Úvod
HU-210 je syntetický kanabinoid, ktorý bol prvýkrát syntetizovaný v roku 1988 z (1R,5S)-myrtenolu skupinou pod vedením Raphaela Mechoulama na Hebrejskej univerzite. HU-210 je 100 až 800-krát účinnejší ako prírodný THC z konope a má predĺžené trvanie účinku. HU-210 má väzbovú afinitu 0,061 nM na CB1 a 0,52 nM na CB2 v klonovaných ľudských kanabinoidných receptoroch. V porovnaní s Delta-9-THC 40,7nM na CB1. HU-210 je (-)-1,1-dimetylheptylový analóg 11-hydroxy- Δ8- tetrahydrokanabinolu; v niektorých odkazoch sa nazýva 1,1-dimetylheptyl- 11-hydroxytetrahydrokanabinol. Skratka "HU" znamená Hebrejská univerzita.
Resorcinol (8) bol identifikovaný ako kľúčový medziprodukt, ktorý reaguje s oboma enantiomérmi 4-hydroxy-myrtenyl pivalátu (9) a vytvára požadované štruktúrne rámce podobné THC. Syntéza kľúčového fluórovaného stavebného bloku (8) sa ukázala ako náročná. V skutočnosti bolo k (8) použitých niekoľko neúspešných prístupov. Syntéza 8 sa začala metyláciou komerčne dostupného (3,5-dimetoxyfenyl)acetonitrilu (1), ktorá affordovala α,α-dimetylnitril (2) s vynikajúcim výťažkom. Následnou hydridovou redukciou (2) sa získal aldehyd (2), ktorý sa podrobil Wittigovej olefinacii s výťažkom vzniknutým z fosfóniovej soli (5), ktorou sa získala nenasýtená látka (6) ako jediný izomér, pravdepodobne s (Z)-geometriou. Väzba CvC (6) sa potom hydrogenovala (Pd/C, H 2 , v EtOAc), čím sa získala zlúčenina (7) v kvantitatívnom výťažku. Úpravou (7) s MeMgI pri 170 °C sa získal demetylovaný alkohol (8) s veľmi dobrým výťažkom. Syntéza (-)-(R, R)-HU-210 bola dosiahnutá z komerčne dostupného (-)-(1R)-myrtenolu (≥95 % ee), ktorý bol transformovaný na 4-hydroxymyrtenylpivalát (9) metódou Zahalku a Huffmana. Nakoniec redukciou pomocou LiAlH4 vznikla cieľová zlúčenina (-)-(R, R)-HU-210. Keďže zdrojom chirality v syntézach sú dva enantioméry 4-hydroxymyrtenylpivalátu, (9), ee oboch konečných zlúčenín odrážalo ee komerčne dostupných východiskových materiálov. Enantiomérna čistota kanabinoidných mimík bola potvrdená analytickou chirálnou HPLC. Následne boli (-)-(R, R)-HU-210 prečistené semipreparatívnou chirálnou HPLC s cieľom získať jednotlivé enantioméry vysokej čistoty (> 99 % ee) na farmakologické testy.
