UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO
INSTITUTO DE QUÍMICA
Programa de Pós-Graduação em Química
RODRIGO CELLA
Estudo Visando à Síntese Enantiosseletiva da
Malevamida D e Reações de Suzuki-Miyaura
Envolvendo Espécies Insaturadas de Telúrio
São Paulo
RODRIGO CELLA
Estudo Visando à Síntese Enantiosseletiva da
Malevamida D e Reações de Suzuki-Miyaura
Envolvendo Espécies Insaturadas de Telúrio
Tese apresentada ao Instituto de Química da
Universidade de São Paulo para a
obtenção do Título de Doutor em
Química (Química Orgânica)
Orientador: Prof. Dr. Hélio Alexandre Stefani
São Paulo
Rodrigo Cella
Estudo Visando à Síntese Assimétrica da Malevamida D e Reações de Suzuki-Miyaura Envolvendo Espécies de Telúrio
Tese apresentada ao Instituto de Química da Universidade de São Paulo para a obtenção do Título de Doutor em Química (Química Orgânica) Aprovado em:______________________
Banca Examinadora:
Prof. Dr. ___________________________________________________ Institução:__________________________________________________ Assinatura:_________________________________________________
Prof. Dr. ___________________________________________________ Institução:__________________________________________________ Assinatura:_________________________________________________
Prof. Dr. ___________________________________________________ Institução:__________________________________________________ Assinatura:_________________________________________________
Prof. Dr. ___________________________________________________ Institução:__________________________________________________ Assinatura:_________________________________________________
“A minha mãe, pelo exemplo de vida e
Agradecimentos
- Ao Prof. Hélio A. Stefani pela orientação, oportunidades e compreensão. E
que em muitos momentos se mostrou muito mais que um orientador; um
amigo.
- Aos colegas que passaram pelo laboratório durante estes anos, pela amizade,
convivência e contribuição em grande parcela de minha formação.
- Aos alunos de iniciação científica que tive a oportunidade de ensinar e
aprender com eles. Fábio (Toelho), Ana, Aline, Thomas e Raphael (Pedrinho).
Assim como Gian, hoje aluno de mestrado!!!
- Ao Prof. Braga que mesmo de muito longe sempre me incentivou e acreditou
em mim.
- Ao Prof Diogo Ludtke sempre um amigo e ótimo companheiro de trabalho.
- A Fabi uma das grandes responsáveis pelo meu crescimento pessoal e
profissional. E a toda sua família Dorni, Valdir, Nando, Mari e Felipe (grande
irmão, “Chips”).
- Aos que no início da minha caminhada aqui em São Paulo me deram muito
apoio: Iguatemi, Diogo e Audrei.
- Aos meus irmãos Adamastor e Rogério. E a minha irmã Anelise e suas duas
lindas filhas Eduarda e Valentina, LINDAS!!!!
- A Roberta pelo apoio e carinho na reta final deste trabalho.
- A FAPESP pelo suporte financeiro (03/13897-7).
“A perfeição é a consequência natural da eternidade:
espere o tempo suficiente e qualquer coisa realizará
seu potencial. O carvão se transforma em diamante,
Resumo
Cella, R. “Estudo Visando à Síntese Enantiosseletiva da Malevamida D e Reações de Suzuki-Miyaura Envolvendo Espécies Insaturadas de Telúrio”.
2007. 270p. Tese- Programa de Pós-Graduação em Química. Instituto de Química, Universidade de São Paulo, São Paulo.
Esta tese descreve, em dois diferentes capítulos, a síntese assimétrica da Malevamida D e a aplicação de compostos organotelúrio em reações de Suzuki-Miyaura. O primeiro capítulo refere-se ao estudo da síntese assimétrica da Malevamida D, um depsipeptídeo natural pertencente à família das dolastatinas, compostos estes com grande atividade citotóxica.
N
Me Me
O H N
O
N
Me OCH3
N
O
OCH3 O
O
OH PPD DAP
MMMAH VAL
Me2ILE
Malevamida D
O segundo capítulo descreve as reações entre teluretos aromáticos ou vinílicos e sais de organotrifluoroborato de potássio, mediadas por um catalisador de paládio.
R TeBu-n ou
TeBu-n
R
R R1
R1 BF 3K
BF3K
R1
R
R1
BF3K R1
BF3K R1
BF3K
R1
R
R1
R
R1 R1
R
A partir destas reações de acoplamento cruzado tipo Suzuki-Miyaura foi possível obter-se 1,3-eninos, sistemas biarílicos, (E)- ou (Z)-estilbenos e 1,3-dienos. Todas as reações mostraram serem tolerantes a uma grande variedade de grupos funcionais e altamente estereoconservativas, nos casos envolvendo substratos vinílicos.
Palavras-chave: malevamida D, estereosseletividade, organotrifluoroborato,
Abstract
Cella, R. “Study Towards to Enantioselective Synthesis of Malevamide D and Suzuki-Miyaura Reaction Involving Tellurium Species”. 2007. 270p. PhD Thesis-
Graduate Program in Chemistry. Instituto de Química, Universidade de São Paulo, São Paulo.
This thesis describes, in two different chapters, the asymmetric synthesis of malevamide D and the application of organotellurium compounds in Suzuki-Miyaura reaction. The first chapter refers to the asymmetric synthesis of malevamide D, a natural depsipeptide which belongs to the dolastatins family, and these compounds have a great interest due to theirs citotoxic activities.
N
Me Me
O H N
O
N
Me OCH3
N
O
OCH3 O
O
OH PPD DAP
MMMAH VAL
Me2ILE
Malevamida-D
The second chapter describes the reaction between aryl or vinyl tellurides and potassium organotrifluoroborate salts, mediated by a palladium catalyst.
R TeBu-n ou
TeBu-n
R
R R1
R1 BF 3K
BF3K
R1
R
R1
BF3K R1
BF3K R1
BF3K
R1
R
R1
R
R1 R1
R
From this cross-coupling reaction type Suzuki-Miyaura was possible obtain 1,3-dienes, biarylic systems, (E)- or (Z)-stylbenes and 1,3-dienes. Al reactions showed to be tolerant to a wide range of functional groups and highly stereoconservative, in the cases involving vinylic substrates.
Keywords: malevamide D, stereoselectivity, organotrifluoroborate, organotellurium,
Lista de Abreviaturas e Siglas
n-Bu Butila
BOP N N N O P N N N Me Me Me Me Me Me
PF6
-Hexafluorofosfato de benzotriazol(N-oxitrisdimetilamino)fosfônio
BOPCl O N
O
P(O)Cl 2
Cloreto de bis(2-oxo-3-oxazolidinila)fosfínico
BroP [(CH3)2N)]3P+Br. PF6-
Hexafluorofosfato de bromo tris(dimetilamino)fosfônio
CG-MS
Cromatógrafo à gás acoplado a espectroscopia de massas
COMMOD N N
O O O Me C(O) 2 2,2’-carbonil bis-(3,5-dioxo-4-metil-1,2,4-oxadiazolidina) CSA H Me Me
SO3H
O Ácido 10-canforosulfônico
d Dupleto
DAP N
OMe Boc Me O OH Dolaproína
DCI N C N Diisopropilcarbodiimida
dd Duplo dupleto
DEPC (EtO)2P(O)CN Cianofosfonato de dietila
DIL
HN
Me OMe O
OH Dolaisoleuína
DIPEA N Diisopropiletilamina
DMAP N N
Me
Me
4-(Dimetilamino)piridina
dt Duplo tripleto
EDCl N C
N N
Me
Me Me
.HCl
Hidrocloreto de N-(3-dimetilaminopropil)-N’-etilcarbodiimida
Et Etila
g Gramas
HRESIMS
High resolution electron spray ionization mass spectroscopy
Hz Hertz
J Constante de acoplamento (Hz)
m Multipleto
MMMAH
H3CHN (S)
(R)
OCH3O OH
Ácido 3-metóxi-5-metil-4-(metilamino)hexanóico
mg Miligrama
mL Mililitro
Ph Fenila
PPD
(S)
HO
HO
3-Fenil-1,2-propanodiol
ppm Partes por milhão
PyBOP N
N N
O P N
N N
PF6
-Hexafluorofosfato de (benzotriazol-1-iloxila)tripirrolidinofosfônio
qua Quarteto
qui Quinteto
R Grupo alquila
RMN 1H
Ressonância Magnética Nuclear de Hidrogênio
RMN 13C
Ressonância Magnética Nuclear de Carbono 13
s Singleto
sex Sexteto
t Tripleto
t.a. Temperatura ambiente
t-Bu Terc-butila
THF Tetrahidrofurano
δ Deslocamento Químico
°C Graus Celsius
Lista de Figuras e Tabelas
Figura 1.1: Dolastatina 10 1.1 e Dolastatina 15 1.2b. ... 21
Figura 1.2: Malevamida D 1.3. ... 22
Figura 1.3: Isodolastatina H 1.4. ... 23
Figura 1.4: γ-Aminoácidos presentes nas estruturas das dolastatinas ... 23
Figura 1.5: RMN de 1H do N-Boc-(L)-prolinal ... 41
Figura 1.6: (4R,5S)-4-Metil-5-fenil-3-(2-bromopropionil)oxazolidin-2-ona ... 46
Figura 1.7: Espectro de RMN de 1H do composto 1.71. ... 48
Figura 1.8: Espectro de RMN de 1H da oxazolidinona 1.84. ... 55
Figura 2.1: Complexo de seis membros formado entre teluretos e paládio. ... 81
Figura 2.2: Ligações diméricas do ariltrifluoroborato de potássio. ... 94
Figura 2.3: Espectro de ESI-MS(+) da reação entre o telureto 2.23c e o ariltrifluoroborato 2.36c. ... 96
Figura 2.4: Ciclo catalítico proposto baseado nas observações de ESI-MS. ... 97
Tabela 2.1: Síntese de teluretos vinílicos (Z). ... 69
Tabela 2.2: Síntese de teluretos aromáticos. ... 71
Tabela 2.3: Síntese de teluretos aromáticos via sais de diazônio. ... 72
Tabela 2.4: Determinação do melhor catalisador e sua estequiometria. ... 77
Tabela 2.5: Determinação da mehor base e do melhor solvente. ... 78
Tabela 2.6: Acoplamento de teluretos vinílicos e sais de potássio de alquiniltrifluoroboratos. ... 79
INDICE
CAPÍTULO 1: ESTUDO VISANDO À SÍNTESE ENANTIOSSELETIVA DA
MALEVAMIDA D ... 20
1.1. Introdução ... 21
1.2. Sínteses dos γ-aminoácidos 1.5, 1.6 e 1.7 ... 24
1.2.1. Síntese de Pettit e colaboradores ... 24
1.2.2. Síntese de Koga e colaboradores ... 25
1.2.3. Síntese de Shioiri-Hamada e colaboradores ... 27
1.2.4. Síntese de Poncet e colaboradores ... 28
1.2.5. Síntese de Gênet e colaboradores. ... 30
1.2.6. Síntese do fragmento MMMAH 1.715 ... 31
1.3. Síntese da isodolastatina H.9 ... 32
1.4. Objetivo ... 34
1.5. Análise retrossintética ... 35
1.6. Apresentação e discussão dos resultados ... 37
1.6.1. Síntese do (S)-3-fenil-1,2-propanodiol (PPD, 1.46) ... 37
1.6.2. Síntese do N- Boc (2R, 3R, 4S)-dolaproína (Dap, 1.5) ... 40
1.6.3. Síntese do ácido 3-metóxi-5-metil-4-(metil-amino)hexanóico (MMMAH, 1.7) ... 53
1.6.4. Síntese da N,N’-dimetil-L-isoleucina (1.87) ... 57
1.6.5. Elongação da cadeia da malevamida D (1.3) ... 57
1.7. Comentários finais ... 61
2.1. Introdução ... 63
2.2. Objetivo ... 68
2.3. Apresentação e discussão dos resultados ... 69
2.3.1. Preparação dos compostos insaturados de telúrio ... 69
2.3.2. Preparação dos organotrifluoroboratos de potássio ... 73
2.3.3. Síntese de 1,3-eninos ... 75
2.3.4. Síntese de sistemas biarílicos ... 82
2.3.5. Síntese de (Z)- e (E)-estilbenos ... 98
2.3.6. Síntese de 1,3-dienos ... 106
2.4. Comentários finais ... 111
CAPÍTULO 3: PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS ... 112
3.1. Instrumentação geral ... 113
3.2. Hidroxilação da fenilalanina. ... 114
3.3. Preparação do diol via redução com NaBH4/I2. ... 114
3.4. Proteção do diol. ... 115
3.5. Proteção da prolina com (Boc)2. ... 116
3.6. Preparação do N-Boc-L-prolinol. ... 117
3.7. Preparação do N-Boc-L-prolinal. ... 117
3.8. Preparação do cis-crotiltrifluoroborato de potássio. ... 118
3.9. Crotilação do N-Boc-L-prolinal. ... 119
3.10. Ciclização do composto 1.34. ... 120
3.11. O-Metilação do composto 1.34. ... 120
3.12. Clivagem oxidadativa do composto 1.78. ... 121
3.13. Redução da L-Valina. ... 122
3.15. Oxidação do N-Boc-L-Valinol. ... 123
3.16. Preparação do aliltrifluoroborato de potássio. ... 124
3.17. Alilação do N-Boc-L-valinal utilizando CTF. ... 125
3.18. Alilação do N-Boc-L-valinal utilizando BF3.Et2O. ... 126
3.19. Ciclização do composto 1.41 ... 126
3.20. N,O-Dimetilação do composto 1.41 utilizando NaH/MeI. ... 127
3.21. N,O-Dimetilação do composto 1.41 utilizando NaH/H2O e Me2SO4. ... 128
3.22. Clivagem oxidadativa do composto 1.85. ... 129
3.23. N,N-dimetilação da L-isoleucina. ... 129
3.24. Preparação do composto 1.88. ... 130
3.25. Preparação do composto 1.89. ... 131
3.26. Esterificação da L-valina. ... 132
3.27. Acoplamento peptídico ... 132
3.28. Desproteção do composto 1.94 ... 133
3.29. Procedimento geral para síntese de teluretos vinílicos via hidroteluração de acetilenos ... 133
3.30. Preparação do (Z)-telureto vinílico 2.20 ... 136
3.31. Preparação dos teluretos aromáticos e heteroaromáticos ... 138
3.32. Preparação dos alquiniltrifluoroboratos de potássio. ... 143
3.33. Preparação dos ariltrifluoroboratos de potássio ... 145
3.34. Preparação do 3-piridiniltrifluoroborato de potássio ... 146
3.35. Preparação do (E)-estiriltrifluoroborato de potássio ... 147
3.36. Procedimento típico para a síntese de 1,3-eninos ... 148
3.37. Procedimento típico para a síntese de compostos biarílicos ... 152
3.39. Procedimento típico para a síntese de (E)-estilbenos... 159
3.40. Procedimento típico para a síntese de 1,3-dienos ... 163
CAPÍTULO 4: REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ... 166
5.1. Referências Bibliográficas ... 167
CAPÍTULO 5: ESPECTROS SELECIONADOS ... 176
CAPÍTULO 1
ESTUDO VISANDO À SÍNTESE
1.1. Introdução
As dolastatinas fazem parte de uma classe de peptídeos, de grande atividade citotóxica, que derivam originalmente de um molusco encontrado no Oceano Indíco, o molusco Dolabella auricularia.1 De vários compostos desta classe, a Dolastina 10 1.1 e a Dolastatina 15 1.2 (Figura 1.1), têm recebido maior interesse clínico.
Atualmente a dolastatina 10 se encontra em fase II de experimento clínico nos Estados Unidos, após mostrar significante atividade antitumoral em modelos pré-clínicos.2 N O H N O N OMe N O OMeO H N N S
Dolastatina 10 1.1
N O H N O N O N N O O O N O O O Dolastatina 15 1.2
Figura 1.1: Dolastatina 10 1.1 e Dolastatina 15 1.2b.
Os baixos rendimentos das dolastatinas e outros metabólitos obtidos a partir da D. auricularia, entretanto, sugerem que este molusco não é, na verdade, o produtor destes compostos. Além disto, evidenciou-se que muitos metabólitos originalmente isolados a partir de moluscos são provenientes de sua dieta. Alguns grupos de pesquisa3 têm demonstrado que alguns metabólitos (algumas dolastatinas e outros compostos) obtidos a partir da D. auricularia são de origem cianobacteriana.
1
(a) Pettit, G. R.; Kamano, Y.; Herald, C. L.; Fujii, Y.; Kizu, H.; Boyd, M. R.; Boettner, F. E.; Doubek, D. L.; Schimdt, J. M.; Chapuis, J.-C; Michel, C. Tetrahedron1993, 49, 9151. (b) Pettit, G. R. J. Nat. Prod. 1996, 59, 812.
2
Pocet, J. Curr. Pharm. Des.1999, 5, 139.
3
Nestes trabalhos, estes metabólitos foram isolados principalmente da Symploca hydnoides (Oscillatoriaceae), uma cianobactéria marinha de larga
distribuição, incluindo os Oceanos Índico,4 Pacífico,5 Atlântico,6 e no mar do Caribe.7 A malevamida D,8 1.3 (Figura 1.2), um éster peptídico altamente citotóxico, foi isolada como um óleo claro (7.5 mg a partir de 288 g de extrato úmido) de uma amostra havaiana de Symploca hydnoides, mostrando valores de IC50 de 0.3-0.7nM (0.2-0.5 ng/mL) contra linhagens de células P-388 (linfoma de camundongos), A-549 (carcinoma de pulmão humano), HT-29 (carcinoma de cólon humano), e 0.7 nM contra a linhagem de célula MEL-28 (melanoma humano).
N Me Me O H N O N Me OMe N
O OMe O
O HO 1 3 5 7 8 10 9 11 13 16 18 19 20 22 24 25 27 26 PPD DAP MMMAH VAL
Me2ILE
1.3
Figura 1.2: Malevamida D 1.3.
A estrutura da malevamida D 1.3 foi elucidada através de análises
espectroscópicas, incluindo RMN e HRESIMS. Foi determinado que este composto tem forma molecular C40H68N4O8 (m/z 733.5) e é constituído pelos seguintes fragmentos: 3-fenil-1,2-propanodiol (PPD), dolaproína (DAP), ácido 3-metóxi-5-metil-4-(metil-amino)hexanóico (MMMAH), valina (VAL) e N,N-dimetilisoleucina (Me2ILE).
Faulkner, D. J.; Rubins, K.; Bushman, F.D. J. Nat. Prod.2000, 63, 279. (d) Luesch, H.; Yoshida, W. Y.; Moore, R. E.; Paul, V. J.; Mooberry, S. L. J. Nat. Prod.2000, 63, 611.
4
Desikachary, T. V. Cyanophyta; Indian Council of Agricultural Research: New Delhi, 1959; p.335.
5
(a)Harrigan, G. G.; Luesch, H.; Yoshida, W. Y.; Moore, R. E.; Nagle, D. G.; Paul, V. J.; Mooberry, S. L.; Corbett, T. H.; Valeriote, F. A. J. Nat. Prod. 1998, 61, 1075. (b) Sammarco, P. W. Mar. Ecol. (Prog. Ser.) 1983,
13, 1-14. (c) Kashiwagi, M.; Mynderse, J. S.; Moore, R. E.; Norton, T. R. J. Pharm. Sci. 1980, 69, 735.
6
Donze, M. Blumea1968, 16, 159.
7
Robles-Centeno, P. O.; Ballantine, D. L.; Gerwick, W. H. Hydrobiologia1996, 326/327, 457.
8
A estrutura da malevamida D 1.3 está relacionada com a estrutura da isodolastatina H 1.4 (Figura 1.3), a qual foi isolada e sintetizada por Yamada e
colaboradores em 1996.9 A isodolastatina H também foi isolada em baixo rendimento a partir da D. auricularia.
N Me Me O H N O N Me OMe N
O OMe O O
HO 1.4
Figura 1.3: Isodolastatina H 1.4.
A molécula da malevamida D 1.3. tem nove centros estereogênicos, sendo
assim distribuídos: PPD (S), Me2ILE 25 (S) e 26 (S), VAL (S), os carbonos 9 (R), 10 (R), 11 (S), 18 (R) e 19 (S).
Como pode ser visto nas figuras 1.1, 1.3 e 1.4 as dolastatinas possuem alguns fragmentos muito peculiares em comum. São os γ-aminoácidos os quais chamamos de DAP 1.5 (Dolaproína), DIL 1.6 (Dolaisoleuína) e o MMMAH 1.7
(Figura 1.4). Devido à importância destes fragmentos e a dificuldade na construção de seus centros quirais, abaixo iremos discutir algumas rotas sintéticas utilizadas para a obtenção destes compostos.
HN
MeO O
OH HN
Me OMe O
OH
HN
Me OMe O
OH Dolaproína (DAP) 1.5 Dolaisoleuína (DIL) 1.6 MMMAH 1.7
Figura 1.4: γ-Aminoácidos presentes nas estruturas das dolastatinas
9
1.2. Sínteses dos
γ
-
aminoácidos 1.5, 1.6 e 1.7
1.2.1. Síntese de Pettit e colaboradores
10Pettit, além de ser o primeiro a isolar a dolastatina 10 1.1 em 1987,11
foi o primeiro a sintetizá-la.10 Ele iniciou sua síntese preparando o fragmento (3R, 4S, 5S)-DIL 1.6. Primeiramente foi feita a metilação do L-isoleucina 1.8, seguida pela redução e posterior oxidação, para fornecer o seu aldeído correspondente 1.9
(Esquema 1.1). Tendo em mãos o L-isoleucinal 1.9, foi realizada a reação aldólica com o enolato de lítio, gerado a partir do acetato de terc-butila, fornecendo os álcoois isoméricos 1.10 em uma mistura 1.5:1 [(3S, 4S, 5S):(3R, 4S, 5S)]. Em
seguida, o β-álcool (isômero 3R) foi submetido a uma metilação e tratado com HCl em éter etílico para fornecer o composto 1.11, o éster tert-butílico do DIL 1.6.
Esquema 1.1
H2N
C OH O
1.8
1-NaH/CH3I
2- B2H6/THF
95% (2 etapas)
3-DMSO/ SO3-Py 78% HN C H O 1.9 OLi O-But H N OH O-But O 1.10
(3S, 4S, 5S) 23% (3R, 4S, 5S) 33%
1-CH2N2/ BF3 eterato 67%
2-Pd/C, H2 63% 3-HCl/éter quant. H2 N OMe OBut O Cl -+ 1.11
A síntese do fragmento DAP 1.5 foi iniciada pela redução da N-Boc-L-prolina 1.12, seguida pela oxidação, para obter o Boc-L-prolinal 1.13 (Esquema 1.1). A
10
Pettit, G. R.; Singh, S. B.; Hogan, F.; Loyd-Williams, P.; Herald, D. L.; Burkett, D. D.; Clewlow, P. J. J. Am. Chem. Soc.1989, 111, 5463.
11
condensação aldólica de 1.13 com o enolato quiral derivado do (2S)-propionilóxi-1,1,2-trifeniletanol forneceu o isômero-(2S, 2’S, 3’R) 1.14 como produto principal. O tratamento de 1.14 com BF3 eterato-diazometano forneceu (3’R)-metil éter 1.15. O composto 1.15 foi tratado com terc-butóxido de potássio em THF a -20 ºC para que
ocorresse a epimerização do centro 2’S para o epímero 2’R. Após a epimerização, o composto sofreu uma hidrogenólise do éster benzílico para fornecer a N-Boc-(2S, 2’R, 3’R)- dolaproína 1.16.
Esquema 1.2 N CHO Boc 1.13 O OLi
THF/MgBr2, -95ºC
47% N Boc 1.14 O OH O N CO2H
Boc
1.12
1-B2H6/THF
2-DMSO/ SO3-Py
75% (2 etapas)
Ph Ph Ph Ph Ph Ph
1-CH2N2/ BF3.Et2O
N Boc 1.15 O OMe O Ph Ph Ph
1- t-BuOK/THF -20ºC 57% (epimerização)
2- Pd/C, H2 N
Boc
1.16
OH OMe O
1.2.2. Síntese de Koga e colaboradores
12A segunda síntese da dolastatina 10 1.1 foi descrita por Koga, em 1991. O grupo inicia a síntese do DIL 1.6 partindo do aminoácido L-isoleucina
N-carboxibenzilado 1.17. Este composto foi então transformado no ceto éster 1.18 utilizando-se carbonildiimidazol (CDI) (Esquema 1.3), seguido por uma redução
quimiosseletiva da função cetona, e pela N,O-metilação, fornecendo o composto 1.19 que, por fim, foi tratado com ácido fórmico para fornecer o N-Cbz-DIL 1.20.
12
Esquema 1.3
CbzN CO2H
H
1.17
1-CDI
2-LiCH2CO2But
THF 76% CbzN H OBut O O 1.18
1-NaBH4/MeOH 90%
2-LHMDS/ MeOTf HMPA/THF 89%
CbzN Me OBut OMe O 1.19 CbzN Me OH OMe O 1.20 quantitativo
HCO2H
O N-Boc-(2R, 3R, 4S)-DAP 1.16 foi preparado a partir do N-Boc-L-prolinal 1.13 em 4 etapas, conforme ilustrado no Esquema 1.4. A adição aldólica do enolato
borônico do propionato de tiofenila 1.21 ao aldeído 1.13 forneceu o composto 1.22, estereosseletivamente, em 64% de rendimento. O composto 1.23, produzido a partir da etanólise de 1.22 (em 88% de rendimento), sofreu uma O-metilação, seguida de
uma hidrólise do éster ao seu ácido (em 83% e 91% de rendimento, respectivamente), fornecendo o composto 1.16.
Esquema 1.4 N CHO Boc 1.13 SPh OBBN
Et2O, -20ºC 64% N Boc 1.22 SPh OH O
K2CO3/ EtOH
88% N Boc 1.23 OEt OH O 1-LHMDS/MeOTF HMPA/THF 83% 2-LiOH/ aq. EtOH
1.2.3. Síntese de Shioiri-Hamada e colaboradores
13A terceira síntese total da dolastatina 10 1.1 foi descrita por Hamada e
colab.12 Para a obtenção da unidade DAP 1.5 o autor usou a metodologia descrita por Evans para reações aldólicas, na qual se faz o uso de oxazolidinonas como auxiliares quirais. Quando a propioniloxazolidinona 1.24, derivada da (1S, 2R)-norefedrina, reage com o Boc-L-prolinal 1.16 em presença de Et3N e triflato de dibutilboro (1,1:1) o aduto-syn 1.25 é obtido em excelente rendimento, e completa diastereosseleção (Esquema 1.5). De posse do composto 1.25, foi realizada a
remoção da oxazolidinona, pelo uso de hidróxido de lítio e peróxido de hidrogênio, seguida pela reação de O-metilação, obtendo-se, desta forma, o composto 1.16. Esquema 1.5
N O
O O
1. Et3N/Bu2BOTf (1.1:1) N O O O Boc N OH Ph 1.24 Ph 1.25 99% d.r.=>99% N CHO Boc 1.13 + N Boc 1.16 OH OMe O
1. LiOH/H2O2 95% 2. NaH/MeI 60%
A síntese da unidade DIL 1.6 foi preparada a partir da N-Boc-L-isoleucina 1.26. A conversão de 1.26 na sua correspondente imidazolida utilizando CDI,
seguida pelo tratamento com o enolato de magnésio 1.27, derivado do mono éster
do ácido malônico, forneceu quase que quantitativamente o β-ceto éster 1.28
13
(Esquema 1.6). O composto 1.28 foi reduzido com borohidreto de sódio para formar o hidróxi éster 1.29a como produto majoritário, juntamente com o diastereoisômero 1.29b, como produto minoritário, em uma razão de 91:9. O composto 1.29a foi
separado do seu diastereoisômero por coluna e sofreu uma hidrólise alcalina para resultar no seu ácido correspondente, o qual foi tratado com um grande excesso de hidreto de sódio e iodeto de metila para fornecer a requirida unidade N-Boc-Dil 1.30. Esquema 1.6
BocNH
C OH O
1.26
1. Carbonil diimidazol, THF
BocNH OH
OEt O
1.29a: (R) 1.29b: (S)
1. NaOH, >99% 2-NaH/MeI 59% O O O EtO Mg 98% BocNH O OEt O BocN OMe OH O 1.30 1.28
1. NaBH4 88%
1.27
1.2.4. Síntese de Poncet e colaboradores
14Neste protocolo os autores começaram pela síntese do fragmento DIL 1.6.
Inicialmente, a N-Boc-L-isoleucina 1.26 foi transformada no composto 1.31 que sucessivamente, foi adicionado ao brometo de alilmagnésio para formar a cetona correspondente.15 Na sequência, a cetona foi reduzida ao seu álcool correspondente, seguido pela N,O-dimetilação para fornecer o composto 1.32 (Esquema 1.7). Posteriormente, o composto 1.32 foi submetido a uma clivagem
oxidativa em presença de RuO2 para fornecer o N-Boc-DIL 1.30 em 85% de rendimento.
14
Roux, F.; Maugras, I.; Poncet, J.; Niel, G.; Jouin, P. Tetrahedron1994, 50, 5345.
15
Esquema 1.7 BocNH C OH O 1.26 BocN OMe OH O 1.30 MeNH-OMe/DIPEA PyBOP, 90% BocNH C N O 1.31 OMe Me MgBr
1. , Et2O
2. NaBH4, MeOH
3. NaH, MeI, THF 63%
BocN OH
1.32
RuO2/NaIO4
85%
O fragmento DAP 1.5 foi obtido a partir da crotilboração do 1.13 utilizando o Z-crotilboronato 1.33. O syn-(2S, 1’R, 2’S)-alcóol desejado 1.34 foi obtido em 72% e
com uma diastereosseletividade de 84:16 (Esquema 1.8). Em seguida, 1.34 foi
submetido a O-metilação e a uma clivagem oxidativa em presença de RuO2 fornecendo o composto 1.16 em um rendimento de 73% para as duas etapas.
Esquema 1.8 B N H O Boc 1.13 + HO O Boc N OMe 1.16 Boc N OH
72% (d.r. 84:16)
1.34 1.33
O O
THF
t.a. + 3 outros diastereoisômeros13%
1.2.5. Síntese de Gênet e colaboradores.
16Genêt e colab. recentemente, decreveram a síntese do composto 1.1
utilizando reações de hidrogenação assimétrica catalisadas por rutênio. A síntese do fragmento DAP 1.5 foi iniciada a partir da hidrogenação do β-ceto éster 1.35 em
presença de um catalisador de rutênio e da fosfina (S)-SYNPHOS (Esquema 1.9). Os alcóois 1.36a e 1.36b foram obtidos em 55% de rendimento com uma
diastereosseletividade de 2:1 e não foi possível realizar a separação dos dois diastereoisômeros nesta etapa. Posteriormente, estes foram submetidos as O-metilações e neste ponto o éter syn 1.37 foi separado e obtido em 45% de rendimento. E após a saponificação de 1.37 com LiOH o composto 1.16 foi obtido
em 59% de rendimento (Esquema 1.9). Esquema 1.9 N O OEt O Boc Ru-SYNPHOS H2, 130 bar, 50oC
117 h, 55%
1.35 N OH OEt O Boc N OH OEt O Boc + dr= 2:1 1.36a 1.36b 1.LiHMDS, HMPA/THF 2. MeOTf, 45%
N OMe OEt O Boc 1.37 LiOH EtOH/H2O
59% N OMe OH O Boc 1.16 O O O O PPh2 PPh2
(S)-SYNPHOS
16
A subunidade DIL 1.6 foi obtida de forma similar utilizando-se a reação de
hidrogenação catalisada pelo sistema Ru-SYNPHOS (Esquema 1.10). Neste caso, o alcóol 3R 1.38a foi obtido a partir do composto 1.28 com uma excelente diastereosseletividade (dr 98:2) e com 100% de conversão. Na sequência, o composto 1.38a foi submetido a N,O-dimetilação seguida pela saponificação com rendimentos de 74% e 81%, respectivamente, fornecendo o N-Boc-DIL 1.30.
Esquema 1.10
BocNH O
OEt O
BocN OMe
OEt O
1.39 1.28
[RuBr2-SYNPHOS] H2, 12 bar, 50oC
100%
+
dr= 98:2
1.38a 1.38b
1.LiHMDS, HMPA/THF 2. MeOTf, 74%
NaOH EtOH/H2O
81%
BocNH OH
OEt O
BocNH OH
OEt O
BocN OMe
OH O
1.30
1.2.6. Síntese do fragmento MMMAH 1.7
15O ácido 3-metóxi-5-metil-4-(metil-amino)hexanóico 1.7 (MMMAH), foi sintetizado a partir do N,O-dimetil-hidroxamato Boc-L-valina 1.40 (Esquema 1.11). O composto 1.40 foi adicionado à uma solução etérea do brometo de alilmagnésio e a
cetona assim obtida foi submetida sem nenhuma purificação prévia, a uma redução na presença de NaBH4, fornecendo desta maneira os álcoóis 1.41 e 1.42 em um
Esquema 1.11
HN Boc
N O
OMe
Me 1. CH2CHMgBr/Et2O 2. NaBH4/MeOH
72%
HN Boc OH
HN Boc OH +
97:3
1.40 1.41 1.42
1. MeI, NaH/THF 86% 2. RuO2/NaIO4
70%
N
Boc OMe O OH Me
1.43
1.3. Síntese da isodolastatina H.
9Conforme citado anteriormente, a isodolastatina H 1.4 é um análogo da malevamida D 1.3. Esta molécula teve sua primeira síntese descrita em 1996 por
Yamada e colab.9 A grande diferença destes dois compostos em relação à dolastatina 10 1.1 é a presença de uma ligação éster em suas cadeias.
A síntese do composto 1.4 foi iniciada pela produção do
3-fenilpropano-1,2-diol 1.46 (PPD). Inicialmente, realizaram a reação de epoxidação assimétrica de Sharpless do alcóol cinamílico 1.44 (Esquema 1.12).17
Realizou-se a redução regiosseletiva do epóxido 1.45 utilizando-se DIBAL, desta forma obteve-se o (S)-PPD 1.46 em 62% de rendimento. Por fim, o composto 1.46 foi submetido à proteção
da hidroxila primária utilizando-se imidazol e cloreto de terc-butildifenilsilano (TBDPSCl), fornecendo desta maneira o álcool protegido 1.47 em 78% de
rendimento.
17
Gao, Y.; Hanson, R. M.; Klunder, J. M.; Ko, S. Y.; Masamune, H.; Sharpless, K. B. J. Am. Chem. Soc. 1987,
Esquema 1.12
OH HO
O
Ti(OiPr)4/(+)-DIPT
TBHP, CH2Cl2, -20 oC
89%
1.44 1.45
HO
OH DIBAL, CH2Cl2
hexano, 0 oC
62% 1.46 DMF/ Imidazol Si Ph t-Bu Ph Cl 78% HO TBDPSO 1.47
Os fragmentos N-Boc-DAP 1.16 e N-Cbz-Dil-O-t-Bu 1.20 foram sintetizados conforme métodos descritos por Shioiri13 e Koga,12 respectivamente. A união dos fragmentos da isodolastatina H iniciou-se pela reação de esterificação entre os compostos 1.47 e o 1.16 em presença de diciclocarbodiimida (DCC), DMAP e CSA (Esquema 1.13). O éster 1.48 foi obtido em 86% de rendimento.
Esquema 1.13 1.47 N OMe OH O Boc 1.16 + N OMe O O Boc 1.48
DCC, DMAP, CSA CH2Cl2, 86%
OTBDPS
Esquema 1.14 CbzN Me Ot-Bu OMe O 1.20 a, b 83% N Me
Ot-Bu
OMe O 1.49 O CbzHN a, c 95% N Me
Ot-Bu
OMe O O N H O N 1.50
a) H2, 10% Pd-C, MeOH, t.a. b) Cbz-ILe, PyBOP, DIPEA, CH2Cl2. c) DEPC, Et3N, DMF.
A seguir, os compostos 1.48 e 1.50 foram unidos em presença de DEPC e Et3N fornecendo a isodolastatina H protegida 1.51; e esta por fim foi submetida à desproteção da hidroxila em presença de HF para fornecer o composto 1.4 em 87%
de rendimento (Esquema 1.15). Esquema 1.15 N OMe O O Boc 1.48 OTBDPS N Me
Ot-Bu
OMe O O N H O N 1.50
a) CF3CO2H, CH2Cl2 b) DEPC, Et3N, DMF. c) HF, MeCN, H2O.
+ a a b c N O H N O N OCH3 N O OCH 3O O RO
R= TBDPS 1.51
R= H 1.4 52%
87%
1.4. Objetivo
1.5. Análise retrossintética
A primeira desconexão proposta da molécula da malevamida D 1.3, envolve a
clivagem da ligação peptídica entre o carbono carbonílico 23 e o átomo de nitrogênio, originando a N,N-Dimetilisoleucina 1.52 e o fragmento 1.53 (Esquema 1.16). Este último poderá ser desconectado no carbono 21 fornecendo a L-valina 1.54 e o fragmento 1.55.
Esquema 1.16 N Me Me O OH + 1.52 1.53 N Me Me O H N O N Me OMe N
O OMe O
O HO 1 3 5 7 8 11 13 16 18 19 20 21 23 27 26 1.3
H2N
O N
Me OMe
N
O OMe O
O HO 1 3 5 7 8 11 13 16 18 19 22
H2N
O OH + 1.55 N Me OMe N
O OMe O
O HO 1 3 5 7 8 11 13 16 18 19 H 1.54 N
Me OMe O
O fragmento 1.55 poderá ser desconectado no carbono 16 e o nitrogênio do
anel pirrolidínico fornecendo o γ-aminoácido (MMMAH) 1.7 e o fragmento 1.56. Posteriormente, este fragmento poderá ser desconectado entre o carbono 8 e o oxigênio do diol, originando DAP 1.5 e o PPD 1.46 (Esquema 1.16).
O fragmento PPD 1.46 poderia ser obtido conforme o procedimento descrito
anteriormente no Esquema 1.12. O γ-aminoácido 1.7 poderia ser obtido via adição aldólica entre o aldeído derivado da L-valina 1.57 e um auxiliar quiral de Evans 1.58,
(Esquema 1.17). Esquema 1.17
H3CHN
O H
+ Xc
Y O Adição aldólica
auxiliar quiral de Evans
1.57 1.58
Xc=oxazolidinona
Y=SMe ou Cl N
Me OMe O
H OH
1.7
O DAP 1.5 poderia ser produzido de forma semelhante ao composto 1.7, via
adição aldólica entre o aldeído, N-Boc-L-prolinal 1.13 e um auxiliar quiral de Evans 1.59, (Esquema 1.18).
Esquema 1.18
N Boc
O
H + Xc
O Adição aldólica
auxiliar quiral de Evans
1.13 1.59
Xc=oxazolidinona HN
OMe O OH
1.6. Apresentação e discussão dos resultados
1.6.1. Síntese do (
S
)-3-fenil-1,2-propanodiol (PPD, 1.46)
(S)
HO
HO
Iniciou-se, o desenvolvimento do projeto na síntese do resíduo PPD 1.46. Realizou-se a síntese do composto 1.46, a partir de uma reação de epoxidação assimétrica de Sharpless, utilizando-se o álcool 1.44 e hidroperóxido de t-butila
(TBHP) em presença de isopropóxido de titânio e (+)-diisopropil tartarato (+-DIPT). Obteve-se o epóxido 1.45 em um rendimento de 58% (Esquema 1.19).
Esquema 1.19
OH HO
O Ti(OiPr)4/(+)-DIPT
TBHP, CH2Cl2, -20 oC
58%
1.44 1.45
Este rendimento é inferior ao obtido por Sharpless (89%).16 Observou-se um pequeno consumo do álcool cinamílico, recuperando-se o mesmo no final. Acredita-se que este baixo rendimento Acredita-se deva à dificuldade na obtenção da solução anidra do hidroperóxido de t-butila (TBHP).
Submeteu-se o composto 1.45 à abertura regiosseletiva do anel com
DIBAL9,18 (Esquema 1.20), obtendo-se desta forma o PPD 1.46 em 56% de rendimento.19 A pureza enantiomérica foi definida pela medida do [α]D25= -33 (c 1, EtOH). Neste caso conseguimos obter um resultado muito semelhante ao do descrito na literatura (62%).
18
Suzuki, T.; Saimoto, H.; Tomioka, H.; Oshima, K.; Nozaki, H. Tetrahedron Lett.1982, 23, 3597.
19
Esquema 1.20
HO
O HO (S)
OH DIBAL, CH2Cl2
hexano, 0 oC 56%
1.45 1.46
Devido a não reprodutibilidade da reação de epoxidação e dificuldades técnicas sugeriu-se uma nova rota para a síntese do PPD. Nesta nova proposta, parte-se da (S)-fenilalanina 1.60, a qual reage com nitrito de sódio em meio aquoso
ácido, transformando o grupo amino em uma hidroxila com total retenção de configuração, obtendo-se, desta forma, o α-hidróxi ácido 1.61. Posteriormente, promove-se a redução do ácido, utilizando-se borohidreto de sódio ou hidreto de lítio e alumínio, para a obtenção do 1.46 (Esquema 1.21).
Esquema 1.21
H2N (S)
COOH
NaNO2/ H3O+
HO
(S)
COOH HO
(S)
LiAlH4 ou NaBH4 OH
1.60 1.61 1.46
Inicialmente, transformou-se a L-fenilalanina 1.60 no seu correspondente cloridrato pelo tratamento com ácido clorídrico. Este cloridrato, por sua vez, sofreu deaminação20 pela utilização de ácido nitroso (Esquema 1.22). Obteve-se o α-hidróxi ácido 1.61 em um rendimento de 79%. A redução do 1.61 no seu respectivo diol 1.46, foi realizada utilizando-se borohidreto de sódio e iodo em THF, a temperatura
ambiente. O produto 1.46, depois de purificado em coluna de sílica gel, foi obtido em
um rendimento de 75%. De posse do diol, fez-se a proteção da hidroxila ligada ao carbono primário, utilizando-se o cloreto de terc-butildifenilsilano (TBDPSCl) e
20
imidazol em DMF (Esquema 1.22). O éter de silício 1.62 foi obtido em um
rendimento de 75%. Esquema 1.22
H2N (S)
COOH
2. NaNO2/ H3O+
79%
HO
(S)
COOH
1.60 1.61
1. CHCl3/ HClconc
HO
DMF/ Imidazol TBDPSCl
75% OH
HO
OTBDPS NaBH4/I2, THF
1.46
1.62
75%
Desta forma, obtivemos um rendimento global para a síntese do PPD 1.46
1.6.2. Síntese do
N
- Boc (2
R
, 3
R
, 4
S
)-dolaproína (Dap, 1.5)
HO (R)
(R) (S) O OCH3
Boc N
Iniciou-se, a síntese do composto 1.5, obtendo-se o aldeído N-Boc-L-prolinal 1.13 a partir da L-prolina 1.63, a qual foi primeiramente protegida com o grupo Boc21
em presença de Et3N em diclorometano. A N-Boc-L- prolina 1.12 foi obtida quase
que quantitativamente e foi utilizada sem necessidade de purificação (Esquema 1.23). Posteriormente, reduziu-se este composto 1.12 utilizando-se NaBH4/I2 em
THF,22 fornecendo, assim, o N-Boc-L-prolinol 1.64. O composto 1.64, obtido em 90% de rendimento após purificação, sofreu uma reação de oxidação de Swern. O N-Boc-L-prolinal 1.13 foi obtido em um rendimento de 90%.
Esquema 1.23
N OH O Boc
NaBH4/I2 THF, 90% N OH Boc N H O Boc Cl Cl O O DMSO, Et3N
90% N OH
O H
(Boc)2O/ Et3N CH2Cl2
1.63 1.12
1.64 1.13
O espectro de RMN de 1H do aldeído 1.13 em clorofórmio deuterado indicou a presença de dois rotâmeros. Os sinais correspondentes ao próton do aldeído apareceram em δ 9.55 ppm e em δ 9.46 ppm, o próton do metino em δ 4.20 ppm e
21
Atherton, E.; Sheppard, R. C. em “Solid phase peptide synthesis- a pratical approach” 1st ed.; Oxford, Univesity Press, Oxoford, 1989.
22
em δ 4.05 ppm e os grupos metilas do terc-butoxicarbonila em δ 1.48 ppm e em
δ 1.43 ppm (Figura 1.5), conforme descrito na literatura.23
Figura 1.5: RMN de 1H do N-Boc-(L)-prolinal
Posteriormente, iniciou-se a síntese do auxiliar de Evans o qual reagiria com o aldeído 1.13. Segundo descrito na literatura13, 24
a propioniloxazolidinona derivada da (1S, 2R)-(+)-norefedrina é, indiscutivelmente, o reagente mais eficaz para obtenção do N-Boc-DAP 1.16 no qual são obtidos os melhores resultados de rendimento e de
diasterosseleção.
Portanto, para a obtenção da propioniloxazolidinona derivada da (1S, 2R)-(+)-norefedrina, iniciou-se a síntese da 4-metil-5-fenil-2-oxazolidinona 1.67, a partir da (1S, 2R)-norefedrina 1.65 e um carbonato de diorganoíla 1.66, conforme ilustrado no
Esquema 1.24.
23
Pettit, G. R.; Singh, S. B.; Herald, D. L.; Williams, P. L.; Kantoci, D.; Burkett, D. D.; Barkbxzy, J.; Hogan, F.; Warlaw, T. R. J. Org. Chem.1994, 59, 6287.
24
(a) Hayashi, K.; Hamada, Y.; Shiori, T. Tetrahedron Lett.1991, 32, 931. (b) Hayashi, K.; Hamada, Y.; Shiori, T. Tetrahedron Lett.1991, 32, 7287.
N H
Esquema 1.24
OH
H2N O
HN O Base
+ O
RO OR
1.65 1.66 1.67
Primeiramente, utilizou-se carbonato de etila (1.66a) e carbonato de potássio como reagentes e aqueceu-se a 135 ºC (Esquema 1.25), mas obteve-se apenas o produto do ataque do nitrogênio ao carbonato, formando o carbamato 1.68. Não
ocorreu a ciclização da oxazolidinona. Esquema 1.25
OH H2N
OH HN
O O
EtO OEt
1.65
135ºC
1.68
OEt K2CO3
+
1.66a
Como não foi obtido sucesso utilizando-se carbonato de etila e carbonato de potássio, optou-se pelo emprego de uma base mais forte, terc-butóxido de potássio. Desta maneira, a 4-metil-5-fenil-2-oxazolidinona 1.69 foi obtida diretamente, tanto pela utilização do composto 1.66a, quanto pela utilização do di-terc-butil dicarbonato 1.66b, em rendimentos de 90% e 93%, respectivamente (Esquema 1.26).25
25
Esquema 1.26
O
EtO OEt
1.66a (90%) OH
H2N
1.65
t-BuOK, THF
O HN O
1.69
O O O
O O
1.66b (93%)
+ ou
refluxo
A propioniloxazolidinona 1.24 foi obtida a partir do composto 1.69 e o cloreto propiônico (Esquema 1.27), em THF utilizando n-BuLi como base.26 O produto foi obtido em 87% de rendimento.
Esquema 1.27
+ Cl O
n-BuLi, THF 87% O HN O 1.69 O N O O 1.24
Tendo em mãos o N-Boc-L-prolinal 1.13 e a acetiloxazolidinona 1.24,
iniciou-se os testes de reações aldólicas, conforme procedimentos descritos na literatura.13 Estas metodologias empregam Et3N e triflato de dibutilboro, fornecendo o aduto syn-aldol 1.25. A reação ocorre com uma interessante inversão de estereoquímica do produto aldol 1.25, dependendo da quantidade e da ordem de adição do reagente de
boro e da trietilamina. O aduto syn esperado só é obtido com completa diasterosseleção quando a Et3N é adicionada em um pequeno excesso sobre o
26
triflato de dibutilboro. Entretanto, quando o triflato de dibutilboro é adicionado em excesso, o produto majoritário formado é o aduto-anti.
Preparou-se o triflato de dibutilboro de acordo com o método de Mukaiyama.27 Mas, surpreendendo nossas expectativas, nenhuma reação entre os compostos 1.13 e 1.24 foi observada (Esquema 1.28), quando realizada em nosso laboratório.
Esquema 1.28
N O
O O
1.Et3N/Bu2BOTf
(1.1:1) O N
O O
Boc N OH
Ph
1.24
Ph
1.25
N CHO Boc
1.13
+
CH2Cl2, -78ºC
X
O provável problema nesta reação está na utilização da tributilborana em solução de diclorometano -disponível no laboratório- para gerar o triflato de dibutilboro. Posteriormente, procurando uma explicação para este resultado negativo, achou-se uma nota na literatura26 que explica que, quando se utiliza a tributilborana em solução (disponível no mercado) os resultados das reações são inconsistentes.
Devido a dificuldades iniciais na obtenção da n-tributilborana na forma pura, via uma fonte comercial, tentou-se remover o solvente da solução de n-tributilborana via destilação. Realizada a remoção do solvente, efetuou-se novamente a reação aldólica, conforme descrito no Esquema 1.28, e, mais uma vez, nenhuma reação foi observada.
Em uma nova tentativa para obtenção da n-tributilborana na sua forma pura, promoveu-se a reação entre n-BuLi e o BF3.Et2O (Esquema 1.29).28 A tributilborana,
27
obtida em um rendimento de 55%, foi então utilizada para repetir-se a reação aldólica do N-Boc-L-prolinal 1.13 e a propioniloxazolidinona 1.24, no entanto, novamente nenhuma reação foi observada.
Esquema 1.29
3 n-BuLi + BF3.OEt2 Et2O
n-Bu3B + 3LiF
Existem algumas metodologias descritas na literatura para a obtenção da N-Boc-dolaproína 1.16, dentre as quais está a utilização de ésteres como enolatos de
magnésio10 ou enolatos de boro,13, 24 bem como a utilização de reações de Baylis-Hillman.29 Para evitar estas metodologias já conhecidas, propõe-se a utilização de uma reação clássica na química orgânica, onde zinco (em pó) induz a formação de
β-hidróxiésteres a partir de α-haloésteres e aldeídos ou cetonas, reação esta
conhecida como Reação de Reformatsky (Esquema 1.30).30 Muitos autores vêm demonstrando que além de zinco em pó, alguns sais de cromo,31 germânio32 e samário,33podem ser utilizados nas reações de Reformatsky.
A questão de estereosseleção em reações de Reformatsky tem sido bem estudada nas últimas duas décadas. Estes estudos vêm mostrando que adutos syn ou anti são obtidos diastereosseletivamente, dependendo do metal que é utilizado na reação. Adutos anti são obtidos quando sais de samário33 e/ou de cromo31 são usados. Já quando zinco em pó34 e sais de germânio32 são utilizados como indutores
28
Wu, Y.; Shen, X. Synt. Commun.2001, 31, 2939.
29
Almeida, W. P.; Coelho, F. Tetrahedron Lett.2003, 44, 937-940.
30
Reformatsky, S. Chem. Ber.1887, 20, 1210.
31
(a) Wessjohann, L. A.; Wild, H.; Schrekker, H. S. Tetrahedron Lett.2004, 45, 9073. (b) Wessjohann, L. A.; Gabriel, T. J. Org. Chem.1997, 62, 3772. (c) Wessjohann, L. A.; Wild, H. Synlett 1997, 731. (d) Dubois, J.-E.; Axiotis, G.; Bertounesque, E. Tetrahedron Lett.1985, 26, 4371.
32
Kagoshima, H.; Hashimoto, Y.; Oguro, D.; Saigo, K. J. Org. Chem.1998, 63, 691.
33
(a)Fukuzawa, S.; Matsuzawa, H.; Yoshimitsu, S. J. Org. Chem.2000, 65, 1702. (b)Nagamitsu, T.; Takano, D.; Fukuda, T.; Otoguro, K.; Kuwajima, I.; Harigaya, Y.; Omura, S. Org. Lett.2004, 6, 1865.
34
de reações tipo-Reformatsky, o aduto-syn é obtido preferencialmente. Quando α -halocetonas reagem com aldeídos em presença de cloreto de cromo, o aduto-syn é formado preferencialmente,31b ao contrário de quando estas mesmas condições são aplicadas para α-haloésteres.31a
Esquema 1.30
BrCH2CO2Et BrZnCH2CO2Et C CH2CO2Et
OZnBr R1
R2 O Zn
R1,R2 =H, alquil, aril, etc.
H3O+
R1R2
CH2CO2Et C
OH R1R2
Para a realização da reação de Reformatsky, sintetizou-se a 2-bromopropionilloxazolidinona 1.70 derivada da (1S, 2R)-(+)-norefedrina (Figura 1.6),
conforme o procedimento26 descrito anteriormente. Neste caso a propioniloxazolidinona foi obtida numa mistura diastereoisomérica de 1:1, devido a utilização do cloreto de 2-bromopropionila racêmico. Terashima e colab.34, 35 tem mostrado que estas oxazolidinonas apresentam uma grande diastereosseltividade, sendo favorecida a formação do aduto-syn.
O N
O O
1.70
Br
Figura 1.6: (4R,5S)-4-Metil-5-fenil-3-(2-bromopropionil)oxazolidin-2-ona
35
(a) Ito, Y.; Terashima, S. Tetrahedron Lett.1987, 28, 6625. (b) Ito, Y.; Terashima, S. Tetrahedron Lett.1987,
Inicialmente, realizaram-se alguns testes utilizando zinco em pó ativado conforme a metodologia de Cava.36 Entretanto, a reação entre o N-Boc-L-prolinal 1.13 e o composto 1.70 (Esquema 1.31) não se mostrou muito efetiva. Apesar dos
materiais de partida ter sido consumido quase que completamente, não foi possível detectarmos o produto esperado 1.71; o que se observou foi uma complexa mistura
de compostos, dos quais não conseguimos identificar nenhum. Esquema 1.31 N H O Boc 1.13 N O O O Me O Boc N OH Ph 1.70 1.71 + Br
Znpó"ativado"
Et2O:Benzeno N
O O
Me Ph
Reações de Reformatsky também podem ser induzidas por outros metais além do zinco; entre eles encontra-se o samário.33,37 Para analisarmos o efeito deste metal na nossa reação, realizamos a reação entre o aldeído 1.13 e a oxazolidinona 1.70 em presença de diiodeto de samário e desta vez obteve-se o produto da adição
aldólica 1.71 em um rendimento de 63% (Esquema 1.32). O diiodeto de samário foi
obtido in situ a partir da reação entre samário metálico e iodofórmio em THF sob ultrassom.38 Esquema 1.32 N O O O Me Boc N OH Ph (S) N H O Boc 1.13 N O O O Me Ph 1.70 1.71
+ Br SmI2
THF
Smo + CHI 3 ))) THF 63% 36
Kerdesky, F. A. J.; Ardecky, R. J.; Lakshmikantham, M. V.; Cava, M. P. J. Am. Chem. Soc.1981, 103, 1992.
37
Banik, B. K. Eur. J. Org. Chem.2002, 2431.
38
O produto aldólico 1.71 foi obtido numa mistura diastereoisomérica (syn:trans)
de aproximadamente 3:1. Esta relação diastereoisomérica foi calculada a partir de dados espectroscópicos de RMN de 1H. E a atribuição da esteroquímica foi feita a partir da comparação de nossos dados de RMN de 1H com os descritos na literatura.13 Conforme a literatura, o sinal da metila (CH3 ligado ao anel oxazolínico) no diastereoisômero syn (0.87 ppm) aparece em campo mais alto que o anti (0.97 ppm). Este fato confere com o nosso espectro de RMN de 1H do composto 25 (Figura 1.7).
Figura 1.7: Espectro de RMN de 1H do composto 1.71.
Tendo em mãos o composto 1.71 realizou-se a remoção do auxiliar quiral
como no caso do produto 1.71, não conseguimos purificar o produto 1.72 de maneira
eficaz (não foi possível separarmos os diastereoisômeros). Esquema 1.33 N O O O Me Boc N OH Ph 1.71
LiOH/H2O2
THF/H2O 16h
HO O Boc N OH NH O O Me Ph 1.72 1.69 + 87% 90%
Apesar dos resultados obtidos a partir deste protocolo envolvendo SmI2 serem promissores, uma vez que reações deste tipo envolvendo a formação de diastereoisômeros normalmente não apresentam diastereosseletividade alguma, decidimos fazer uma nova abordagem para a síntese do N-Boc (2R, 3R, 4S)-Dolaproína (Dap, 1.16).
Recentemente, nosso grupo de pesquisa tem apresentado com sucesso a utilização de organotrifluoroboratos de potássio em reações de acoplamento do tipo Suzuki-Miyaura envolvendo compostos de organotelurenila como agentes eletrófilos.39
. Aproveitando-se da nossa experiência com a química de organotrifluoroboratos e sabendo-se que estes compostos podem ser facilmente adicionados a aldeídos,40 vimos através da retrossíntese (Esquema 1.34) que seria possível utilizarmos esta química na nossa síntese da malevamida D.
O Dap 1.16 poderia ser obtido a partir da reação de clivagem da dupla
terminal do composto 1.73. Este composto 1.73 seria originário da metilação do
39
(a) Cella, R.; Cunha, R. L. O. R.; Reis, A. E. S., Pimenta; D. C., Klitzke, C. F.; Stefani, H. A. J. Org. Chem. 2006, 71, 244. (b) Cella, R.; Stefani, H. A. Tetrahedron2006, 62, 5656. (c) Stefani, H. A.; Cella, R.; Dörr, F. A.; Pereira, C. M. P.; Zeni, G., Jr.; Gomes, M. Tetrahedron Lett. 2005, 46, 563. (d) Cella, R.; Orfão, A. T. G.; Stefani, H. A. Tetrahedron Lett.2006, 47, 5075.
40
composto 1.34 e este último seria formado a partir da reação de adição do cis-crotiltrifluoroborato de potássio 1.74 no aldeído derivado da L-prolina 1.13.
Esquema 1.34
BF3K (S) N H O Boc 1.13 + HO O Boc N OMe 1.16 Boc N OMe 1.73 Boc N OH 1.34 1.74
É importante salientar que esta não é uma abordagem totalmente inovadora, uma vez que já existem estudos sobre a adição de ésteres borônicos à N-Boc-L-prolinal 1.13 para formar o Dap 1.16.14,41 Entretanto, sabe-se que assim como os ácidos borônicos, os ésteres borônicos são compostos instáveis e muitas vezes de difícil manuseio, enquanto que os organotrifluoroboratos de potássio são sólidos cristalinos, muito estáveis ao ar e à umidade. Outra desvantagem dos ésteres borônicos é o alto custo dos dióis (catecol ou pinacol) utilizados para a sua síntese. O composto 1.74 foi sintetizado a partir do cis-2-buteno 1.75.42 O composto 1.75 foi desprotonado utilizando-se a base de Schlösser,43
em seguida tratou-se este com triisopropilborato gerando desta maneira o intermediário borônico “ato” 1.76 o
qual foi hidrolisado e tratado in situ com uma solução de KHF2 fornecendo o cis-crotiltrifluoroborato de potássio 1.74 em 65% de rendimento (Esquema 1.35).
41
Niel, G.; Roux, F.; Maisonnasse, Y.; Maugras, I.; Poncet, J.; Jouin, P. J. Chem. Soc. Perkin Trans. 11994, 1275.
42
Batey, R. A.; Thadani, A. N.; Smil, D. V.; Lough, A. J. Synthesis2000, 990.
43
Esquema 1.35
BF3K
1.74 1.75
1)t-BuOK/n-BuLi 2)B(OiPr)3
B(OiPr)3
1.76
KHF2(aq.) 65% Li+
Tendo o composto 1.74 em mãos, iniciamos o estudo da adição deste composto ao 1.13. A reação de adição foi realizada em um sistema bifásico aquoso
(CH2Cl2/H2O) em presença de um catalisador de transferência de fase (CTF) (Esquema 1.36).44 Utilizou-se o iodeto de tetrabutilamônio (10 mol%) como CTF. O rendimento global da reação (considerando a formação dos 4 possíveis diastereoisômeros) foi superior a 95%. O composto por nós desejado o produto syn 1.34 foi obtido isoladamente em um rendimento de 89%. Desta forma, a relação
diastereoisomérica da reação foi 94:6. Este resultado indica que a reação segue preferencialmente, um caminho seguindo o modelo de adição de Felkin-Ahn.45
Esquema 1.36
BF3K
N H
O Boc
1.13
+ (S)(R) (S)
Boc N OH 1.34 89% 1.74
n-Bu4NI
CH2Cl2/H2O
95% (global)
+ 3 outros possíveis diastereoisomeros 6%
Para confirmarmos a estereoquímica do composto 1.34 realizamos a ciclização deste na sua oxazolidinona correspondente 1.77 (Esquema 1.37). E a
partir do valor da constante de acoplamento (J) entre os hidrogênios foi possível analisar se os dois estão em uma relação syn ou anti; uma vez que o valor para o Jα
44
(a) Thadani, A. N.; Batey, R. A. Org. Lett.2002, 4, 3827. (b) Thadani, A. N.; Batey, R. A. Tetrahedron Lett. 2003, 44, 8051.
45
β para a relação syn é igual a 5.0-8.0 Hz.13 Enquanto que para dois hidrogênios que estão numa relação anti este valor cai para aproximadamente Jα-β = 4.0-4.5Hz.
Após realizarmos a análise do espectro do composto obtido, foi possível determinarmos que os hidrogênios α e β estão em uma relação syn uma vez que o Jα-β = 5.9Hz.
Esquema 1.37
(S) (R)(S)
Boc N OH
1.34
NaH
(60% em óleo mineral) THF, 18h
N O
O
Hα Hβ
Jα-β(syn)= 5.0-8.0Hz (literatura)/ 5.9 Hz (observado)
Jα-β(anti)= 4.0-4.5Hz (literatura)
1.77
O composto 1.34 foi posteriormente, submetido à reação de metilação em presença de NaH e MeI em DMF (Esquema 1.38), desta forma o composto metilado 1.78 foi obtido em 76% de rendimento.
Esquema 1.38
NaH (60% em óleo mineral) Boc
N OH
1.34
MeI, DMF -5oC-t.a. 24h, 76%
Boc N OMe
1.78
Por fim, o composto 1.78 foi submetido à reação de clivagem oxidativa da
Esquema 1.39
N
OMe Boc
Me
1.78
RuO2/NaIO4 AcCN/H2O/CCl4
N
OMe Boc
Me O
75%
1.16 OH
1.6.3. Síntese do ácido 3-metóxi-5-metil-4-(metil-amino)hexanóico
(MMMAH, 1.7)
H3CHN (S)
(R)
OCH3O OH
Iniciou-se a síntese do MMMAH 1.7 obtendo-se o aldeído N-Boc-L-valinal 1.82 a partir da L-valina 1.79, a qual foi primeiramente reduzida ao seu álcool
correspondente 1.80 em um rendimento de 67% utilizando hidreto de lítio e alumínio
em THF (Esquema 1.40).46 Posteriormente, o composto 1.80 foi N-protegido com o grupo Boc. O N-Boc-L-valinol 1.81, foi obtido quantitativamente e utilizado diretamente sem prévia purificação. O N-Boc-L-valinal 1.82 foi obtido a partir de uma
reação de Swern na presença de cloreto de oxalila e DMSO, em um rendimento de aproximadamente 91%.
O aldeído 1.82 foi submetido à reação de adição do aliltrifluoroborato de
potássio 1.83 (Esquema 1.41).44 A reação foi feita em presença de iodeto de tetrabutilamônio em um sistema bifásico e o produto desejado 1.41 obtido em 94%
de rendimento. Esta mesma reação foi conduzida em presença de BF3.Et2O, em diclorometano e à temperatura de -78 oC, conforme descrito na literatura.14,47
46
Myllymäki, V. T.; Lindvall, M. K.; Koskinen, A. M. P. Tetrahedron2001, 57, 4629.
47
Entretanto, o produto 1.41 foi obtido em um modesto rendimento de 50% (Esquema
1.41).
Esquema 1.40
H2N
OH H2N
OH O
1.79
LiAlH4, THF
67%
1.80 1.81
1.82
BocHN
OH (Boc)2O
CH2Cl2
quant.
ClC(O)C(O)Cl DMSO/Et3N
91%
BocHN
H O
Em ambos os casos a diastereosseletividade foi superior a 98:02 (syn:anti). Assim como no caso da adição do grupo crotil no N-Boc-L-prolinal descrito anteriormente, este resultado indica que a reação segue preferencialmente, um caminho seguindo o modelo de adição de Felkin-Ahn (ocorrendo o ataque pela face-Si).45
Esquema 1.41
BF3K
1.83 1.82
BocHN
H O
+
i ou ii BocHN
OH
1.41
i= CH2Cl2/H2O, n-Bu4NI, t. a. (94%) ii= CH2Cl2, BF3.Et2O -78oC (50%)
Para confirmarmos a estereoquímica syn do composto 1.41 realizamos a ciclização deste na sua oxazolidinona correspondente 1.84 utilizando terc-BuOK em
THF (Esquema 1.42).26 Esquema 1.42
BocHN OH
1.41
t-BuOK THF
O HN
Hα Hβ
O
Jα-β= 5.85 Hz
1.84
85%
E a partir do valor da constante de acoplamento (J) entre os hidrogênios αeβ pode-se analisar que os dois estão em uma relação syn uma vez que Jα-β = 5.85Hz
(literatura J = 5.0-7.25Hz; Figura 1.8).4849 Quando os dois hidrogênios estão numa relação anti este valor cai para aproximadamente Jα-β = 1.1-4.9Hz.
Figura 1.8: Espectro de RMN de 1H da oxazolidinona 1.84.
48
Dias, L. C.; Diaz, G.; Ferreira, A. A.; Meira, P. R. R.; Ferreira, E. Synthesis2003, 603.
49
No passo seguinte o composto 1.41 foi N,O-dimetilado. Primeiramente,
adicionou-se dois equivalentes de hidreto de sódio e um excesso de iodeto de metila (Esquema 1.43). Após uma hora, mais 3 equivalentes de hidreto foram adicionados para a segunda metilação.13 O produto N,O-dimetilado 1.85 foi obtido em 85% de rendimento.
A dimetilação também foi realizada em presença de sulfato de dimetila e um sistema de NaH/H2O em THF (Esquema 1.43).50 Neste caso o produto 1.85 foi obtido em 80% de rendimento. Optou-se pela utilização desta última metodologia devido o sulfato de dimetila ser mais barato e ser necessária a utilização de um menor excesso do agente metilante.
Esquema 1.43
BocHN OH
1.41
i ou ii
BocN
OMe
1.85
Me
i. NaH, MeI em THF (85%).
ii. NaH/H2O, Me2SO4 em THF (80%)
Por fim, o composto 1.85 foi submetido à reação de clivagem oxidativa da
dupla ligação em presença de RuO2 e NaIO4 em um sistema de solvente AcCN:H2O:CCl4 (Esquema 1.44).13 O N-Boc-MMMAH 1.43 foi obtido em 83% de rendimento.
Esquema 1.44
N
Boc OMe Me
1.85
N
Boc OMe O OH Me
RuO2, NaIO4
1.43
AcCN/H2O/CCl4 83%
50
1.6.4. Síntese da
N,N’
-dimetil-
L
-isoleucina (1.87)
N O
OH
O composto 1.87 foi preparado a partir da reação de N,N-dimetilação redutiva da L-isoleucina 1.86.51 Neste caso, reagiu-se 1.86 com formaldeído, em presença de
Pd/C catalítico 10%, sob atmosfera de hidrogênio (Esquema 1.45). A N,N-dimetil-L-isoluecina (47) foi desta maneira, obtida em 83% de rendimento.
Esquema 1.45
H2N
OH O
N OH
O
1.86 1.87
H2O, H2
CH2O, 10% Pd/C
83%
1.6.5. Elongação da cadeia da malevamida D (1.3)
Iniciou-se, a síntese da malevamida D 1.3 pela reação de esterificação entre o diol protegido 1.62 e a N-Boc-DAP 1.16 em presença de EDCl e DMAP (Esquema 1.46). O éster 1.88 foi obtido após purificação em coluna cromatográfica em um
rendimento de 85%. Esquema 1.46 HO OTBDPS 1.62 + N OMe Boc Me O 1.16 OH EDCl/DMAP 85% N OMe Boc Me O 1.88 O Ph OTBDPS 51
Posteriormente, o éster 1.88 foi submetido à reação de desproteção da amina
em presença de ácido trifluoroacético (TFA) e usado sem prévia purificação na reação de amidação com o composto 1.43 (Esquema 1.47). Este acoplamento
peptídico foi realizado em presença de DEPC e Et3N utilizando diclorometano como solvente; e o produto 1.89 foi obtido em 80% de rendimento.
Esquema 1.47
+ N
OMe Boc
Me O
1.88
O
Ph
OTBDPS
1. TFA
2. DEPC/ Et3N,
80%
N
Boc OMe O OH Me
1.43
N
OMe Me
O
1.89
O
Ph
OTBDPS
N
Boc OMe O
Me
O composto 1.89 também teve sua amina desprotegida pela utilização de TFA e foi utilizado sem prévia purificação. Reagiu-se o resíduo desta desproteção com a N-Boc-L-valina 1.90 utilizando-se BopCl e Et3N como reagentes acoplantes
(Esquema 1.48). O produto 1.91 foi obtido em 60% de rendimento.
Na próxima etapa, o composto 1.91 foi submetido à reação de desproteção
frente ao TFA e posteriormente acoplado com a N,N’-dimetil-L-isoleucina 1.87 em presença de DEPC e Et3N utilizando diclorometano como solvente (Esquema 1.49). Entretanto, mistura de reação foi analisada via ESI-MS e o produto esperado 1.92
Esquema 1.48
+
1.90
1. TFA
2. BopCl/ Et3N,
60% N OMe Me O 1.91 O Ph OTBDPS N OMe O O HN Boc OH O HN Boc N OMe Me O 1.89 O Ph OTBDPS N
Boc OMe O
Me
Esquema 1.49
1. TFA
2. DEPC/ Et3N,
N OMe Me O 1.92 O Ph OTBDPS N OMe O O H N N OMe Me O 1.91 O Ph OTBDPS N OMe O O HN Boc N OH O 1.87 + O N
X
O dipeptídeo 1.95 foi sintetizado a partir da reação entre o composto 1.87 e o éster metílico da valina 1.93 em presença de DEPC e trietilamina (Esquema 1.50). O produto 1.94 foi obtido após purificação em 72% de rendimento; e submetido a uma
reação de saponificação em metanol, água e hidróxido de potássio fornecendo o dipeptídeo 1.95 em 95% de rendimento (Esquema 1.50).
Esquema 1.50
N OH
O
1.87
+
1.93
OMe O
+H 3N
Cl
-DEPC, Et3N
DMF, 72%
OMe O H N O N
1.94
MeOH, H2O NaOH
95%
OH O H N O N
1.95
Tendo em mãos o composto 1.95 realizou-se algumas tentativas de acoplamento peptídico deste com o composto 1.89 (Esquema 1.51). Inicialmente, realizou-se a desproteção da amina do composto 1.89 utilizando-se ácido
trifluoracético (TFA) e em seguida utillizou-se o BOPCl (em CH2Cl2) ou DEPC (em DMF) como reagentes acoplantes em presença de trietilamina (Esquema1.51). Infelizmente, em nenhum dos casos foi possível observamos a formação do produto 1.92 e desta forma não foi possível completarmos a síntese da malevamida D até o
Esquema 1.51 OH O H N O N 1.95 1. TFA
2. BOPCl/ Et3N e CH2Cl2 ou
DEPC/Et3N e DMF
N OMe Me O 1.92 O Ph OTBDPS N OMe O O H N N OMe Me O 1.91 O Ph OTBDPS N OMe O Boc + O N
X
1.7. Comentários finais
Infelizmente, não foi possível completarmos a síntese da malevamida D devido a problemas encontrados na última reação de acoplamento. Porém, o nosso maior desafio foi a criação dos outros 3 centros quirais, dois presentes no fragmento DAP e um no fragmento MMMAH. Inicialmente, realizamos algumas tentativas utilizando auxiliares de Evans com os quais não obtivemos resultados muito positivos. Posteriormente, conseguimos ótimos resultados utilizando reações de 1,2-adição de organotrifluoroboratos de potássio à aldeídos derivados de amino ácidos naturais. Em ambos os casos, a reação mostrou-se altamente diastereosseletiva (>90:10) e os produtos foram obtidos em excelentes rendimentos (>90%).
