivalaat ester (9) 48 mg, 0,19 mmol;
- Boortrifluoride etheraat (BF3-OEt2) 0,12 mL, 1,0 mmol;
- Lithiumaluminiumhydride (LiAlH4) 15,3 mg, 0,39 mmol.
Kookpunt: 485.51 bij 760 mm Hg;
Smeltpunt: 205,83 °C;
Molecuulgewicht: 386,576 g/mol;
Dichtheid: 1,0±0,1 g/mL;
CAS-nummer: 112830-95-2.
Synthese van de precursor
2-(3,5-dimethoxyfenyl)-2-methylpropanenitril (2)Aan een geroerde suspensie van natriumhydride (60% in minerale olie, 677 mg, 16,9 mmol, 3 eq.) in droog DMF (5.0 mL) bij 0 °C werd druppelsgewijs een oplossing van in de handel verkrijgbaar 2-(3,5-dimethoxyfenyl)acetonitril (1) (1,0 g, 5,64 mmol, 1 eq.) en jodomethaan (1,1 mL, 16,9 mmol, 3 eq.) in droog DMF (5,0 mL) toegevoegd. De reactietemperatuur steeg in 15 minuten naar 25 °C en het roeren werd gedurende 2 uur voortgezet in een rondbodemkolf van 100 ml. Het reactiemengsel werd geblust met een verzadigde waterige NH4Cl-oplossing (5,0 mL) en verdund met diethylether (10 mL). De organische laag werd gescheiden en de waterige laag werd geëxtraheerd met diethylether (3×10 mL). De gecombineerde organische laag werd gewassen met water en pekel, gedroogd boven Na2SO4 en het oplosmiddel werd verdampt onder verminderde druk. Het ruwe product werd gezuiverd door flashchromatografie op silicagel (hexaan/EtOAc 8:2) en verbinding (2) (1,1 g, 98%) werd verkregen als een kleurloze olie.
2-(3,5-dimethoxyfenyl)-2-methylpropanal (3)
Aan een oplossing van (2) (1,21 g, 5,90 mmol, 1 eq.) in droog DCM (50.0 mL) bij -78 °C (in een Dewar-bad met droog ijs) werd DIBALH (1 M oplossing in hexaan, 14,75 mL, 14,75 mmol, 2,5 eq.) (C₈H₁₉Al) toegevoegd in 250 mL rondbodemkolf. Het reactiemengsel werd gedurende 1 uur bij dezelfde temperatuur geroerd en vervolgens geblust door druppelsgewijze toevoeging van kaliumnatriumtartraat (10% oplossing in water, 20 ml). Het resulterende mengsel werd verwarmd tot kamertemperatuur, gedurende 1 uur krachtig geroerd en vervolgens verdund met EtOAc (20 mL). De organische fase werd gescheiden en de waterige fase werd geëxtraheerd met EtOAc (3×50 mL). De gecombineerde organische laag werd gewassen met water en pekel, gedroogd boven Na2SO4 en het oplosmiddel werd verdampt onder verminderde druk. Het ruwe product werd gezuiverd door flashchromatografie op silicagel (hexaan/EtOAc 8:2) om aldehyde (3) (1,14 g, 93%) als een kleurloze olie te krijgen.
5-(Broomtrifenyl-λ5-fosfanyl)pentaan (5)
Aan een oplossing van in de handel verkrijgbaar5-broomtrifenyl-λ5-fosfanyl)pentaan (4) (3,134 mL, 16,6 mmol, 1 eq.) in EtOH (35 mL) werd trifenylfosfine (4 .35 g, 16,6 mmol, 1 eq.) en K2CO3 (2,30 g, 16,6 mmol, 1 eq.) en het mengsel werd overnacht bij reflux verwarmd in 250 mL rondbodemkolf. Het oplosmiddel werd verdampt onder verminderde druk, het ruwe product werd opgelost in tolueen (35 mL) en het mengsel werd krachtig geroerd bij 100 °C gedurende 5 minuten. Het mengsel liet men afkoelen tot r.t. en het gekristalliseerde fosfoniumzout (5) (74%) werd door filtratie verzameld als een witte kristallijne vaste stof.
Aan een oplossing van in de handel verkrijgbaar5-broomtrifenyl-λ5-fosfanyl)pentaan (4) (3,134 mL, 16,6 mmol, 1 eq.) in EtOH (35 mL) werd trifenylfosfine (4 .35 g, 16,6 mmol, 1 eq.) en K2CO3 (2,30 g, 16,6 mmol, 1 eq.) en het mengsel werd overnacht bij reflux verwarmd in 250 mL rondbodemkolf. Het oplosmiddel werd verdampt onder verminderde druk, het ruwe product werd opgelost in tolueen (35 mL) en het mengsel werd krachtig geroerd bij 100 °C gedurende 5 minuten. Het mengsel liet men afkoelen tot r.t. en het gekristalliseerde fosfoniumzout (5) (74%) werd door filtratie verzameld als een witte kristallijne vaste stof.
(5Z)-7-(3,5-Dimethoxyfenyl)-7-methyloct-5-en (6)
Aan een suspensie van fosfoniumzout (5) (27,3 mmol, 5 eq.) in droge THF (130 mL) bij 0 °C werd druppelsgewijs LiHMDS (LiN[(CH₃)₃Si]₂) (1 M in THF, 27,3 mL, 27,3 mmol, 5 eq.) toegevoegd in 500 mL rondbodemkolf. Het mengsel werd verwarmd tot 10 °C en 30 minuten geroerd om volledige vorming van het oranje ylide te waarborgen. Een oplossing van aldehyde (3) (1,1 g, 5,46 mmol, 1 eq.) in THF (15 mL) werd druppelsgewijs toegevoegd aan de resulterende slurry bij dezelfde temperatuur. De reactie werd overnacht geroerd bij kamertemperatuur. Het mengsel werd geblust door toevoeging van verzadigd waterig NH4Cl (10 ml). De organische laag werd gescheiden en de waterige fase werd geëxtraheerd met Et2O (3×100 mL). De gecombineerde organische laag werd gewassen met pekel, gedroogd boven Na2SO4 en het oplosmiddel werd verdampt onder verminderde druk. Het ruwe product werd gezuiverd door flashchromatografie op silicagel (hexaan/EtOAc 7:3) om het alkeen (6) (92%, enkelvoudig diastereoisomeer) als kleurloze olie te verkrijgen.
Aan een suspensie van fosfoniumzout (5) (27,3 mmol, 5 eq.) in droge THF (130 mL) bij 0 °C werd druppelsgewijs LiHMDS (LiN[(CH₃)₃Si]₂) (1 M in THF, 27,3 mL, 27,3 mmol, 5 eq.) toegevoegd in 500 mL rondbodemkolf. Het mengsel werd verwarmd tot 10 °C en 30 minuten geroerd om volledige vorming van het oranje ylide te waarborgen. Een oplossing van aldehyde (3) (1,1 g, 5,46 mmol, 1 eq.) in THF (15 mL) werd druppelsgewijs toegevoegd aan de resulterende slurry bij dezelfde temperatuur. De reactie werd overnacht geroerd bij kamertemperatuur. Het mengsel werd geblust door toevoeging van verzadigd waterig NH4Cl (10 ml). De organische laag werd gescheiden en de waterige fase werd geëxtraheerd met Et2O (3×100 mL). De gecombineerde organische laag werd gewassen met pekel, gedroogd boven Na2SO4 en het oplosmiddel werd verdampt onder verminderde druk. Het ruwe product werd gezuiverd door flashchromatografie op silicagel (hexaan/EtOAc 7:3) om het alkeen (6) (92%, enkelvoudig diastereoisomeer) als kleurloze olie te verkrijgen.
7-(3,5-Dimethoxyfenyl)-7-methyloctaan (7)
Aan een oplossing van (6) (5,0 mmol, 1 eq.) in EtOAc (200 mL) werd 10% Pd/C (139 mg) toegevoegd en de resulterende suspensie werd krachtig geroerd onder waterstofatmosfeer gedurende één nacht bij kamertemperatuur in 500 mL RBF. De katalysator werd verwijderd door filtratie door Celiet en het filtraat werd verdampt onder verminderde druk. Het ruwe product werd gezuiverd door flashchromatografie op silicagel (hexaan/EtOAc 6:4) en de gehydrogeneerde verbinding (7) (kwantitatieve opbrengst) werd verkregen als een kleurloze olie.
5-(2-methyloctaan-2-yl)benzeen-1,3-diol (8)
Aan een oplossing van verbinding (7) (1,20 mmol, 1 eq.) in droog Et2O (5,0 mL) en droog THF (0,4 mL) werd MeMgI (3 M in Et2O, 8,0 mL, 24,0 mmol, 20 eq.) toegevoegd bij 0 °C in 100 mL RBF. De slurry werd verwarmd tot 100 °C onder verminderde druk, waarna het residu werd verwarmd tot 170 °C gedurende 1 uur onder een stikstofstroom. Het afgekoelde reactiemengsel werd geblust met verzadigd waterig NH4Cl (10 mL) en geëxtraheerd met EtOAc (5×20 mL). De gecombineerde organische laag werd gewassen met pekel, gedroogd boven Na2SO4 en het oplosmiddel werd verdampt onder verminderde druk. Het ruwe product (8) werd gezuiverd door flashchromatografie op silicagel (hexaan/EtOAc 1:1) en de alcohol (8) (70%) werd verkregen als een wasachtige witte vaste stof.
Synthese van het product
[(6aR,10aR)-3-(2-methyloctan-2-yl)-1-hydroxy-6,6-dimethyl-6H,6aH,7H,10H,10aH-benzo[c]isochromen-9-yl]methyl-2,2-dimethylpropanoaat (10)
Aan een oplossing van resorcinol (8) (0.19 mmol, 1 eq.) en pivalaatester (9) (48 mg, 0,19 mmol, 1 eq.) in droog DCM (65 mL) bij -20 °C werd BF3-OEt2 (0,12 mL, 1,0 mmol, 5,3 eq.) toegevoegd in 250 mL RBF. Het mengsel werd opgewarmd tot kamertemperatuur en vervolgens 2 uur geroerd. Het mengsel werd voorzichtig gewassen met pekel, over Na2SO4, gefiltreerd en het oplosmiddel werd verdampt onder verminderde druk. Het ruwe product werd gezuiverd door flashchromatografie op silicagel (hexaan/EtOAc 9:1) en verbinding (10) (55%) werd verkregen als een wasachtige witte vaste stof.
Aan een oplossing van resorcinol (8) (0.19 mmol, 1 eq.) en pivalaatester (9) (48 mg, 0,19 mmol, 1 eq.) in droog DCM (65 mL) bij -20 °C werd BF3-OEt2 (0,12 mL, 1,0 mmol, 5,3 eq.) toegevoegd in 250 mL RBF. Het mengsel werd opgewarmd tot kamertemperatuur en vervolgens 2 uur geroerd. Het mengsel werd voorzichtig gewassen met pekel, over Na2SO4, gefiltreerd en het oplosmiddel werd verdampt onder verminderde druk. Het ruwe product werd gezuiverd door flashchromatografie op silicagel (hexaan/EtOAc 9:1) en verbinding (10) (55%) werd verkregen als een wasachtige witte vaste stof.
(-)-(R,R)-HU-210 (11)
Een oplossing van de beschermde ester (10) (0,098 mmol, 1 eq.) in droge THF (1,0 ml) werd druppelsgewijs toegevoegd aan een suspensie van LiAlH4 (15,3 mg, 0,39 mmol, 4 eq.) in THF (1,0 ml) bij 0 °C in een peervormige kolf van 50 ml. Het reactiemengsel werd 2 uur geroerd en op kamertemperatuur gebracht. De reactie werd geblust met water (2 mL) en geëxtraheerd met ether (2×5 mL). De gecombineerde organische laag werd gewassen met pekel, gedroogd boven Na2SO4 en het oplosmiddel werd verdampt onder verminderde druk. Het ruwe product werd gezuiverd door flashchromatografie op silicagel (hexaan/EtOAc 8:2) om de uiteindelijke verbinding (-)-(R, R)-HU-210 (11) (50%, ee 97%) als hygroscopische witte vaste stof te verkrijgen. Het eindproduct werd vervolgens gezuiverd door een chirale HPLC (zie de Experimental voor details) om (-)-(R, R)-HU-210 enantiomeer zuiver (ee 100%) te verkrijgen.
Last edited by a moderator:
