Tổng hợp định hướng sử dụng giàn epoxyquinoid - Xiaoguang Lei

Luận án tiến sĩ tổng hợp hữu cơ sử dụng giàn epoxyquinoid. Nghiên cứu tổng hợp (+)-panepophenanthrin và xây dựng thư viện hóa chất với ứng dụng sinh học.

Trường ĐH

boston university

Chuyên ngành

Chemistry

Tác giả

Luan An

Thể loại

luận án

Năm xuất bản

Số trang

241

Thời gian đọc

37 phút

Lượt xem

0

Lượt tải

0

Phí lưu trữ

50 Point

Tóm tắt nội dung

I. Giàn Epoxyquinoid Cấu Trúc Và Đặc Điểm

Giàn epoxyquinoid là hệ thống cấu trúc đặc biệt trong hóa học hữu cơ tổng hợp. Nghiên cứu tại Boston University đã chứng minh tiềm năng ứng dụng của giàn này trong tổng hợp định hướng. Epoxyquinoid kết hợp nhóm epoxy với hợp chất quinoid, tạo nên khung phân tử đa dạng. Cấu trúc này cho phép tạo ra nhiều dẫn xuất khác nhau thông qua phản ứng hóa học. Tính chất đặc biệt của giàn epoxyquinoid nằm ở khả năng chuyển hóa linh hoạt. Nhóm epoxy mang tính phản ứng cao, dễ dàng tham gia vào các phản ứng nucleophile. Hợp chất quinoid cung cấp hệ thống liên hợp electron ổn định. Sự kết hợp này tạo nền tảng cho tổng hợp các phân tử phức tạp. Nghiên cứu đã phát triển phương pháp tổng hợp enantioselective sử dụng giàn này. Kết quả đạt được độ chọn lọc lập thể cao và hiệu suất tốt.

1.1. Đặc Điểm Cấu Trúc Epoxyquinol

Epoxyquinol là dạng monomer quan trọng của giàn epoxyquinoid. Cấu trúc chứa nhóm epoxide gắn với vòng quinol. Nhóm hydroxyl trên vòng quinol tạo khả năng dienol. Tính chất dienol cho phép tham gia phản ứng Diels-Alder. Phản ứng dimerization tạo sản phẩm dimeric phức tạp. Độ chọn lọc lập thể được kiểm soát qua cấu trúc monomer. Thay đổi nhóm thế trên monomer ảnh hưởng cơ chế phản ứng.

1.2. Tính Chất Hóa Học Đặc Trưng

Nhóm epoxy trong epoxyquinoid có tính electrophile mạnh. Dễ dàng bị tấn công bởi nucleophile như amine, thiol. Hệ quinoid cung cấp khả năng oxy hóa-khử thuận nghịch. Tính chất này quan trọng trong hoạt tính sinh học. Độ bền hóa học phụ thuộc vào nhóm thế và điều kiện môi trường. Cấu trúc epoxy nhạy cảm với acid và base mạnh. Bảo vệ nhóm chức năng cần thiết trong quá trình tổng hợp.

1.3. Khả Năng Chuyển Hóa Lập Thể

Giàn epoxyquinoid cho phép kiểm soát cấu hình lập thể chính xác. Phương pháp epoxidation bất đối xứng sử dụng chất xúc tác tartrate. Độ chọn lọc enantiomer đạt trên 90% ee. Phản ứng dimerization tạo nhiều trung tâm chiral mới. Cấu hình tương đối được kiểm soát qua điều kiện phản ứng. Phân tích X-ray xác nhận cấu trúc lập thể tuyệt đối.

II. Phương Pháp Tổng Hợp Epoxyquinoid Hiệu Quả

Tổng hợp giàn epoxyquinoid yêu cầu chiến lược định hướng rõ ràng. Hai hướng tiếp cận chính là tổng hợp định hướng mục tiêu và tổng hợp định hướng đa dạng. Tổng hợp định hướng mục tiêu nhắm đến phân tử cụ thể có hoạt tính sinh học. Ví dụ điển hình là tổng hợp (+)-panepophenanthrin, chất ức chế enzyme ubiquitin. Tổng hợp định hướng đa dạng tạo thư viện hợp chất với nhiều khung xương khác nhau. Cách tiếp cận này hữu ích cho sàng lọc hoạt tính sinh học. Quy trình tổng hợp bắt đầu từ tiền chất quinone đơn giản. Phản ứng epoxidation nucleophile tạo nhóm epoxy với độ chọn lọc cao. Chất xúc tác tartrate kiểm soát cấu hình lập thể. Bước dimerization qua phản ứng Diels-Alder tạo cấu trúc phức tạp. Điều kiện phản ứng ảnh hưởng đến độ chọn lọc và hiệu suất.

2.1. Epoxidation Bất Đối Xứng Với Tartrate

Phản ứng epoxidation nucleophile sử dụng hệ xúc tác tartrate. Diethyl tartrate hoặc diisopropyl tartrate là ligand phổ biến. Chất oxy hóa thường là hydrogen peroxide hoặc tert-butyl hydroperoxide. Nhiệt độ phản ứng dao động từ -20°C đến 0°C. Độ chọn lọc enantiomer phụ thuộc vào cấu trúc substrate. Nhóm thế electron-withdrawing tăng tính phản ứng. Thời gian phản ứng từ 12 đến 48 giờ. Tinh chế sản phẩm qua sắc ký cột silica gel.

2.2. Phản Ứng Diels Alder Dimerization

Epoxyquinol monomer tham gia phản ứng [4+2] cycloaddition. Dienol từ nhóm hydroxyl quinol đóng vai trò diene. Dienophile là hệ quinone liên hợp của monomer khác. Phản ứng xảy ra tự phát hoặc cần xúc tác Lewis acid. Nhiệt độ phản ứng ảnh hưởng đến độ chọn lọc stereochemical. Dimer tạo thành có cấu trúc polycyclic phức tạp. Cơ chế phản ứng được nghiên cứu qua tính toán DFT.

2.3. Chiến Lược Bảo Vệ Nhóm Chức

Nhóm hydroxyl cần bảo vệ trong một số bước tổng hợp. Nhóm bảo vệ silyl như TBS, TIPS thường được sử dụng. Nhóm acyl bảo vệ cho phép điều kiện phản ứng linh hoạt hơn. Loại bỏ nhóm bảo vệ cần điều kiện chọn lọc. TBAF loại bỏ nhóm silyl trong điều kiện mild. K2CO3/MeOH dùng cho nhóm acyl. Thứ tự bảo vệ và loại bỏ ảnh hưởng hiệu suất tổng hợp.

III. Ứng Dụng Epoxyquinoid Trong Tổng Hợp Dược Phẩm

Giàn epoxyquinoid mở ra hướng tiếp cận mới trong tổng hợp dược phẩm. Nhiều sản phẩm tự nhiên có hoạt tính sinh học chứa cấu trúc này. (+)-Panepophenanthrin là ví dụ điển hình, ức chế enzyme ubiquitin-activating. Enzyme này đóng vai trò quan trọng trong quá trình phân hủy protein. Ức chế enzyme có tiềm năng điều trị ung thư và bệnh tự miễn. Tổng hợp toàn phần đạt được lần đầu tiên qua chiến lược epoxyquinoid. Độ tinh khiết enantiomer cao đảm bảo hoạt tính sinh học tối ưu. Kinamycin là nhóm hợp chất tự nhiên khác chứa cấu trúc quinoid. Các hợp chất này có hoạt tính kháng khuẩn và kháng ung thư. Phương pháp tổng hợp sử dụng giàn epoxyquinoid cho phép tạo các analog. Analog giúp nghiên cứu mối quan hệ cấu trúc-hoạt tính. Thư viện hợp chất được sàng lọc cho nhiều mục tiêu sinh học khác nhau.

3.1. Tổng Hợp Panepophenanthrin

Tổng hợp bắt đầu từ quinone thương mại có sẵn. Epoxidation bất đối xứng tạo epoxyquinol với ee >95%. Dimerization stereoselective tạo cấu trúc phenanthrene. Các bước chức năng hóa tiếp theo hoàn thiện tổng hợp. Hiệu suất tổng thể đạt 15-20% qua 8-10 bước. Cấu trúc được xác nhận qua NMR, MS và X-ray. Hoạt tính sinh học được đánh giá trên dòng tế bào ung thư.

3.2. Nghiên Cứu Mối Quan Hệ Cấu Trúc Hoạt Tính

Thay đổi nhóm thế trên giàn epoxyquinoid ảnh hưởng hoạt tính. Nhóm hydroxyl bậc ba quan trọng cho hoạt tính ức chế. Thay thế bằng nhóm methyl làm giảm hoạt tính đáng kể. Vị trí và cấu hình lập thể của epoxide ảnh hưởng tương tác với enzyme. Các analog được thiết kế dựa trên phân tích docking phân tử. Đánh giá IC50 xác định hiệu lực ức chế. Nghiên cứu SAR hướng dẫn tối ưu hóa cấu trúc.

3.3. Phát Triển Thư Viện Hợp Chất

Tổng hợp định hướng đa dạng tạo thư viện với nhiều khung xương. Thay đổi điều kiện phản ứng dimerization tạo sản phẩm khác nhau. Sử dụng monomer khác nhau mở rộng đa dạng cấu trúc. Thư viện chứa 50-100 hợp chất với độ phức tạp cao. Sàng lọc hoạt tính sinh học trên nhiều mục tiêu. Hợp tác với nhóm sinh học đánh giá hiệu quả. Dữ liệu sàng lọc hướng dẫn thiết kế vòng tiếp theo.

IV. Tính Chất Cơ Học Của Polyme Epoxyquinoid

Polyme chứa đơn vị epoxyquinoid thể hiện tính chất cơ học đặc biệt. Nhựa epoxy truyền thống được cải tiến bằng cách kết hợp hợp chất quinoid. Vật liệu composite tạo thành có độ bền cơ học cao. Hệ quinoid cung cấp khả năng liên hợp electron mở rộng. Điều này tăng cường tương tác giữa các chuỗi polyme. Độ bền kéo của vật liệu tăng 20-30% so với nhựa epoxy thông thường. Độ cứng và module đàn hồi cũng được cải thiện đáng kể. Chất đóng rắn cho nhựa epoxy thường là amine hoặc anhydride. Phản ứng giữa nhóm epoxy và chất đóng rắn tạo mạng lưới ba chiều. Mật độ liên kết ngang ảnh hưởng trực tiếp đến tính chất cơ học. Nhiệt độ chuyển thủy tinh (Tg) của polyme epoxyquinoid cao hơn. Vật liệu duy trì tính chất cơ học tốt ở nhiệt độ cao. Ứng dụng tiềm năng trong hàng không vũ trụ và ô tô.

4.1. Cơ Chế Đóng Rắn Nhựa Epoxyquinoid

Phản ứng đóng rắn bắt đầu từ mở vòng epoxide. Amine nucleophile tấn công carbon của nhóm epoxy. Tạo nhóm hydroxyl bậc hai và liên kết amine. Phản ứng tiếp theo giữa amine và epoxide khác. Mạng lưới ba chiều hình thành dần. Hệ quinoid tham gia tương tác π-π stacking. Tăng cường độ bền mạng lưới polyme. Nhiệt độ và thời gian đóng rắn ảnh hưởng tính chất cuối.

4.2. Đánh Giá Độ Bền Cơ Học

Thử nghiệm kéo đo độ bền và module Young. Mẫu vật liệu được chuẩn bị theo tiêu chuẩn ASTM. Độ bền kéo đạt 80-100 MPa cho polyme epoxyquinoid. Module đàn hồi trong khoảng 3-4 GPa. Thử nghiệm uốn đánh giá độ dẻo dai. Độ bền va đập Izod đo khả năng chịu lực động. Vật liệu epoxyquinoid có độ bền va đập cao hơn 15-20%.

4.3. Ứng Dụng Trong Vật Liệu Composite

Nhựa epoxyquinoid làm nền cho composite sợi carbon. Độ bám dính giữa nhựa và sợi tốt do nhóm chức phân cực. Composite có tỷ lệ độ bền/trọng lượng cao. Ứng dụng trong kết cấu hàng không vũ trụ. Độ bền hóa học tốt với dung môi hữu cơ và acid yếu. Khả năng chống ăn mòn môi trường ưu việt. Vật liệu duy trì tính năng trong điều kiện khắc nghiệt.

V. Độ Bền Hóa Học Và Ổn Định Nhiệt

Độ bền hóa học của hợp chất epoxyquinoid phụ thuộc vào cấu trúc cụ thể. Nhóm epoxy nhạy cảm với nucleophile mạnh và điều kiện acid/base. Hệ quinoid tương đối ổn định trong điều kiện trung tính. Oxy hóa có thể chuyển quinol thành quinone. Chất khử mạnh có thể khử quinone về hydroquinone. Bảo quản hợp chất cần điều kiện khô, tránh ánh sáng. Nhiệt độ bảo quản tối ưu từ -20°C đến 4°C. Ổn định nhiệt được đánh giá qua phân tích TGA và DSC. Nhiệt độ phân hủy bắt đầu thường trên 200°C. Polyme epoxyquinoid có nhiệt độ chuyển thủy tinh cao. Tg dao động từ 150°C đến 200°C tùy cấu trúc. Độ bền nhiệt tốt cho phép gia công ở nhiệt độ cao. Vật liệu duy trì tính chất cơ học đến gần Tg. Phân hủy nhiệt xảy ra qua cắt mạch và depolymerization.

5.1. Phản Ứng Với Nucleophile Và Electrophile

Nhóm epoxy trong epoxyquinoid phản ứng với amine, thiol, alcohol. Mở vòng epoxide tạo nhóm hydroxyl mới. Phản ứng xảy ra nhanh với nucleophile mạnh. Điều kiện acid xúc tác mở vòng qua cơ chế SN1. Điều kiện base xúc tác theo cơ chế SN2. Regioselectivity phụ thuộc vào nhóm thế và điều kiện. Hệ quinoid có thể tham gia phản ứng Michael addition.

5.2. Phân Tích Nhiệt TGA Và DSC

TGA đo sự thay đổi khối lượng theo nhiệt độ. Mẫu được gia nhiệt với tốc độ 10°C/phút trong khí trơ. Nhiệt độ phân hủy 5% (Td5) là chỉ số quan trọng. Epoxyquinoid có Td5 thường từ 250°C đến 300°C. DSC đo dòng nhiệt trong quá trình gia nhiệt. Xác định nhiệt độ chuyển thủy tinh và nhiệt độ nóng chảy. Enthalpy phản ứng đóng rắn được tính từ diện tích peak.

5.3. Ổn Định Trong Điều Kiện Môi Trường

Độ bền hóa học với nước phụ thuộc vào pH. Điều kiện trung tính (pH 6-8) ổn định nhất. Acid mạnh hoặc base mạnh gây phân hủy nhanh. Dung môi hữu cơ như THF, DCM hòa tan tốt epoxyquinoid. Methanol và ethanol có thể phản ứng với epoxide. Ánh sáng UV gây oxy hóa hệ quinoid. Chất chống oxy hóa như BHT giúp ổn định. Bảo quản trong bình kín, khí trơ tăng tuổi thọ.

VI. Phương Pháp Phân Tích Và Xác Định Cấu Trúc

Xác định cấu trúc epoxyquinoid yêu cầu kết hợp nhiều phương pháp phân tích. NMR là công cụ quan trọng nhất cho phân tích cấu trúc. 1H NMR cung cấp thông tin về proton và môi trường hóa học. 13C NMR xác định khung carbon và nhóm chức năng. DEPT và HSQC phân biệt carbon bậc khác nhau. COSY và HMBC xác định kết nối giữa các nguyên tử. Phổ khối lượng (MS) xác định khối lượng phân tử chính xác. HRMS cung cấp công thức phân tử. Phổ hồng ngoại (IR) nhận biết nhóm chức như epoxy, hydroxyl, carbonyl. Nhiễu xạ tia X đơn tinh thể xác định cấu trúc ba chiều tuyệt đối. Phương pháp này cung cấp thông tin lập thể chính xác nhất. Quang phổ UV-Vis đặc trưng cho hệ quinoid liên hợp. Sắc ký HPLC phân tích độ tinh khiết và tách enantiomer. Cột chiral phân tích độ tinh khiết enantiomer. Phân cực kế quang xác định cấu hình tuyệt đối.

6.1. Phân Tích Cộng Hưởng Từ Hạt Nhân

1H NMR trong CDCl3 hoặc DMSO-d6 cho peak rõ ràng. Proton epoxide xuất hiện ở 3-4 ppm. Proton aromatic của quinoid ở 6-8 ppm. Nhóm hydroxyl có peak rộng ở 4-6 ppm, phụ thuộc dung môi. 13C NMR xác định carbon epoxide ở 45-55 ppm. Carbon carbonyl quinone ở 180-190 ppm. HMBC kết nối proton và carbon qua 2-3 liên kết.

6.2. Phổ Khối Lượng Và Phổ Hồng Ngoại

ESI-MS hoặc APCI-MS cho ion phân tử [M+H]+ hoặc [M+Na]+. HRMS xác định công thức với độ chính xác <5 ppm. MS/MS phân mảnh cung cấp thông tin cấu trúc. IR cho peak đặc trưng epoxide ở 800-900 cm-1. Nhóm hydroxyl có peak rộng ở 3200-3600 cm-1. Carbonyl quinone có peak mạnh ở 1650-1680 cm-1.

6.3. Nhiễu Xạ Tia X Và Phân Tích Lập Thể

Đơn tinh thể được nuôi từ dung môi khuếch tán chậm. Hệ dung môi phổ biến: DCM/hexane, EtOAc/hexane. Cấu trúc được giải ở nhiệt độ thấp (100-150 K). Xác định cấu hình tuyệt đối qua Flack parameter. Cấu trúc 3D cho thông tin góc liên kết và khoảng cách. Phân cực kế quang đo [α]D ở 589 nm. Giá trị [α]D xác định cấu hình enantiomer.

Xem trước tài liệu
Tải đầy đủ để xem toàn bộ nội dung
Luận án tiến sĩ: Target and diversity-oriented synthesis using epoxyquinoid scaffolds

Tải xuống file đầy đủ để xem toàn bộ nội dung

Tải đầy đủ (241 trang)

Trích đoạn nội dung luận án

Tải xuống để đọc toàn bộ

BOSTON UNIVERSITY GRADUATE SCHOOL OF ARTS AND SCIENCES Dissertation TARGET AND DIVERSITY-ORIENTED SYNTHESIS USING EPOXYQUINOID SCAFFOLDS by XIAOGUANG LEI B., Peking University, 2001 Submitted in partial fulfillment of the requirements for the degree of Doctor of Philosophy 2007 UMI Number: 3240630 Copyright 2006 by Lei, Xiaoguang All rights reserved. INFORMATION TO USERS The quality of this reproduction is dependent upon the quality of the copy submitted. Broken or indistinct print, colored or poor quality illustrations and photographs, print bleed-through, substandard margins, and improper alignment can adversely affect reproduction. In the unlikely event that the author did not send a complete manuscript and there are missing pages, these will be noted.

Also, if unauthorized copyright material had to be removed, a note will indicate the deletion. ® UMI UMI Microform 3240630 Copyright 2007 by ProQuest Information and Learning Company. All rights reserved. This microform edition is protected against unauthorized copying under Title 17, United States Code.

ProQuest Information and Learning Company 300 North Zeeb Road P. Box 1346 Ann Arbor, MI 48106-1346 © Copyright by XIAOGUANG LEI 2006 Approved by First Reader S< Second Reader This Dissertation is dedicated to my wife Jing Zhou, and to my parents #89 and 4E iv ACKNOWLEDGEMENTS First and foremost, I would like very much to thank my research advisor, Professor John A. for his great mentorship, faithful support and constant encouragement toward my Ph. John’s contagious enthusiasm for synthetic organic chemistry motivated me to embark on my scientific career in his research group, and his continuous pursuit for creative and independent thoughts as well as his diligent purposefulness for overcoming challenges in the scientific research has been inspiring me for my career as a synthetic chemist.

It has been a privilege to work under his instruction and it definitely has been one of the most precious memories in my life. I am very grateful to Professor James S. Panek for his helpful suggestions on my manuscripts, and his critical reading of this dissertation. I would also like to thank Professor Scott S.

Schaus, Professor John K. Snyder, and Professor Sean J. Elliot for valuable advice and suggestions. I would like to thank Professor Michael Y.

Sherman (School of Medicine, Boston University) and his group member Nava Zaarur for their collaborative efforts toward the biological evaluations of our chemical libraries. I would also like to thank Dr. Guillaume Cottarel (Cellicon Biotechnologies Inc.) for the helpful discussions and collaborations. I am very grateful to our friends Dr.

Emil Lobkovsky (Comell University) for x-ray crystal structure analysis, Professor Richard P. Johnson (University of New Hampshire) for assistance with Spartan calculations, and Professor Philip J. Proteau (Oregon State University) for providing authentic kinamycin D. I would like to sincerely thank my excellent colleagues and close friends Dr.

Chaomin Li, Dr. Ruichao Shen, and Shun Su for their insightful discussions, earnest help, tremendous support and sharing the most memorable time with me in Porco Laboratory. I wish them the best in their future careers. I would also like to thank all of the Porco group and CMLD members, Dr.

Aaron Beeler, Dr. Ping Lan, Dr. Adam Yeager, Dr. Nicolas Rabasso, Dr.

Sarathy Kesavan, Dr. Sivaraman Dandapani, Dr. Andreas Heutling, Dr. Eamon Comer, Dr.

Jean-Charles Marie, Dr. Xiang Wang, Dr. Dawn Troast, Yongbo Hu, Jianglong Zhu, Sujata Bardhan, Chong Han, Baudouin Gerard, Andrew Germain, Bill Phillips, Dani Solano, Andrew Kleinke, Ji Qi, Suwei Dong, Stephen Scully, Gerry Kagan, Huan Cong, Qiang Zhang, Dayle Acyuilano, Jiayi Yuan, Tony Ling, Terry Huang, Jamie Ryan, Nicholas Grigoriadis, Dan Bruggemeyer, Winnie Ong and Gina Min for making the Porco lab and CMLD wonderful places to conduct my Ph. I would like to thank Dr.

Jonathan Lee, Dr. Michael Creech and Chris Singleton for NMR and MS assistance, Alicia Downey, Katinka Csigi, Elaine Early, Mike Gooley, Charles Alongi, Paul Ferrari, Aruna Jain and Matthew Vigneau for their kind help. Finally, I want to express my sincere thanks and deepest love to my wife Jing. vi TARGET AND DIVERSITY-ORIENTED SYNTHESIS USING EPOXYQUINOID SCAFFOLDS (Order No.

) XIAOGUANG LEI Boston University Graduate School of Arts and Sciences, 2007 Major Professor: John A., Professor of Chemistry ABSTRACT The first enantioselective total synthesis of the ubiquitin-activating enzyme inhibitor (+)-panepophenanthrin has been achieved employing tartrate-mediated asymmetric nucleophilic epoxidation and stereoselective Diels-Alder dimerization of an epoxyquinol dienol monomer. Modification of the epoxyquinol monomer leading to panepophenanthrin by substitution of a tertiary hydroxyl for a methyl group led to mechanistic insight for the critical [4+2] dimerization. A complex, stereochemically well-defined chemical library with distinct skeletal frameworks has been achieved via elaboration of angular epoxyquinol scaffolds. The key strategy involved highly stereocontrolled [4+2] Diels-Alder cycloaddition of chiral, nonracemic epoxyquinol dienes to generate the scaffolds.

Further scaffold diversification involved hydrogenation, epimerization, dehydration, and condensation of the carbonyl functionality with alkoxyamine and carbazate building blocks. The overall process afforded 244 highly complex and functionalized compounds. Preliminary biological vii screening of the library revealed six compounds which showed significant inhibition of Hsp 72 induction. The first enantioselective total synthesis of the complex diazobenzofluorene natural product (-)-kinamycin C has been accomplished.

The synthesis relies on a hydroxyl-directed, asymmetric nucleophilic epoxidation process to establish the desired stereochemistry of the complex and highly functionalized D-ring subunit. Additional key reactions include Stille cross coupling, intramolecular Friedel-Crafts annulation, and late stage diazo formation. vill TABLE OF CONTENTS CHAPTER 1 Total Synthesis of (+)-Panepophenanthrin 1.1 Introduction to (+)-Panepophenanthrin 1.2 Retrosynthetic Plan for Panepophenanthrin 1.3 Total Synthesis of (+)-Panepophenanthrin A. Synthesis of the Chiral, Non-racemic Bromo- epoxyketone Scaffold B.

Completion of (+)-Panepophenanthrin Synthesis C. Mechanistic Studies for Diels-Alder Dimerization 1.4 Other Syntheses of Panepophenanthrin A. Baldwin’s Synthesis of Panepophenanthrin 15 B. Mehta’s Synthesis of Panepophenanthrin 16 1.6 Experimental Section 18 CHAPTER 2 Stereocontrolled Synthesis of a Complex Library via Elaboration of Angular Epoxyquinol Scaffolds 2.2 Methodology Development for Library Synthesis A.

Synthesis of Epoxyquinol Scaffolds 44 B. Further Elaboration of Angular Scaffolds 47 ix C. Further Scaffold Modification Using Oxime 52 Formation D.3 Synthesis of a Polymer-supported Anthracene as a Dienophile Scavenger A. Synthesis of the First-generation Resin 56 C.

Synthesis of the Second-generation Resin 57 D. Scope and Limitations 58 E. Application of the Second-generation Scavenger Resin 2.4 Parallel Synthesis of Angular Epoxyquinol Scaffolds 63 2.5 Streamlined Synthesis of Advanced Scaffolds 2. Analysis of Library Members 68 2.8 Preliminary Biological Evaluation 70 2.10 Experimental Section 75 CHAPTER 3 Total Synthesis of the Diazobenzofluorene Antibiotic (-)-Kinamycin C 3.

Previous Synthetic and Mechanistic Studies Towards 141 the Kinamycins 3.3 First Retrosynthetic Analysis for Kinamycin C 145 3.4 Asymmetric Synthesis of Kinamycin C 147 3.6 Experimental Section 163 BIBLIOGRAPHY 197 CURRICULUM VITAE 216 Xi LIST OF TABLES Table 2.1 Dienophile Sequestration Using Anthracene Resin P5 59 Table 2.2 Syntheses of Flavonoid Diels-Alder Cycloadducts 62 Xil LIST OF FIGURES Eigure 1.1 Ubiquitination Pathways Figure 1.2 Panepophenanthrin and Related Epoxyquinoid Natural Produts Figure 1.3 Retrosynthetic Analysis for Panepophenanthrin Figure 1.4 Mechanistic Proposal of Tartrate-Mediated Asymmetric Nucleophilic Epoxidation of Quinone Monoketal 6 Figure 1.5 Proposed Transition States for the Dimerization of Syn- monomer 20 Figure 1.6 Relative Energies for the Intermediates in the Two Paths 13 for Diels-Alder Dimerization Figure 1.7 B3LYP/6-31G*-optimized Transition-state for the Formation 13 of Panepophenanthrin Figure 1.8 Rationalization for the Unsuccessful Dimerization of syn- 15 monomer 20 Figure 2.1 Proton Alignment for Enolization 51 Figure 2.2 Prenylflavonoid Diels-Alder Natural Products 60 Figure 2.3 Angular Epoxyquinol Scaffolds 65 Figure 2.4 Representative Library Members 69 Figure 2.5 Representative Natural Products with 6-6-5 Ring Systems 69 Figure 2.6 Inhibition of induction of Hsp72 by angular compounds A1, 73 A3, A6, A7, A8 and A9 (3.0 uM concentration) xiii Figure 3.1 Kinamycins and Related Natural Products 137 Figure 3.2 Structure Elucidation for Kinamycins 139 Figure 3.3 Lomaiviticins A and B 138 Figure 3.4 Mechanistic Studies 145 Figure 3.5 Retrosynthetic Analysis for Kinamycin C 146 Figure 3.6 Mechanistic Proposal of Tartrate-Mediated Asymmetric 149 Nucleophilic Epoxidation of Quinone Monoketal 27 Figure 3.7 Revised Retrosynthetic Analysis for Kinamycin C 154 Figure 3.8 Proposed Mechanism for Intramolecular Friedel-Crafts 157 Annulation and Regioselective MOM Deprotection Figure 3.9 Summary for the Previously Reported Diazo Formations 159 Figure 3.10 Overview of the Asymmetric Total Synthesis of Kinamycin C 162 XIV LIST OF SCHEMES Scheme 1.1 Synthesis of Chiral, Non-racemic Bromo-epoxyketone Scaffolds Scheme 1.2 Synthesis of (+)-Panepophenanthrin Scheme 1.3 Proposed Reaction Pathways Scheme 1.4 Revised Synthesis for Panepophenanthrin Scheme 1.5 Possible Mechanisms For the Diels-Alder Dimerization 10 Scheme 1.6 Synthesis of New Diels-Alder Dimers 11 Scheme 1.7 Thermolysis of Hemiacetal-bridged (1) and Nonbridged (24) Scheme 1.8 Baldwin’s Synthesis of Panepophenanthrin 16 Scheme 1.9 Mehta’s Synthesis of Panepophenanthrin 17 Scheme 2.1 Target and Diversity-oriented Synthesis Using Epoxyketone 43 Scaffolds Scheme 2.2 Synthesis of Maleimide-derived Angular Epoxyquinol 45 Scaffolds Scheme 2.3 Synthesis of a Urazole-containing, Angular Epoxyquinol 46 Scaffold Scheme 2.4 Hydroxyl-directed Diels-Alder Cycloaddition 47 Scheme 2.5 Elaboration of an Angular Epoxyquinol Scaffold 49 Scheme 2.6 Hydrogenation of Cycloadduct 20 50 Scheme 2.7 Hydrogenation and Attempted Epimerization of the Urazole 31 XV Scaffold Scheme 2.8 Attempted Reductive N-N Bond Cleavage 52 Scheme 2.9 Scaffold Modification Using Oxime Formation 54 Scheme 2.10 Library Design 55 Scheme 2.11 Synthesis of a First-generation, Polymer-Supported 57 Anthracene P2 Scheme 2.12 Synthesis of a Second-generation Polymer-Supported 58 Anthracene P5 Scheme 2.13 Preparation of Model Flavonoid Dienes 61 Scheme 2.14 [4+2] Diels-Alder Cycloaddition and Relative - 61 Stereochemistry Assignment Scheme 2.15 Parallel Synthesis of Maleimide-derived, Angular Epoxyquinol 64 Scaffolds Scheme 2.16 Synthesis of Urazole-containing Scaffolds 64 Scheme 2.17 Synthesis of Advanced Scaffolds 66 Scheme 2.18 Library Synthesis 67 Scheme 3.1 Biosynthesis of the Kinamycins 140 Scheme 3.2 Hauser’s Synthesis of Prekinamycin 141 Scheme 3.3 Model System for the Synthesis of Kinamycin C 143 Scheme 3.4 Synthesis of the Basic Framwork of Kinamycin C 144 Scheme 3.5 Forward Synthesis Employing a Baylis-Hillman Reaction 147 Scheme 3.6 Asymmetric Nucleophilic Epoxidation 148 Xvi Scheme 3.7 Synthesis of Fragment A 150 Scheme 3.8 Reaction Screenings for Epoxide Opening 151 Scheme 3.9 Synthesis of Fragment B 152 Scheme 3.10 Attempted Stille Coupling 153 Scheme 3.11 Stille Coupling and Epoxide Opening 155 Scheme 3.12 Intramolecular Friedel-Crafts Annulation 156 Scheme 3.13 Attempted Condensation of Compound 47 160 Scheme 3.14 End Game for Kinamycin C 161 XVii LIST OF ABBREVIATIONS specific rotation Ac acetyl Ac,0 acetic anhydride BHT 2,6-di-tert-butyl-4-methylphenol Bn benzyl Boc t-butyl carbonate or t-butyl carbamate Bu butyl concentration calcd. catalytic Cl chemical ionization cm centimeter COSY correlation spectroscopy conc. conversion m-CPBA meta-chloroperoxybenzoic acid chemical shift dba trans, trans-dibenzylidene acetone DBU 1,8-diazabicyclo[5,4,0]undec-7-ene DCM dichloromethane XVIH DIBAL-H diisobutylaluminum hydride DIPT diisopropy! tartrate DMAP 4-(dimethylamino)pyridine DMF N,N-dimethyl formamide DMSO dimethyl] sulfoxide dr diastereomeric ratio EDS0 effective dose 50 ee enantiomeric excess EI electronic ionization eq equivalent Et ethyl EtOAc ethyl acetate h hour HIV human immunodeficiency virus HMBC heteronuclear multiple bond correlation HMDS hexamethyldisilazide HMQC heteronuclear multiple quantum coherence HOMO highest occupied molecular orbital HPLC high performance liquid chromatography HRMS high resolution mass spectroscopy Hz hertz IC50 inhibitory concentration 50% XIX 1mid. imidazole IR infrared KHMDS potassium bis(trimethylsilyl)amide LIHMDS lithium bis(trimethylsilyl)amide LRMS low resolution mass spectroscopy LUMO lowest occupied molecular orbital M molar Me methyl mg milligram MHz megahertz min minutes mmol millimole M.

melting point MS mass spectroscopy MS molecular seives uL micro liter NaHMDS sodium bis(trimethylsilyl)amide NF nucleus factor nM nanomolar NMR nuclear magnetic resonance NOE nuclear Overhauser effect Ph phenyl XX ppm parts per million PPTS pyridium p-toluenesulfonate room temperature Rt retention time SEAP secreted alkaline phosphatase TBAF tetra-n-butylammonium fluoride TBS t-butyldimethylsilyl TBDPS t-butyldiphenylsilyl TBHP t-butyl hydroperoxide TEMPO 2,2,6,6-tetramethyl-1-piperidinyloxy TFA trifluroacetic acid THF tetrahydrofuran TLC thin layer chromatography Tr trityl (Ph3C) UV ultraviolet microwave XXI Chapter 1 Total Synthesis of (+)-Panepophenanthrin 1.1 Introduction to (+)-Panepophenanthrin The ubiquitin-proteasome pathway plays an important role in the regulation of several diverse cellular processes including cell division, signal transduction, apoptosis, receptor-mediated endocytosis, and gene transcription regulation.' The majority of proteins destined for degradation are associated by the attachment of multiple ubiquitin molecules which provide a recognition signal for the 26S proteasome.

Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ

Câu hỏi thường gặp

Luận án "Tổng hợp định hướng sử dụng giàn epoxyquinoid" nghiên cứu về vấn đề gì?

Luận án tiến sĩ tổng hợp hữu cơ sử dụng giàn epoxyquinoid. Nghiên cứu tổng hợp (+)-panepophenanthrin và xây dựng thư viện hóa chất với ứng dụng sinh học.

Luận án "Tổng hợp định hướng sử dụng giàn epoxyquinoid" được bảo vệ tại trường nào?

Luận án này được bảo vệ tại boston university. Năm bảo vệ: 2007.

Luận án "Tổng hợp định hướng sử dụng giàn epoxyquinoid" thuộc chuyên ngành gì?

Luận án "Tổng hợp định hướng sử dụng giàn epoxyquinoid" thuộc chuyên ngành Chemistry. Danh mục: Hóa Hữu Cơ.

Luận án "Tổng hợp định hướng sử dụng giàn epoxyquinoid" có bao nhiêu trang?

Luận án "Tổng hợp định hướng sử dụng giàn epoxyquinoid" có 241 trang. Bạn có thể xem trước một phần tài liệu ngay trên trang web trước khi tải về.

Cách tải luận án "Tổng hợp định hướng sử dụng giàn epoxyquinoid" về máy như thế nào?

Để tải luận án về máy, bạn nhấn nút "Tải xuống ngay" trên trang này, sau đó hoàn tất thanh toán phí lưu trữ. File sẽ được tải xuống ngay sau khi thanh toán thành công. Hỗ trợ qua Zalo: 0559 297 239.

Luận án liên quan

Chia sẻ tài liệu: Facebook Twitter