Resorcinol (8) bol identifikovaný ako kľúčový medziprodukt, ktorý reaguje s oboma enantiomérmi 4-hydroxy-myrtenyl pivalátu (9) a vytvára požadované štruktúrne rámce podobné THC. Syntéza kľúčového fluórovaného stavebného bloku (8) sa ukázala ako náročná. V skutočnosti bolo k (8) použitých niekoľko neúspešných prístupov. Syntéza 8 sa začala metyláciou komerčne dostupného (3,5-dimetoxyfenyl)acetonitrilu (1), ktorá affordovala α,α-dimetylnitril (2) s vynikajúcim výťažkom. Následnou hydridovou redukciou (2) sa získal aldehyd (2), ktorý sa podrobil Wittigovej olefinacii s výťažkom vzniknutým z fosfóniovej soli (5), ktorou sa získala nenasýtená látka (6) ako jediný izomér, pravdepodobne s (Z)-geometriou. Väzba CvC (6) sa potom hydrogenovala (Pd/C, H 2 , v EtOAc), čím sa získala zlúčenina (7) v kvantitatívnom výťažku. Úpravou (7) s MeMgI pri 170 °C sa získal demetylovaný alkohol (8) s veľmi dobrým výťažkom. Syntéza (-)-(R, R)-HU-210 bola dosiahnutá z komerčne dostupného (-)-(1R)-myrtenolu (≥95 % ee), ktorý bol transformovaný na 4-hydroxymyrtenylpivalát (9) metódou Zahalku a Huffmana. Nakoniec redukciou pomocou LiAlH4 vznikla cieľová zlúčenina (-)-(R, R)-HU-210. Keďže zdrojom chirality v syntézach sú dva enantioméry 4-hydroxymyrtenylpivalátu, (9), ee oboch konečných zlúčenín odrážalo ee komerčne dostupných východiskových materiálov. Enantiomérna čistota kanabinoidných mimík bola potvrdená analytickou chirálnou HPLC. Následne boli (-)-(R, R)-HU-210 prečistené semipreparatívnou chirálnou HPLC s cieľom získať jednotlivé enantioméry vysokej čistoty (> 99 % ee) na farmakologické testy.
Vybavenie a sklo.
- 100 ml, 250 ml, 500 ml banky s okrúhlym dnom (RBF);
- 50 ml banka v tvare hrušky;
- Retortový stojan a svorka na upevnenie prístroja;
- Magnetické miešadlo s ohrievačom;
- 100 ml x3; 50 ml x2 kadičky;
- 500 ml Oddeľovací lievik;
- 100 mL odkvapkávacie lievik;
- Dewarov kúpeľ;
- Vodný kúpeľ;
- Pevný CO2 (suchý ľad);
- Zdroj vákua;
- Sklenená tyčinka a špachtľa;
- Rotovap stroj;
- Plastová alebo sklenená injekčná striekačka;
- Erlenmeyerova banka 150-200 ml x2;
- spätný chladič;
- Súprava nableskovú chromatografiu;
- Buchnerova banka a lievik [pri malých množstvách sa môže použiť Schottov filter];
- laboratórny teplomer (-50 °C až 200 °C) s adaptérom na banku;
- ~10 l balón s dusíkom (N2) alebo argónom (Ar) (1 atm);
- Zdrojplynného vodíka (H2);
- Laboratórne váhy (vhodné sú 0,001 - 100 g) [závisí od zaťaženia syntézou].
Činidlá.
- Hydrid sodný (NaH) 60 % v minerálnom oleji, 677 mg, 16,9 mmol;
- Dimetylformamid (DMF) 10,0 ml;
- 2-(3,5-dimetoxyfenyl)acetonitril (1) 1,0 g, 5,64 mmol;
- jódmetán (CH3I) 1,1 ml, 16,9 mmol;
- Vodný roztok chloridu amónneho (NH4Cl) (25,0 ml);
- dietyléter (Et2O) 363 ml;
- Síran sodný (Na2SO4) alebo síran horečnatý (MgSO4) ~150 g;
- dichlórmetán (DCM) 115,0 ml;
- DIBALH (C₈H₁₉Al) 1 M roztok v hexáne, 14,75 ml, 14,75 mmol;
- 10 % roztok vínanu sodného vo vode, 20 mL;
- Etylacetát (EtOAc) 1070 ml;
- Destilovaná voda ~1 l;
- Chlorid sodný (NaCl) ~100 g;
- Hexán ~650 ml;
- 5-bromopentán (4) 3,134 ml, 16,6 mmol;
- etanol (EtOH) 35 ml;
- Trifenylfosfín (Ph3P) 4,35 g, 16,6 mmol;
- uhličitan draselný (K2CO3) 2,30 g, 16,6 mmol;
- toluén 35 ml;
- Tetrahydrofurán (THF) 179 ml;
- Pd/C 10 % 139 mg;
- jodid metylmagnézia (MeMgI) 3 M v Et2O, 8,0 ml, 24,0 mmol;
- Pivalátový ester (9) 48 mg, 0,19 mmol;
- Eterát trifluoridu bóru (BF3-OEt2) 0,12 ml, 1,0 mmol;
- Hydrid lítno-hlinitý (LiAlH4) 15,3 mg, 0,39 mmol.
Bod varu: 485.51 pri 760 mm Hg;
Bod topenia: 205,83 °C;
Molekulová hmotnosť: 386,576 g/mol;
Hustota: 1,0 ± 0,1 g/ml;
Číslo CAS: 112830-95-2.
Syntéza prekurzorov
2-(3,5-dimetoxyfenyl)-2-metylpropanenitril (2)K miešanej suspenzii hydridu sodného (60 % v minerálnom oleji, 677 mg, 16,9 mmol, 3 eq.) v suchom DMF (5.0 ml) pri 0 °C sa po kvapkách pridal roztok komerčne dostupného 2-(3,5-dimetoxyfenyl)acetonitrilu (1) (1,0 g, 5,64 mmol, 1 eq.) a jódmetánu (1,1 ml, 16,9 mmol, 3 eq.) v suchom DMF (5,0 ml). Reakčná teplota sa zvýšila na 25 °C v priebehu 15 min a miešanie pokračovalo 2 h v 100 ml banke s okrúhlym dnom. Reakčná zmes sa uhasila nasýteným vodným roztokom NH4Cl (5,0 ml) a zriedila dietyléterom (10 ml). Organická vrstva sa oddelila a vodná vrstva sa extrahovala dietyléterom (3 × 10 ml). Spojená organická vrstva sa premyla vodou a soľným roztokom, vysušila nad Na2SO4 a rozpúšťadlo sa odparilo za zníženého tlaku. Surový produkt sa prečistil bleskovou chromatografiou na silikagéle (hexán/EtOAc 8:2), čím sa získala zlúčenina (2) (1,1 g, 98 %) ako bezfarebný olej.
2-(3,5-dimetoxyfenyl)-2-metylpropanal (3)
K roztoku (2) (1,21 g, 5,90 mmol, 1 eq.) v suchom DCM (50.0 ml) pri -78 °C (v Dewarovom kúpeli so suchým ľadom) sa v 250 ml banke s okrúhlym dnom pridal DIBALH (1 M roztok v hexáne, 14,75 ml, 14,75 mmol, 2,5 eq.) (C₈H₁₉Al). Reakčná zmes sa miešala pri rovnakej teplote 1 h a potom sa uhasila kvapkovým prídavkom vínanu draselného (10 % roztok vo vode, 20 ml). Výsledná zmes sa zohriala na izbovú teplotu, intenzívne sa miešala 1 h a potom sa zriedila EtOAc (20 ml). Organická fáza sa oddelila a vodná fáza sa extrahovala EtOAc (3 × 50 ml). Spojená organická vrstva sa premyla vodou a soľným roztokom, vysušila sa nad Na2SO4 a rozpúšťadlo sa odparilo za zníženého tlaku. Surový produkt sa prečistil bleskovou chromatografiou na silikagéle (hexán/EtOAc 8:2), čím sa získal aldehyd (3) (1,14 g, 93 %) ako bezfarebný olej.
5-(Bromotrifenyl-λ5-fosfanyl)pentán (5)
K roztoku komerčne dostupného 5-bromopentánu (4) (3,134 ml, 16,6 mmol, 1 eq.) v EtOH (35 ml) sa pridal trifenylfosfín (4.35 g, 16,6 mmol, 1 eq.) a K2CO3 (2,30 g, 16,6 mmol, 1 eq.) a zmes sa zahrievala pri refluxe cez noc v 250 ml banke s okrúhlym dnom. Rozpúšťadlo sa odparilo za zníženého tlaku, surový produkt sa rozpustil v toluéne (35 ml) a zmes sa intenzívne miešala pri 100 °C počas 5 min. Zmes sa nechala vychladnúť na teplotu r.t. a vykryštalizovaná fosfóniová soľ (5) (74 %) sa zozbierala filtráciou ako biela kryštalická pevná látka.
K roztoku komerčne dostupného 5-bromopentánu (4) (3,134 ml, 16,6 mmol, 1 eq.) v EtOH (35 ml) sa pridal trifenylfosfín (4.35 g, 16,6 mmol, 1 eq.) a K2CO3 (2,30 g, 16,6 mmol, 1 eq.) a zmes sa zahrievala pri refluxe cez noc v 250 ml banke s okrúhlym dnom. Rozpúšťadlo sa odparilo za zníženého tlaku, surový produkt sa rozpustil v toluéne (35 ml) a zmes sa intenzívne miešala pri 100 °C počas 5 min. Zmes sa nechala vychladnúť na teplotu r.t. a vykryštalizovaná fosfóniová soľ (5) (74 %) sa zozbierala filtráciou ako biela kryštalická pevná látka.
(5Z)-7-(3,5-dimetoxyfenyl)-7-metylokt-5-en (6)
K suspenzii fosfóniovej soli (5) (27,3 mmol, 5 eq.) v suchom THF (130 ml) pri 0 °C sa v 500 ml banke s okrúhlym dnom po kvapkách pridala LiHMDS (LiN[(CH₃)₃Si]₂) (1 M v THF, 27,3 ml, 27,3 mmol, 5 eq.). Zmes sa zahriala na 10 °C a miešala 30 min, aby sa zabezpečila úplná tvorba oranžového ylidu. K vzniknutej suspenzii sa pri rovnakej teplote po kvapkách pridal roztok aldehydu (3) (1,1 g, 5,46 mmol, 1 eq.) v THF (15 ml). Reakcia sa miešala cez noc pri izbovej teplote. Zmes sa uhasila pridaním nasýteného vodného roztoku NH4Cl (10 ml). Organická vrstva sa oddelila a vodná fáza sa extrahovala Et2O (3 × 100 ml). Spojená organická vrstva sa premyla soľným roztokom, vysušila nad Na2SO4 a rozpúšťadlo sa odparilo za zníženého tlaku. Surový produkt sa prečistil bleskovou chromatografiou na silikagéle (hexán/EtOAc 7:3), čím sa získal alkén ( 6) (92 %, jeden diastereoizomér) ako bezfarebný olej.
K suspenzii fosfóniovej soli (5) (27,3 mmol, 5 eq.) v suchom THF (130 ml) pri 0 °C sa v 500 ml banke s okrúhlym dnom po kvapkách pridala LiHMDS (LiN[(CH₃)₃Si]₂) (1 M v THF, 27,3 ml, 27,3 mmol, 5 eq.). Zmes sa zahriala na 10 °C a miešala 30 min, aby sa zabezpečila úplná tvorba oranžového ylidu. K vzniknutej suspenzii sa pri rovnakej teplote po kvapkách pridal roztok aldehydu (3) (1,1 g, 5,46 mmol, 1 eq.) v THF (15 ml). Reakcia sa miešala cez noc pri izbovej teplote. Zmes sa uhasila pridaním nasýteného vodného roztoku NH4Cl (10 ml). Organická vrstva sa oddelila a vodná fáza sa extrahovala Et2O (3 × 100 ml). Spojená organická vrstva sa premyla soľným roztokom, vysušila nad Na2SO4 a rozpúšťadlo sa odparilo za zníženého tlaku. Surový produkt sa prečistil bleskovou chromatografiou na silikagéle (hexán/EtOAc 7:3), čím sa získal alkén ( 6) (92 %, jeden diastereoizomér) ako bezfarebný olej.
7-(3,5-dimetoxyfenyl)-7-metyloktán (7)
K roztoku (6) (5,0 mmol, 1 eq.) v EtOAc (200 ml) sa pridalo 10 % Pd/C (139 mg) a vzniknutá suspenzia sa intenzívne miešala v 500 ml RBF pri izbovej teplote cez noc v atmosfére vodíka. Katalyzátor sa odstránil filtráciou cez Celit a filtrát sa odparil za zníženého tlaku. Surový produkt sa prečistil bleskovou chromatografiou na silikagéle (hexán/EtOAc 6:4), čím sa získala hydrogenovaná zlúčenina (7) (kvantitatívny výťažok) ako bezfarebný olej.
5-(2-metyloktán-2-yl)benzén-1,3-diol (8)
K roztoku zlúčeniny (7) (1,20 mmol, 1 eq.) v suchom Et2O (5,0 ml) a suchom THF (0,4 ml) sa pri 0 °C v 100 ml RBF pridal MeMgI (3 M v Et2O, 8,0 ml, 24,0 mmol, 20 eq.). Suspenzia sa zahrievala na 100 °C za zníženého tlaku, potom sa zvyšok zahrieval na 170 °C počas 1 h pod prúdom dusíka. Ochladená reakčná zmes sa uhasila nasýteným vodným roztokom NH4Cl (10 ml) a extrahovala sa EtOAc (5 × 20 ml). Spojená organická vrstva sa premyla soľným roztokom, vysušila nad Na2SO4 a rozpúšťadlo sa odparilo za zníženého tlaku. Surový produkt (8) sa prečistil bleskovou chromatografiou na silikagéle (hexán/EtOAc 1:1), čím sa získal alkohol (8) (70 %) ako voskovitá biela tuhá látka.
Syntéza produktu
[(6aR,10aR)-3-(2-metyloktán-2-yl)-1-hydroxy-6,6-dimetyl-6H,6aH,7H,10H,10aH-benzo[c]izochromén-9-yl]metyl 2,2-dimetylpropanoát (10)
K roztoku rezorcinolu (8) (0,5 g) sa pridá 2,2-dimetylpropanoát (10).19 mmol, 1 eq.) a pivalátového esteru (9) (48 mg, 0,19 mmol, 1 eq.) v suchom DCM (65 ml) pri teplote -20 °C bol pridaný BF3-OEt2 (0,12 ml, 1,0 mmol, 5,3 eq.) v 250 ml RBF. Zmes sa nechala zohriať na izbovú teplotu a potom sa miešala 2 h. Zmes sa opatrne premyla soľným roztokom, cez Na2SO4, prefiltrovala a rozpúšťadlo sa odparilo za zníženého tlaku. Surový produkt sa prečistil bleskovou chromatografiou na silikagéle (hexán/EtOAc 9:1), čím sa získala zlúčenina (10) (55 %) ako voskovitá biela tuhá látka.
K roztoku rezorcinolu (8) (0,5 g) sa pridá 2,2-dimetylpropanoát (10).19 mmol, 1 eq.) a pivalátového esteru (9) (48 mg, 0,19 mmol, 1 eq.) v suchom DCM (65 ml) pri teplote -20 °C bol pridaný BF3-OEt2 (0,12 ml, 1,0 mmol, 5,3 eq.) v 250 ml RBF. Zmes sa nechala zohriať na izbovú teplotu a potom sa miešala 2 h. Zmes sa opatrne premyla soľným roztokom, cez Na2SO4, prefiltrovala a rozpúšťadlo sa odparilo za zníženého tlaku. Surový produkt sa prečistil bleskovou chromatografiou na silikagéle (hexán/EtOAc 9:1), čím sa získala zlúčenina (10) (55 %) ako voskovitá biela tuhá látka.
(-)-(R,R)-HU-210 (11)
Roztok chráneného esteru (10) (0,098 mmol, 1 eq.) v suchom THF (1,0 ml) sa pridal po kvapkách k suspenzii LiAlH4 (15,3 mg, 0,39 mmol, 4 eq.) v THF (1,0 ml) pri 0 °C v 50 ml hruškovitej banke. Reakčná zmes sa miešala 2 h a nechala sa zohriať na izbovú teplotu. Reakcia sa uhasila vodou (2 ml) a extrahovala éterom (2 × 5 ml). Spojená organická vrstva sa premyla soľným roztokom, vysušila nad Na2SO4 a rozpúšťadlo sa odparilo za zníženého tlaku. Surový produkt sa prečistil bleskovou chromatografiou na silikagéle (hexán/EtOAc 8:2), čím sa získala konečná zlúčenina (-)-(R, R)-HU-210 (11) (50 %, ee 97 %) ako hygroskopická biela tuhá látka. Konečný produkt bol následne prečistený chirálnou HPLC (podrobnosti sú uvedené v Experimentálnej časti) s cieľom získať (-)-(R, R)-HU-210 enantiomérne čistý (ee 100 %).
Last edited by a moderator:
