Ph.D. Értekezés
Tienamicin-analóg 2-izoxacefémvázas vegyületek sztereoszelektív szintézise
Készítette: Sánta Zsuzsanna Témavezető: Dr. Nyitrai József egyetemi tanár
Készült a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Szerves Kémia Tanszékén 2006
Köszönetnyilvánítás Köszönöm témavezetőmnek, Dr. Nyitrai Józsefnek lelkiismeretes témavezetését, mindenre kiterjedő figyelmét, támogatását. Hálás köszönettel tartozom laboránsunknak, Gerberi Juliannának (Julcsinak), aki a munkámhoz szükséges technikai feltételeket fáradhatatlanul megteremtette és anyai gondoskodásával mindenben segítségemre volt. Köszönöm Dr. Huszthy Péter és Dr. Novák Lajos tanszékvezetőknek, hogy a tanszéken töltött éveim alatt mindvégig támogattak. Szeretettel gondolok Dr. Nagy Józsefre, akinek sok, rendkívül érdekes szakmai- és magánbeszélgetést köszönhetek. Köszönöm a BME Szerves Kémia Tanszék minden dolgozójának, különösen a „Műteremben” és annak közelében dolgozóknak, hogy tanszéki éveimet végig meleg, baráti közegben tölthettem el és azt, hogy tanácsaikra és segítségükre mindig számíthattam. Köszönöm Ófalvi Katalinnak az IR felvételek elkészítését, Dr. Kolonits Pálnak, Dr. Szöllőssy Áronnak, valamint Kiss Erzsébetnek az NMR felvételek elkészítését és az azok kiértékeléséhez nyújtott segítséget; hálás vagyok Peltz Csabának (EGIS), Dr. Háda Viktornak (Richter), Dr. Parlagh Gyulának és Makó Attilának az MS mérések elkészítéséért, Medzihradszky–Schweiger Hedvignek (ELTE) a mikroanalitikai mérésekért és Dr. Párkányi Lászlónak (KKKI) a röntgenkrisztallográfiai vizsgálatokért. Köszönöm Dr. Klaus Thirring (Novartis/Nabriva Therapeutics/Vienna) és Jean-Marc Paris (Laboratoire Biochimie École Nationale Superieure de Chimie de Paris) készséges segítségét abban, hogy az előállított molekulákat antibakteriális és β-laktamázgátló hatásra tesztelték. Kutatásomhoz anyagi támogatást kaptam, ezért köszönettel tartozom az OTKA-nak (T 14200, T 37875), a Varga József Alapítványnak, a Richter Gedeon Zrt.-nek, a Magyar Mérnökakadémia Rubik Alapítványnak és a Vegyészmérnöki Kar Doktori Tanácsának, amelyek ösztöndíjjal segítették munkámat, valamint vegyszer- és eszközbeszerzéseimet, konferencia-részvételemet támogatták.
2
TARTALOMJEGYZÉK Rövidítések jegyzéke..................................................................................................................5 1. Bevezetés................................................................................................................................6 2. Célkitűzés .............................................................................................................................13 3. Irodalmi áttekintés................................................................................................................14 3.1. A β-laktámváz felépítési lehetőségei...................................................................................14 3.2. Módszerek 2-izoxacefémváz előállítására...........................................................................14 3.2.1. DOYLE-féle első szintézis ............................................................................................14 3.2.2. „Diazoészter-beékelődéses” eljárás.............................................................................16 3.2.3. „Dioxoészteres” eljárás ...............................................................................................17 3.2.4. Alkilezésen alapuló eljárás..........................................................................................18 3.3. 3-(1-Hidroxietil)-4-(hidroximetil)azetidin-2-on monociklusos β-laktám intermedierek szintézisekvivalenseinek előállítása ...........................................................................................18 3.3.1. Szubsztituálatlan β-laktámból kiindulva .....................................................................19 3.3.2. 3-Hidroxivajsav-észterből ...........................................................................................19 3.3.3. Diketén és imin addíciójával .......................................................................................20 3.3.4. β-Enaminoketoészterből..............................................................................................20 3.3.5. Treoninból ...................................................................................................................21 3.3.5.1. Epoxidon keresztül ............................................................................................... 21 3.3.5.2. Sheehan-Bose szintézis alapján ............................................................................ 22 3.3.5.3. Közvetlen előzmények ......................................................................................... 24
4. Elméleti rész .........................................................................................................................26 4.1. Retroszintézis ......................................................................................................................26 4.2. Monociklusos β-laktám intermedierek előállítása...............................................................28 4.3. Transz-2-izoxacefémvázas molekulák előállítása ...............................................................36 4.4. Cisz-2-izoxacefémvázas molekulák előállítása ...................................................................39 4.5. Biológiai vizsgálatok ...........................................................................................................49 4.6. Benzil-(2,3-dioxobutirát) szerkezete ...................................................................................50
5. Kísérleti rész.........................................................................................................................54
3
5.1. A 4.2. fejezethez tartozó kísérletek .....................................................................................54 5.2. A 4.3. fejezethez tartozó kísérletek .....................................................................................58 5.3. A 4.4. fejezethez tartozó kísérletek .....................................................................................59 5.4. A 4.6. fejezethez tartozó kísérleti adatok ............................................................................61
6. Összefoglalás........................................................................................................................63 Vonatkozó publikációk ............................................................................................................65 Irodalomjegyzék.......................................................................................................................66
4
Rövidítések jegyzéke Ala
alanin
all
allil
Bn
benzil
CAN
cérium-ammónium-nitrát
DBU
1,8-diazabiciklo[5.4.0]undec-7-én
DCC
diciklohexilkarbodiimid
DEAD
dietil-azodikarboxilát
DIBALH
diizobutil-alumínium-hidrid
DMB
2,4-dimetoxibenzil
EtOAc
etil-acetát
HMPT
hexametil-foszforsav-triamid
LAH
lítium-alumínium-hidrid
LDA
lítium-diizopropilamid
Ms
mezil
NBA
(3-nitrobenzil)-alkohol
PMF
para-metoxifenil
PMS
foszformolibdénsav
PTC
fázistranszfer-katalízis
PTSA
para-toluolszulfonsav
THF
tetrahidrofurán
5
1. Bevezetés A baktériumok okozta betegségek elleni küzdelem egészen a XX. század első harmadáig reménytelennek tűnt; TBC, szifilisz, műtétek utáni fertőzések következtében rengeteg ember vesztette életét. Az első világháború alatt igazán égetővé vált az a probléma, hogy nem állt az orvosok rendelkezésére hatékony antibakteriális szer. Az akkoriban használt antiszeptikumok
a
szöveti
sejtekre
éppen
annyira
toxikusak
voltak,
mint
a
baktériumsejtekre. Szerencsés véletlennek köszönhető, hogy 1929-ben, az ekkoriban éppen antiszeptikumok vizsgálatával foglalkozó FLEMING Staphylococcus tenyészetei Penicillium notatum gombafertőzés hatására elpusztultak. FLEMING feltételezte, hogy a gomba egyik anyagcsereterméke okozta a baktériumok pusztulását. Az általa penicillinnek nevezett anyagról kimutatta, hogy nem toxikus, és sok Gram-pozitív baktérium ellen hatásos. A felfedezés keltette kezdeti lelkesedés azonban gyorsan alábbhagyott, mivel az anyag elég bomlékonynak bizonyult, előállítása és tisztítása nehézségekbe ütközött. Amikor a 30-as években megjelentek a szulfonamidok – szisztémás hatású kemoterapeutikumok –, a penicillin lényegében feledésbe merült. 1938-ban FLOREY és CHAIN vezetésével szisztematikus kutatás kezdődött a természetes antibakteriális anyagok kémiai és biológiai természetének felderítésére. A penicillinnel kapcsolatos kutatásokat meggyorsította az a felismerés, hogy nem csak lokális, hanem szisztémás alkalmazása is lehetséges rendkívül kicsi toxicitása miatt, valamint, hogy a Staphylococcus-ok okozta, szulfonamidokkal nem kezelhető esetekben is hatásos.1 A kutatások később párhuzamosan folytak Angliában és az Egyesült Államokban, teljes titoktartás mellett. A vizsgálatok során kiderült, hogy a két kutatócsoport által vizsgált anyag ugyan hasonló, de nem ugyanaz. A molekula szerkezetét illetően heves tudományos viták alakultak ki, az akkoriban forradalmian újnak számító β-laktámvázas szerkezetet végül minden kétséget kizáróan röntgenkrisztallográfiai mérésekkel sikerült bizonyítani (CROWFOOT-HODGKIN). A penicillinek az alábbi általános szerkezettel jellemezhetőek (1), az eltérő penicillineket betűkkel különböztették meg:2
6
RCONH
6
5
S
R = C6H5CH2− (G)
1
4
O
1
CH3CH2CH=CHCH2− (F)
2
N 3
COOH
Hatásuk a baktériumok peptidoglikán sejtfalának felépítésének gátlásán alapszik. Feltehetőleg a sejtfal peptidláncainak D-Ala-D-Ala részleteivel mutatott szerkezeti hasonlóság a hatás alapja, a molekulát szubsztrátjának ismeri fel a sejtfal szintézisében résztvevő transzpeptidáz enzim. Szelektív toxicitásuk annak köszönhető, hogy a magasabbrendű állatok szervezetében (így az emberekében) nincs a baktériumok sejtfalához hasonló struktúra. Egyes személyeknél azonban allergiás válaszreakciót válthatnak ki. A penicillinek izolálásáért, és terápiás alkalmazásának kidolgozásáért FLOREY, CHAIN és FLEMING 1945-ben orvosi Nobel-díjat kapott. Fermentációs ipari előállításukat a háború alatt fejlesztették ki és kezdték el. A 6-aminopenicillánsav (6-APS, 2) izolálása (1959),3 majd ennek a penicillin hidrolízisével történő előállítása lehetővé tette félszintetikus származékok szintézisét és alkalmazását a 60-as évektől kezdve. A 6-APS acilezésével kevésbé savérzékeny és jobb terápiás hatást mutató származékokat állítottak elő (így elérhető a hatásspektrum kiszélesítése a Gram-negatív baktériumokra is), melyek a természetes penicillineket háttérbe szorították. Ilyen félszintetikus származék többek között az ampicillin (3), az amoxicillin (4).4 H2N
S N
O
2
COOH HO
CONH H2N
CONH
S H2N
N O
3
COOH
S N
O
4
COOH
Már az 1940-es években, a penicillin kutatása közben észlelték egyes baktériumtörzsek rezisztenciáját, ill. hogy szelekciós nyomás hatására az eredetileg szenzitív törzsek rezisztenssé váltak. Szemléletes példája a jelenségnek a Staphylococcus aureus: 1941-ben a törzsek 1%-a, 1946-ban 14%-a, 1947-ben 38%-a volt rezisztens penicillinre, a 80-as évekre azonban a rezisztens törzsek aránya meghaladta a 80%-ot. A rezisztenssé válás több okra vezethető vissza. Egyrészt a sejtfal megváltozhat úgy, hogy a molekula bejutása a sejtbe megnehezül. Ez a mechanizmus főleg a Gram-negatív baktériumokra jellemző. Másrészt a sejtfalszintézisben résztvevő, a penicillin által gátolt ún. PBP (penicillin binding protein = penicillinkötő fehérje) változhat meg úgy, hogy csökken az antibiotikum affinitása az enzimhez. Gyakorlati szempontból azonban a legfontosabb eset az, amikor a rezisztencia egy hidroláz enzim (β-laktamáz) jelenlétével függ össze, amely a β-laktám kötést bontja, ezáltal inaktiválja a molekulát, mielőtt az a hatás helyére érkezhetne. A β-laktamáz enzimek genetikai kódját a baktériumokban gyakran plazmidok hordozzák, melyek rendkívül mobilis genetikai elemek lévén a rezisztenciának egyik törzsről a másikra való gyors terjedését okozhatják. A rezisztencia különösen klinikai törzsek esetében okoz gondot, melyek az egy-egy kórházban általánosan alkalmazott antibiotikumoknak akár mindegyikére rezisztensek lehetnek. Legyengült, csökkent védekezőképességű betegek kórházi felülfertőződésének kezelése olykor nagy nehézségeket okozhat.5 Az antibiotikumok kutatása során újabb és újabb, a penicillintől eltérő szerkezetű β-laktámvázas vegyületet izoláltak. Így fedezték fel a cefalosporinokat* (5), a
karbapenémeket (6a), a monociklusos β-laktámokat (nokardicinek, 7a), és a szintén monociklusos monobaktámokat (7b). Az utóbbiak képviselőit – a korábbi β-laktám antibiotikumokkal szemben – nem gombák, hanem baktériumok anyagcseretermékeként izolálták.6
*
A magyar elnevezést illetően nincs közmegegyezés a tekintetben, hogy a „cefa-” avagy a „kefa-” kiejtésmód a követendő. A dolgozatban a „cefa-” megnevezést használom, ld. Bakos Ferenc: Idegen szavak kéziszótára, Terra Budapest, 1977, 117.
8
RCONH
7
S
6
2 3
N 5
O
OH
1
R'
S
N
4
O
COOH
5
a: R = H b: R = CH=NH
H
6a,b R'
COOH
NHR
OH RCONH
RCONH
R'
R'' N
N O
O
7a
COOH
SO3H
7b
Ma a félszintetikus cefalosporinszármazékok részesedése a β-laktám antibiotikumok piacából nagyobb, mint a penicillinszármazékoké. Ennek oka a kevésbé feszült gyűrűrendszer miatti nagyobb β-laktamázstabilitás. A karbapenémek közül kiemelkedően jó hatású a tienamicin (6a), amely a leggyakoribb β-laktamáz enzimekkel szemben ellenálló, Gram-pozitív és -negatív baktériumok ellen
egyaránt hatásos, de csak szűk pH-tartományban stabilis.7 Szerkezetének érdekessége, hogy 6-os helyzetben a szokásos amid oldallánc helyett 1-hidroxietil oldalláncot tartalmaz transz helyzetben, mely feltehetőleg nagyban hozzájárul a β-laktamázstabilitáshoz.8 Azonban izoláltak már olyan törzseket is, melyek a karbapenémeket is hidrolizálják, cinkközpontú metallo-enzimjeik segítségével.8a N-formimidoil származéka (6b) imipenem néven került forgalomba, azonban ez a májban található dihidroxi-peptidáz-I (DHP-I) enzim hatására lebomlik. A Tienam nevű kombinációs készítmény 1:1 arányban tartalmaz tienamicint és DHP-I inhibitor cilastatint (8). O NH2 HOOC
HN S COOH
8
9
DHP-I stabilis tienamicin-analogonok kutatása, fejlesztése ma is nagy intenzitással folyik a világ gyógyszergyáraiban.
β-Laktamázstabilis
molekulák
kutatásával
párhuzamosan
β-laktamáz
a
enzimek
inhibitorainak keresése is folyamatos. A β-laktamázgátlás mechanizmusa a legtöbb esetben “öngyilkos” típusú, azaz a molekula szubsztrátja az enzimnek, de a β-laktám (amid) kötés hidrolízise után az enzimhez irreverzibilisen kötve marad. Ilyen β-laktamázgátló vegyületek például a természetes eredetű klavulánsav (9),9 valamint a félszintetikus (sulbactam,
10)10
molekulákkal
együtt,
penicillánsav-szulfon β-laktamázérzékeny
és
analogonjai.
kombinációban
A
adják,
klavulánsavat ld.
Augmentin
(amoxicillin + klavulánsav). A sulbactam kedvezőtlen farmakológiai tulajdonságai miatt közvetlenül nem, csak származékai formájában alkalmazható, például ampicillinnel képzett észtereként (sultamicillin, 11). Megjegyzendő, hogy terjedőben vannak az említett β-laktamázgátlókra is rezisztens törzsek. O O S
OH
O
N
N
O
O
9
COOH
10
COOH
O O
CONH
S
H2N
S N
N
O
O
11
COOCH2OOC
A természetes antibiotikumok megismerése után a β-laktámgyűrűvel kondenzált gyűrű vázmódosításával új származékokat állítottak elő és vizsgáltak. Érdeklődésre tarthatnak számot a penémek, valamint a karba-, oxa-, aza-, 2-izo-, 2-izoxacefém-származékok. A penémvázas vegyületek, melyeket 1975-ben szintetizáltak először a Woodward Kutató Intézetben (Basel),11 a penicillinek és cefalosporinok hibridjeinek tekinthetők. Ígéretesek a
10
6-os helyzetben a tienamicinhez hasonlóan transz-állásban 1-hidroxietil oldalláncot tartalmazó származékok, pl.: ritipenem (12). A cefalosporinok vázanalogonjai közül eddig az oxacefémvázas vegyületek bizonyultak a leghatásosabbaknak, például a moxalactam (13) jó antibakteriális tulajdonságú és β-laktamázstabil molekula. HO
OH H
S
CONH OMe
O
N
O
O
COOH
COOH
12
NH2
O N
S
N
N
O N
13 COOH
N
Az első 2-izoxacefémvázas† (14a, R’= alkil; R = metil, CH2X) molekulákat a 70-es évek végén állították elő, és köztük több vegyületet jó antibakteriális hatásúnak találtak.12 A Budapesti Műszaki Egyetem Szerves Kémia Tanszékén is foglalkoztak 2-izoxa- és 2-izocefémvázas β-laktámok szintézisével. A kutatócsoport által előállított vegyületek között mind gyenge antibakteriális (14, R’ = acilamino), mind gyengén β-laktamázgátló (14b) hatásút is találtak.13 R'
R'CONH
1 7
2
6
O
3
N O
4
14
COOH
1 7
2
6
O
3
N R
O
O
4
14a
COOH
R
N O COOH
(+/-)-14b
A β-laktám vegyületek ma az antibiotikumpiac kb. 50%-ából részesednek. A β-laktámok
családján kívül számos fontos, antibakteriális hatású vegyületcsoportot fedeztek fel (tetraciklinek, makrolidok, aminoglikozidok, szintetikus kinolinszármazékok, stb.), ennek ellenére a baktériumok rendkívüli alkalmazkodóképessége miatt az antibiotikumkutatás nem tekinthető befejezettnek, újabb és újabb vegyületek kifejlesztése indokolt. †
Rövidített név, helyesen 1-detia-2-oxacefém, az egyszerűség kedvéért a továbbiakban a 2-izoxacefém változatot használom.
11
A molekulacsalád új terápiás lehetőségeit is kutatják, így például egyes β-laktám antibiotikumokról állatkísérletekben kimutatták, hogy növelik a GLT1 (glutamát transzporter) aktivitását, ezáltal olyan, az idegrendszer degradációjával járó, halálos betegségek esetén lehetnek hasznosak, mint pl. az amyotrophic lateral sclerosis.14 Ezen kívül koleszterinfelvétel-gátló,15 trombingátló,16 ill. humán leukocita elasztáz-gátló17 hatású β-laktámvázas vegyületek fejlesztése is folyik.
12
2. Célkitűzés Célul tűztük ki 7-es helyzetben 1-hidroxietil-, 3-as helyzetben metiloldalláncot tartalmazó sztereoegységes 2-izoxacefémvázas molekulák előállítását (14c). Ennek megvalósítására olyan szintézisút kidolgozását terveztük, melynek segítségével királis prekurzorok felhasználásával, sztereoszelektív lépések alkalmazásával előállíthatók a megfelelő királis monociklusos
kulcsintermedierek,
majd
ezekből
a
megfelelő
2-izoxacefémvázas
vegyületek. Az előállított molekulák kiralitáscentrumainak abszolút konfigurációjára egyértelmű bizonyítékot kívántunk adni. OH 1 7
2
6
O
3
N O
4
14c
COOH
Mint a bevezetőben láthattuk, az 1-hidroxietil oldallánc a karbapenémek és a penémek esetén hatáshordozónak bizonyult, valamint a klavulánsav esetében is hatásnövekedést eredményezett.18 Az általunk előállítani kívánt vegyület egyaránt tartalmazza ezt a szerkezeti
elemet,
valamint
a
2-izoxacefémvázat,
ezért
antibakteriális
és/vagy
β-laktamázgátló hatás fellépését remélhettük. Az előállított molekulákat 2 laboratórium tesztelte antibakteriális és β-laktamázgátló hatás szempontjából.
13
3. Irodalmi áttekintés‡ 3.1. A β-laktámváz felépítési lehetőségei A β-laktámváz leggyakrabban alkalmazott általános felépítési lehetőségei az alábbiak szerint csoportosíthatóak:19 2
A) Gyűrűzárás: 1. N-C2 (amid) kötés kialakítása
3
4
2. C3-C4 között
2 N
N
3. N-C4 között
O
(4. C2-C3 között) B) [2+2] cikloaddíció:
O 1
1
A
B
1. C3-C2 + C4-N 2. N-C2 + C3-C4 C) 1,3-bifunkciós vegyületekből 3+1 stratégiával D) Egyéb módszerek: gyűrűszűkülés, gyűrűbővülés, oxidáció
3.2. Módszerek 2-izoxacefémváz előállítására A 2-izoxacefémváz eddig ismert szintéziseiben mindig a β-laktámgyűrű kialakítása után végzik a dihidrooxazingyűrű zárását. Amennyiben 3-as helyzetben alkilszubsztituens található, a gyűrűzárás általában enol-észter (β-oxoészter) szerkezetű intermedieren keresztül történik.
3.2.1. DOYLE-féle első szintézis A 70-es évek végén DOYLE és kutatócsoportja szintetizált elsőként 2-izoxacefémvázas vegyületeket. Az általuk előállított és vizsgált vegyületek mindegyike 7-es helyzetben acilamino oldalláncot tartalmazott cisz-helyzetben. Eljárásukban Schiff-bázist (16) és ‡
Ebben a fejezetben a témához kapcsolódó általános irodalmi előzmények szerepelnek. A munkámhoz közvetlenül kapcsolódó előzményeket az adott helyen tárgyalom.
14
azidoacetil-kloridból (15) in situ keletkező ketént reagáltattak [2+2] cikloaddícióval (B/1 módszer), majd a kapott cisz-azetidinon (17) oldalláncának ozonolízisével aldehidet (18), ennek NaBH4-es redukciójával alkoholt (19) nyertek. A hidroxilcsoport mezilezésével, az O-védőcsoport eltávolításával a gyűrűzárásra alkalmas enol-észtert (21) kapták. Ezt bázissal ciklizálva, majd az amid oldalláncot kialakítva, a benzil védőcsoportot hidrogenolízissel eltávolítva 22 2-izoxacefémvázas vegyületekhez jutottak:20 Ph N3
N3
+
O
O
N
COCl
R
CH2OMs N
O BnOOC
O
N3
O O
R
BnOOC
R
O
O R
(+/-)-18 X = CHO (+/-)-19 X = CH2OH (+/-)-20 X = CH2OMs
R'CONH O
OH
X N
(+/-)-17
16 N3
O
N BnOOC
COOBn
15
CH=CHPh
N
R
O
R , R' = alkil
COOH
(+/-)-22
(+/-)-21
Ebben az esetben a β-oxoészter szerkezeti részletet már a szintézisút kiindulási vegyülete tartalmazza. A módszer hátránya, hogy a 3-as helyzetű szubsztituens variálása újabb és újabb Schiff-bázis szintetizálását igényli. A metodika racém cisz-vegyületekhez vezet, az ábrán a relatív konfiguráció látható. A szintézisút kis változtatással enantioszelektívvé tehető.21 Az enantioszelektivitás a D-treoninból képezett Schiff-bázisban (23) meglévő aszimmetriacentrumok
hatásának
következménye.
Az
enol-észter
szerkezet
(30)
kialakítását 29-ből Jones-reagenssel végezték. Enantioszelektivitás elérhető azidoecetsav helyett királis, aktivált ecetsavszármazék alkalmazásával is.22
15
Ph N3
N3
CH=CHPh
OSiMe2tBu
+
X
OSiMe2tBu
N
COCl
N3
OSiMe2tBu
N O
H COOBn
H COOBn
23
15
N3
H COOBn
24
CH2OMs N
N O
N3
25 X = CHO 26 X = CH2OH 27 X = CH2OMs
OH
O
OH
N
O
RCONH
CH2OMs
N O
O H
BnOOC
COOH
BnOOC
29
31
30
3.2.2. „Diazoészter-beékelődéses” eljárás Törekvések
történtek
olyan
szintézisutak
kidolgozására,
melyek
a
gyűrűzárás
kulcsvegyületének számító enol-észtert a korábban felépített β-laktám nitrogénjén utólag alakítják ki. Az egyik eljárás diazo-vegyületből ródium-acetát katalizátor [Rh2(OAc)4] jelenlétében in situ képződő karbén NH-kötésbe való intermolekuláris beékelődésén alapul. Alkalmas diazovegyület (33) megfelelően szubsztituált acetecetészterből tozil-aziddal állítható elő.23 A módszer egy lépésben sok esetben jó termeléssel szolgáltatja a kulcsvegyület enol-észtert (R’ = acilamino, R = alkil).13b,24 A reakció azonban erősen szubsztituensfüggő mind a reagens, mind a reaktáns oldaláról.25 R'
CH2OMs
O
R' Rh2(OAc)4
O
+ NH O
32
R
OtBu
33 N
CH2OMs N
O
+
OH
R' NEt3
O N
R
O
COOtBu
tBuOOC
N
34
16
R
35
A módszert alkalmazták a klavulánsav előállítására,26 ill. a Merck cég kutatói a tienamicin szintézisének megvalósításakor,27 intramolekuláris változatban.
3.2.3. „Dioxoészteres” eljárás A BME Szerves Kémia Tanszékén kifejlesztett eljárásban N-en szubsztituálatlan β-laktámok 2,3-dioxovajsav-észterekre (37) történő addíciójával állították elő 38-at,
melynek hidroxilcsoportját tionil-kloriddal (SOCl2) klórra cserélve (39), majd cink– ecetsavas redukciót alkalmazva kapták az enol-észter szerkezetű intermediert (40). Ennek ciklizálásával nyerték a 2-izoxacefémvázas vegyületet (41).13 Könnyű eltávolíthatósága miatt az R' = benzilszármazék bizonyult a legjobbnak. R
CH2OMs
O
R
O
CH2OMs
+ OR'
NH O
N
SOCl2
O
O
R'OOC
37
36
OH
O
38 R = H, iPr
R
R
CH2OMs N
Cl
O
CH2OMs
Zn/AcOH N O
O
OH
R NEt3
O N O COOR'
R'OOC
R'OOC
39
40
41
Annak ellenére, hogy ez utóbbi módszer több lépésen keresztül szolgáltatja a kívánt végterméket,
a
„dioxoészteres”
és
a
„diazoészter-beékelődéses”
módszer
összehasonlításakor a „dioxoészteres” metodika 7-es helyzetben alkilszubsztituens esetén minden esetben jobb termeléssel szolgáltatta a kívánt 2-izoxacefémet, míg 7-es helyzetben nitrogéntartalmú szubsztituenst tartalmazó molekulák esetén a „diazoészter-beékelődéses” módszer bizonyult megfelelőbbnek.28
17
3.2.4. Alkilezésen alapuló eljárás A β-oxoészter-rész bevitele a molekulába elvileg alkilezéssel is történhet. Ezt nehezíti, hogy a 2-es helyzetben halogénatomot tartalmazó acetecetészter gyorsan átrendeződik ω-halogén
származékká.
Korábbi
kísérletek
ezzel
a
módszerrel
nem
voltak
eredményesek.29 Két lépésben azonban megvalósították a β-oxoészter kialakítását (ennek tautomer formája az enol-észter) alkilezéssel. A β-laktám gyűrű nitrogénjét brómecetsav-allil-észterrel alkilezték fázistranszfer-katalízis segítségével, majd a kapott vegyületet (43) lítiumhexametildiszilazid [LiN(SiMe3)2] jelenlétében savkloriddal acilezték és kapták a megfelelő β-oxoésztert (44). Ez utóbbi, védőcsoport-eltávolítás után, ciklizálható (46).30 RNH
CH2OSiMe2tBu
RNH
CH2OX
BrCH2COOall NH O
R'COCl N
PTC O
42 R = tritil
RNH
CH2OX N
O allOOC
R''CONH
44 X = SiMe2tBu 45 X = H
O
O N
N R'
LiN(SiMe3)2
43 X = SiMe2tBu RNH Mitsunobu
O
COOall
R'
O
COOH
COOall
46
R'
O
47 R', R" = alkil
3.3. 3-(1-Hidroxietil)-4-(hidroximetil)azetidin-2-on monociklusos β-laktám intermedierek szintézisekvivalenseinek előállítása A 3-(1-hidroxietil)-4-(hidroximetil)azetidin-2-on-származékok (48) kulcsintermediernek számítanak, amennyiben a 2-izoxacefémvázhoz vezető szintézis során a β-oxoészterrész
18
kiépítése a β-laktámgyűrű kialakítása után történik. A P ill. P’ csoportok védőcsoport funkciót töltenek be, míg LO jó kilépő csoport kell, hogy legyen. OP' CH2OL NP O
48
3.3.1. Szubsztituálatlan β-laktámból kiindulva Racém 49-ből acetaldehiddel LDA jelenlétében képezett anionon keresztül 50a,b racém transz-diasztereomerpár
elő.27,31
állítható
Az
oldalláncot
oxidálva
(51),
majd
sztereoszelektíven redukálva valamelyik disztereomer racemáthoz juthatunk (50a vagy b). OH
O H
R
OH H
R
H
R
R
LDA, CH3CHO N O
N R'
O
(+/-)-49
N R'
O
(+/-)-50a,b
N R'
(+/-)-51
O
R'
(+/-)-50a vagy b
3.3.2. 3-Hidroxivajsav-észterből Optikailag
aktív
3-hidroxivajsav-észterek
egyszerűen
nyerhetők
acetecetészterből
enzimes/mikrobiológiai redukció segítségével, ezért enantioszelektív szintéziseknek könnyen elérhető kiindulási anyagai. GEORG és munkatársai (S)-3-hidroxivajsav-észterből (52) valósították meg 55 szintézisét, az 52-ből bázis jelenlétében képződő dianion iminre történő addíciójával (B/1. módszer, ld. 3.1.). A királis kiindulási anyag a kialakuló β-laktám 3-as szenén gyakorlatilag 100%-os sztereoszelektivitást okozott, a reakcióban 54a,b cisz és transz vegyületek kb. 1:1 arányban keletkeztek. Hasonló reakciót nem sikerült megvalósítani akkor, amikor a kiindulási Schiff-bázis feniletenilcsoport helyett észter funkciót tartalmazott.32
19
Ph
OR
OH H
OH COOEt
52
OH
LDA, HMPT
+ PMF
H
Ph
N
N
N O
53
54a,b
O
PMF
PMF
55
3.3.3. Diketén és imin addíciójával Diketén (56) és 57 imin imidazol jelenlétében lejátszódó [2+2] cikloaddíciójával (B/1. módszer) racém 58-et állították elő, melynek NaBH4-del végzett redukciója a 59a,b diasztereomer (racemát) párt 4:1 arányban eredményezte. A diasztereoszelektivitás oka az, hogy 58 oxocsoportja diasztereotóp felületekkel rendelkezik.33 OH
O H
COOMe
+
O O
56
PMF
COOMe
imidazol N
PMF
(+/-)-58
57
COOiPr
NaBH4 i-PrOH
N O
H
N O
PMF
(+/-)-59a,b
3.3.4. β-Enaminoketoészterből Acetecetészter és etil-cianoformiát cink katalizálta reakciójában β-enaminoketoészter kapható (60), melyet védés után redukálva racém 61-hez juthatunk. A molekula az aminocsoport és az oxigén között kialakuló hidrogénkötés miatt teljesen merev, katalitikus hidrogénezése sztérikus hatások miatt főtermékként 62-t adja. Ez N-trimetilszililezés után terc-butil-magnézium-klorid jelenlétében ciklizálható (63) (A/1 módszer, ld. 3.1.).
20
O O
+ CN-COOEt
H
H
NH
Zn(acac)2
O
RO
MeOOC OMe
NZ
COOEt
MeOOC
60
61
H2
COOEt
OR RO
H
H NH
H MeOOC
COOEt
1. Me3SiCl
2. t-BuMgCl H COOEt
NH O
(+/-)-63
(+/-)-62
3.3.5. Treoninból 3.3.5.1. Epoxidon keresztül Japán szerzők L-treoninból (64) kiindulva epoxidképzésen keresztül alakították ki a 48-nak megfelelő β-laktám vegyületet. A kiindulási vegyületet NaNO2-tel és KBr-dal reagáltatva az aminocsoportot brómra cserélték (65). A reakció szomszédcsoporthatás miatt feltételezhetően retencióval játszódik le, melyet néhány aminosav esetén bizonyítottak.34 Diciklohexilkarbodiimid (DCC) jelenlétében 65-öt nitrogénen védett glicin-észterrel kondenzáltatták (66). Ezt lítium-hexametildiszilaziddal reagáltatva az epoxidgyűrű kialakulása során a 2-es szénatomon inverió játszódik le (67), további LiN(Si(CH3)3)2 adagolásra megtörténik a β-laktámgyűrű zárása (68) (A/2. módszer, ld 3.1.). Ez a reakció szobahőmérsékleten végezve sztereoszelektíven transz terméket eredményez. A gyűrűzárás során újabb inverzió történik, tehát 68 3-as szénatomjának konfigurációja S lesz, és így a tienamicinnek megfelelő sztereokémiával rendelkező monociklusos β-laktám keletkezik. A kapott 4-oxoazetidin-2-karboxilát védése (69) után NaBH4-es redukcióval (70), majd a Nvédőcsoport
eltávolításával
3-(1-hidroxietil)-4-hidroximetilazetidin-2-on-származékot
(71) nyertek. A redukció terc-butil észterező csoport esetén gyenge termeléssel, míg metilészter esetén kitűnő termeléssel ment végbe.35
21
OH
O
OH DCC
COOH
COOR'
LiN(SiMe3)2
CONRCH2COOR'
LiN(SiMe3)2
NR
X
Br
64 X = NH2 65 X = Br
O
67
66 R'= t-Bu, Me
OSiMe2tBu H
OX H
COOR'
NaBH4
OSiMe2tBu H
CH2OH
NH
NR
NR
O
O
O
70
68 X = H 69 X = SiMe2tBu
CH2OH
71
3.3.5.2. Sheehan-Bose szintézis alapján 48-nak megfelelő szerkezetű molekulák előállíthatók Sheehan-Bose szintézisen36 alapuló eljárással is. Ennek lényege, hogy α-halogén karbonsav-kloridból (72) és aminomalonátból (73) savamidot (74) állítunk elő, majd bázis jelenlétében (kihasználva, hogy a malonészterrész savas H-t tartalmaz) zárjuk a β-laktámgyűrűt (75). A malonészterrészt parciálisan hidrolizálva (76), valamint dekarboxilezve 4-oxoazetidin-2-karboxilátokhoz (77) jutunk. Ezek redukálásával nyerhetők a megfelelő 4-(hidroximetil)azetidin-2-on (78) származékok (ez a lépés már nem része az eredeti szintézisnek). X
R'OOC
COOR' COOR'
X
R
COOR'
+ R
COCl
73 R
COOR'
COOR' COOR'
N
NH
72
R
O
R''
N R''
74 R
O
COOR'
R
R''
O
CH2OH
COOH O
R''
76
N
N
N O
R''
75
R''
78
77
22
Ennek a szintézisnek megfelelő eljárással előállítottak D-allo-treoninból (79) az α- és 3-as pozícióban a tienamicinnek megfelelő konfigurációval rendelkező 3-(1-hidroxietil)-4oxoazetidin-2-karboxilátokat, melyek alkalmasak lehetnek 48-nak megfelelő szerkezetű molekulák szintetizálására.37 A kiindulási D-allo-treonin aminocsoportját brómra cserélték (80, ld. 21-22. oldal 64 → 65 átalakítás), majd a hidroxilcsoportot acetilezték (81) és tionilkloriddal savkloridot képeztek (82). A kapott vegyületet nitrogénen védett aminomalonészterrel (83) reagáltatták (84), és DBU-val ciklizálták (85). Feltételezték, hogy a gyűrűzárás során a brómatomhoz kapcsolódó szénatomon inverzió játszódik le, a reakció tiszta SN2-es mechanizmusa miatt. A kapott molekulát egy ekvivalens NaOH-dal kezelve a transz-észtert szelektíven hidrolizálni tudták, így fél-észter fél-karbonsavhoz jutottak (86). Ez utóbbit dekarboxilezve transz- és cisz-észterek 4:1 arányú keverékét kapták (87a,b), melyek kromatográfiásan elválaszthatók. A keverék további hidrolízise során eltávozik az acetilcsoport, ill. a másik etilcsoport (88a,b), tömény sósavas kezelés hatására a cisz konfigurációjú molekula biciklusos laktont (89) képez. OR
OAc
OAc COOH Br
82
79 R = H, X = NH2 80 R = H, X = Br 81 R = Ac, X = Br
DMB
COOEt
COOEt COOEt
COOEt
COOEt
H N
H
Br COOEt DBU
NEt3
COCl
X
OAc
N O
N DMB
O
84
DMB
85
83
OH H
OAc
OR H
COOEt COOH
N O
H COOR'
1 ekv. 1 N NaOH O
DMB
86
O
DMB
88a cc. HCl
N
N
COOH
O
87a,b R = Ac, R' = Et 88a,b R = R' = H
H
H N
O
DMB
89
23
O
DMB
86 szerkezetének bizonyításához a karbonsavfunkciót terc-butil-észterré alakították (90), mely lúgosan nem hidrolizálható. Az újabb hidrolízis után kapott γ-hidroxikarbonsav (91) ecetsav-anhidriddel reagáltatva biciklusos laktont képez (92). Mivel ez csak a 3-as és 4-es helyzetű
szubsztituensek
cisz-állása
esetén
valósulhat
meg,
ezért
86-ban
a
karbonsavfunkció transz-állású kellett, hogy legyen. OAc H
OAc
COOEt COOH
OH COOEt COOtBu
H
O H
0,1N NaOH N O
O
86
COOtBu N
N
N DMB
O
COOH COOtBu H Ac2O
O
DMB
O
DMB
DMB
92
91
90
Az eddig összefoglalt irodalmi előzmények mindegyikében az előállított molekulák kiralitáscentrumainak abszolút konfigurációit irodalmi analógiák (pl. aminocsoport → bróm reakció sztereokémiája), ill. a gyűrűs vegyületek NMR felvételeiben tapasztalt H-H csatolási állandók alapján határozták meg.
3.3.5.3. Közvetlen előzmények NÉMETH
ILDIKÓ
diplomamunkája
keretében
L-treoninból
kiindulva
szintetizált
sztereokémiailag egységes 2-izoxacefémvázas vegyületet (100). A kulcsintermedier 3-(1-
acetoxietil)-4-hidroximetilazetidin-2-on
(96)
előállítására
egy,
a
Sheehan-Bose
szintézisen alapuló eljárást alkalmazott. 95a és b diasztereomer észterpár NaBH4-es redukciója során kizárólag a transz-észter redukálódik (96), a keletkező transz-alkoholt a reagálatlan cisz-észtertől kromatográfiával választotta el. Az izoxacefémváz kialakítását a diazoészteres metodikával végezte. A reakciósor eredményeképp rossz termeléssel kapta 100-at. A termékek abszolút konfigurációjára egy közbenső termék (95b) apró kristályain elvégzett por-röntgendiffrakciós vizsgálat alapján meghatározott szerkezetéből lehetett következtetni,
mert
az
utána
végrehajtott
reakciók
nem
érintették
aszimmetriacentrumokat. Azonban a r mérés bizonytalansága túl nagy volt.38
24
az
OH
OAc COOH
Br COOMe
i
COOMe
X O
O
94 OAc
OAc COOMe
H
OAc v
H
N
96
PMF
95b
96 OAc
CH2OH
N O
PMF
O
95a,b
O
CH2OMs NH
OAc H
O
+ N
+
98 N
97
CH2OMs
vi OtBu
O
vii
COOMe
+
N PMF
O
H
CH2OH
iv
N
PMF
PMF
93
H
iii
N PMF
OAc
O
COOMe COOMe
ii
N
65 X = NH2 66 X = Br
H
OAc H
N
OH
O
99
tBuOOC
OAc H O N O COOH
100 Reagensek: i: a) NaNO2, KBr, H2SO4, 0°C b) AcCl, piridin, CH2Cl2, 0°C; c) THF/víz; d) SOCl2, CH2Cl2, reflux; e) dimetil-[N-(4-metoxifenil)aminomalonát], benzol, reflux; ii: DBU, benzol; iii: a) 1 ekv 1 N NaOH, piridin, 0°C; b) α-pikolin, reflux; iv: NaBH4, tBuOH; v: a) MsCl, piridin, 0°C; b) CAN, acetonitril/víz, -10-0°C; vi: Rh2(AcO)4; benzol, reflux; vii: a) NEt3, CHCl3, reflux; b) AlCl3, anizol
25
4. Elméleti rész 4.1. Retroszintézis Enantiomeregységes Ia, Ib, IIa, IIb (ill. ezek enantiomerjeinek) 2-izoxacefémvázas molekulák előállítását az alábbi retroszintetikus út alapján terveztük megvalósítani (ábrát ld. a következő oldalon) L- ill. D-treonin kiindulási anyagból: II célvegyületet visszavezethető α-epimerjére, I-re, mely III enol-észterből bázis jelenlétében ciklizálva kapható. III-ból retroszintetikus úton IV azetidinonhoz jutunk, míg a IV-el ekvivalens alkohol a megfelelő észterből (V) redukcióval állítható elő. V visszavezethető VI-ra, mely az aktív hidrogént tartalmazó VII-ből a β-laktámgyűrű zárásának eredményeképp kapható (A/2 módszer, ld. 3.1.). VII pedig L-treoninból, mint optikailag aktív, királis prekurzorból kapható, így 2 kiralitáscentrum konfigurációja adott. Amennyiben II-t (ill. enantiomerjét) hasonló elv alapján, de I-et kihagyva kívánnánk előállítani, akkor a megfelelő királis kiindulási anyag L/D-allo-treonin lenne, melyek azonban nagyságrenddel drágábbak, mint C3-epimerjeik. A treonin → V út lényegében megfelel a Sheehan-Bose szintézisnek.36 Közben feltételeztük, hogy az oldallánc 1-hidroxietil-csoportjának konfigurációja csak az epimerizációs lépésben változik (I → II); az azetidinné történő ciklizálás SN2-es mechanizmussal, inverzió lejátszódása közben történik (VII → VI), valamint, hogy a treoninból VII előállítható a 2-es szénatom konfigurációjának változása nélkül. Az ábrán feltüntetett Ia, Ib, IIa, IIb célvegyületek enantiomerjeinek (a további négy izomer) alapanyaga a D-treonin.
26
OH
OH H
R
S
O
R
R
OH
H R
O
R
S
N
N
Ia OX
COOH
O
O
IIa COOH
R
N O
Ib OX
OY OH
R
R
N
O
S
R
IIb COOH
H
R
S
R
H
N
O
O
OH
H
COOH
H
R
R
OY OH
S N
O
O
ZOOC
ZOOC
IIIb
IIIa OX R
OX
H OY
R
R
R
H
N O OX R
N Q
IVa
O
OX
H
COOR R
R
Va transz
OX
H
R
COOR COOR
R
N O
OY
S
R
O
Q
VI
OX R
COOR COOR
S N
VII Q
O
OH R
H
COOR
R S N
O
Vb Q cisz
Br
NH2 S COOH
L-treonin
27
Q
R
N Q
IVb
4.2. Monociklusos β-laktám intermedierek előállítása A 48 (ld. 19. old.) általános képlettel jelölt (a retroszintézisben IVa,b, 27. old.) monociklusos β-laktám intermedierek előállításánál nagyban támaszkodtam a 3.3.5. fejezetben említett munkákra, elsősorban NÉMETH ILDIKÓ diplomamunkájára (ld. 25. old.). L-
és D-treoninból§ az általa kidolgozott eljárással állítottam elő 95a,b diasztereomer
észterpárt ill. ezek enantiomerjeit.[I]** Az eljárás következő lépése, a NaBH4-del végzett diasztereoszelektív redukció során csak a transz-észter redukálódik, a cisz-észter feltételezhetően sztérikus okok miatt nem reagál. A reagálatlan cisz-észter a transzalkoholtól kromatográfiásan elválasztható. Azonban a reakció egyszerűbbé tehető, ha a diaszeteromereket még előtte részben elválasztjuk, mely a terc-butil-alkoholbeli jelentős oldhatóság-különbségük alapján egyszerű eldörzsöléssel könnyen megoldható. Ennek a módszernek előnye, hogy a transz-észtert tartalmazó anyalúg a redukcióban közvetlenül felhasználható, hiszen ennek oldószere szintén terc-butil-alkohol (ld. 5.1. 1.). A reakciósorban ez az első pont, amikor a termék kromatográfiás tisztításra kerül, a korábbi lépésekben keletkező anyagokat tisztítás nélkül használtam fel. Néhány, a reakciósorban keletkező mellékterméket is izoláltam és azonosítottam (101, 102). 101 valószínűleg az αpikolinban magas hőmérsékleten végzett dekarboxilezés közben lejátszódó ecetsav elimináció majd redukció eredménye. 102 intermolekuláris átacetilezés révén keletkezhet.
§ Az ábrákon csak az egyik enantiomert ábrázoltam (az L-treoninból, mint kiindulási anyagból előállítottakat). Amennyiben szükséges, a D-treoninból előállított molekulákat azonos számmal, felső indexben vesszővel jelöltem. ** A saját publikációkra való hivatkozásokat római számmal jelöltem, a hivatkozások a „Vonatkozó publikációk” c. részben találhatók meg.
28
H
COOH
O
65
H
COOCH3 N
NH2
OAc
OAc
OAc
OH
1. NaOH/piridin
COOCH3
+
N
2. 2-pikolin, 140°C O
PMF
94 (Σ = 41 %)
H
COOCH3
95a
COOCH3 N
O
PMF
PMF
95b (Σ =24 %)
NaBH4/t-BuOH OAc H
CH2OH N O
OAc H
CH2OAc
N
N PMF
O
101
102
CH2OH
O
PMF
PMF
96 (Σ = 5 %)
96 transz-alkoholt mezilezve (103), ill. a N-védőcsoportot eltávolítva az izoxacefémváz kialakítására alkalmas kulcsvegyületet (97) kapjuk. 96 mezilezését az általánosan használt piridint, mint oldószert alkalmazó módszer helyett THF-ben trietil-amin jelenlétében végeztem (ld. 5.1. 2.), így a reakcióelegy feldolgozása lényegesen egyszerűbb, a termék tisztább. A para-metoxifenil csoport CAN-tal távolítható el.32 OAc
OAc H
H
CH2OH
PMF
CH2OMs N
N
N
96
H
CH2OMs CAN
MsCl, NEt3, THF O
OAc
O
103
PMF
O
H
97 (Σ = 75 %)
95b szerkezetének bizonyításához röntgendiffrakciós módszert is alkalmazni kívántunk, azonban ennek tűs kristályszerkezete miatt megfelelő méretű egykristályt nem lehetett készíteni. Korábban készült pordiffrakciós felvétel,38a azonban ennek bizonytalansága túl nagy volt. A molekulába bróm bevitelét terveztük, ez ugyanis az abszolút konfiguráció közvetlen meghatározását lehetővé teszi. Ennek legkényelmesebb módjának az aromás gyűrű brómozása tűnt, mely jégecetben végezve39 a várakozásoknak megfelelően 104
29
monobrómozott származékot eredményezte, 105 dibrómszármazék (ld. [I] és 5.1. 3.) mellett, mely a vizes anyalúgból izolálható és feltehetőleg a feldolgozás során szenved hidrolízist. PÁRKÁNYI LÁSZLÓ (KKKI) 104 diklórmetán/hexán oldószerből végzett kristályosítással kapott egykristályaiból sikeres röntgendiffrakciós felvételeket készített. A mérések egyértelműen igazolták a feltételezett konfigurációkat.[I] OAc
OAc H
COOMe
OAc H
H
COOMe
Br2 N O
jégecet
+ N O
COOMe NH
HOOC
Br
Br Br
95b
OMe
104 (71 %)
OMe
105
OMe
104 ORTEP diagramja
A cisz-analogonok előállításához 95b redukcióját is meg kellett oldani. A transz-alkohol előállításában jól bevált NaBH4 még metanolos forralás esetén sem reagál 95b-vel. A
30
redukálószer aktiválása LiCl-dal sem hozott eredményt. Így más, a β-laktámgyűrűt érintetlenül hagyó módszert kerestem. Észterek redukciója aldehiddé DIBALH-del megvalósítható.40 Ugyan a molekula két észterfunkciót tartalmaz, és a redukció során az acetilcsoport minden bizonnyal távozik (acetaldehiddé redukálódva), de terveim szerint a kialakuló 2-karbaldehid aldehidfunkciója a hidroxilcsoport védése után könnyebben redukálható, mint az eredeti karboxilát: H
COOCH3
H
95b
H
CHO
H
CHO
CH2OH
DIBALH N
N
N O
OP
OP
OH
OAc
O
PMF
O
PMF
N O
PMF
PMF
A -78°C-on elvégzett reakciókban rossz termeléssel két terméket, egy biciklusos laktont (106) és egy félacetált (107) kaptam, melyek az NMR spektrumok alapján sztereoegységesek. 107 NaBH4-del reagáltatva szobahőmérsékleten a 108 diolt eredményezi. OAc
O
H
COOMe
PMF
95b
H
+
-78°C
N O
DIBALH
O
O H
H N
N PMF
O
OH
PMF
O
106 (3 %)
107 (20 %) NaBH4 OH H
CH2OH N
O
PMF
108 (97 %)
107 biciklusos laktolban új sztereocentrum (C-4) is létrejön. A vegyület 1H NMR spektrumában megfigyelhető, hogy az 1-es és 2-es protonok között van, míg a 4-es és 5-ös
31
protonok között nincs csatolás.†† Ez arra utal, hogy a 2-es és 4-es protonok térállása ellentétes, és a 4-es és 5-ös hidrogének diéderes szöge megközelítőleg 90°, amint az az alábbi ábrákon látható. Spartan ’04 V1.0.1 programmal végzett molekulageometriaoptimalizálás H4-H5 diéderes szögére 91,8°-ot szolgáltat. H
O 2
4
OH
H H
H
1
5
N O
PMF
107 O
O
H
NR
H
H
OH
H
A molekulát p-brómbenzoil-kloriddal reagáltatva sikerült acetál-észterré (109) alakítani, melynek röntgendiffrakciós vizsgálata bizonyította, hogy a 2-es szénatom konfigurációja nem változott, és a 2-es és 4-es hidrogének valóban transz-állásúak.[II] O O
O
OH
H
H
p-BrC6H5COCl
H
PMF
O
107
††
H N
N O
O
PMF
109 (65 %)
A vegyület számozása a biciklusos vegyületek nevezéktanát követi.
32
Br
109 ORTEP diagramja
A DIBALH-del végzett redukció gyenge termelése miatt más módszert kerestem. Irodalomból ismert, hogy karbonsavak redukciója megoldható az ún. vegyesanhidrides módszerrel, melynek során a karbonsavból klórhangyasav-észterrel kialakított anhidrid NaBH4-del redukálható.41 95b-t karbonsavvá (110) alakítottam 1N HCl-val forralva. Az így keletkező hidroxi-karbonsavat klórhangyasav-etil-észterrel reagáltatva, majd -20 °C-on redukálva a már ismert 107-hez jutunk (ld. [II] és 5.1. 4.), valamint 107 etoxikarbonilezett származéka is izolálható. A NaBH4-es redukció két lépésben való végrehajtását (-20 °C-on 107-ig, majd szobahőmérsékleten 108-ig) 107 könnyebb tisztíthatósága indokolta. OAc H
OH
O H
COOCH3
1. ClCOOEt H
1N HCl N O
N PMF
95b
OH
COOH
O
PMF
110 (77 %)
33
2. NaBH4, -20°C O
H N PMF
107 (70 %)
108 diol előállítására a legkényelmesebbnek azonban az a módszer bizonyult, amikor 110ből acetil-kloriddal 106 laktont képeztem, majd azt redukáltam NaBH4-del.[ÍÍÍ] OH
O H
COOH AcCl
H
H
N PMF
110
CH2OH
NaBH4
N O
OH
O
N
O
PMF
O
106 (95 %)
PMF
108 (84 %)
108 diolt mezilezni szerettem volna, hogy a para-metoxifenil csoport eltávolítása után 97tel analóg szerkezetű – az izoxacefémváz kialakítására alkalmas – cisz konfigurációjú vegyülethez jussak. 108 mezilezése piridinben, 0°C-on meglepetésre két vegyület kb. 1:1 arányú keverékét eredményezte. A két termék a várt dimezil származéknak (111), ill. egy biciklusos tetrahidrofurán származéknak (112) bizonyult. A mezil-kloridot feleslegben alkalmazva a termékarány nem változott. A reakciót elvégeztem THF-ben úgy, hogy trietilamin bázist a mezil-klorid után adagoltam, így lényegében kizárólag a várt 111 dimezilátot kaptam, mely a PMF védőcsoport eltávolítása (CAN) után a 2-izoxacefémváz kialakítására alkalmas. O
OMs H
CH2OMs
+ N
OH
O
H
CH2OH N
O
PMF
108
PMF
111 (32 %)
MsCl/piridin
MsCl, NEt3, THF OMs H
CH2OMs N
O
PMF
111 (85 %)
34
H N O
PMF
112 (43 %)
A két termék keletkezése úgy magyarázható, hogy a primer hidroxilcsoport gyorsabban reagál a mezil-kloriddal, mint a szekunder, és bázis jelenlétében intramolekuláris nukleofil szubsztitúció (112 keletkezése közben) tud lejátszódni. Azonban ha a bázis koncentrációja a reakciósebességet limitáló faktor (ld. trietil-amin adagolás), és mezil-klorid felesleg van jelen, akkor a szekunder hidroxilcsoport mezileződése lesz a kedvezményezett folyamat. Feltételezésemet igazolni kívántam 112 pontos konfigurációjának meghatározásával. Arra, hogy a biciklusos vegyület 2-es C atomjának konfigurációja nem változott, indirekt bizonyíték a vegyület 1H-NMR spektruma, melyben 4-es hidrogének közül egyiknek van csatolása, míg a másiknak nincs az 5-ös hidrogénnel, és a 2-es hidrogén csatol az 1-essel, hasonlóképp, mint a már bizonyított szerkezetű 107-ben. Tehát a 2-es C konfigurációja 112-ben és 107-ben minden bizonnyal meg kell, hogy egyezzék. Érvelésünk alátámasztásaképp 112 aromás gyűrűben brómozott származékát röntgendiffrakciós vizsgálatnak kívántuk alávetni. A már korábban alkalmazott módszerrel előállítottam 113 monobrómozott vegyületet kevés 114 dibrómszármazék keletkezése mellett. Sajnálatos módon azonban a 113 etanolból végzett kristályosítással kapott egykristályai a vizsgálat közben
a
röntgensugárzás
hatására
elbomlottak,
diffrakciós
képük
analízisre
alkalmatlannak bizonyult.[III] O
O
O
+
Br2, jégecet H
H
N
N
N O
H
PMF
O
Br
112
O
Br Br
113 (62 %)
OMe
114 (20 %)
OMe
111-t a szokásos eljárással (CAN-tal) de(para-metoxifenil)ezve 115 molekulához jutunk, mely 97-hez hasonlóan alkalmas lehet 2-izoxacefémvázú vegyületek kialakítására.
35
OMs H
OMs H
CH2OMs
N
N O
CH2OMs
CAN O
PMP
111
H
115 (66 %)
4.3. Transz-2-izoxacefémvázas molekulák előállítása Az enol-észter szerkezeti részlet kialakítására elsőként a „diazoészter-beékelődéses” metodikát alkalmaztam. A korábban használt terc-butil-észter helyett [2-(trimetilszilil)etil]acetoacetátból képezett diazovegyülettel (116) reagáltattam 97-et Rh2(OAc)4 jelenlétében benzolban (ld. 5.2. 1.), mivel a terc-butil-csoport eltávolításánál alkalmazottakhoz képest a trimetilszililetilcsoport
eltávolítása
feltehetőleg
kíméletesebben
valósítható
meg
tetrabutilammónium-fluoriddal. Sajnos ebben a reakcióban nem sikerült beékelődött vegyület (117) képződését kimutatni. OAc
O
H
OAc H
O
CH2OMs
CH2OMs OCH2CH2SiMe3
+ NH
N
O
N
+
O
N
Me3SiCH2CH2OOC
117
116
97
OH
A „dioxoészteres” metodika szerint eljárva 97-et – és enantiomerjét – azonban sikeresen alakítottam
119
(ill.
119’)
2-izoxacefémvázas
molekulává,
melyből
katalitikus
hidrogénezéssel 120 acetoxi-karbonsav kapható.[II]‡‡
‡‡
[II]-vel jelölt cikkben a helyesen: 97%.
D-treoninból
előállított 119’ hidrogénezésénél sajnos hibás termelésadat található,
36
OAc
O
H
O
CH2OMs
37
O BnOOC
OAc H
118 OAc H
OAc H H2, Pd/C
O
NEt3
OH
N
2. SOCl2/pir 3. Zn/AcOH
O
97
CH2OMs
1. NEt3
OBn
+
NH O
OAc H
O
O
N
N
N
O
O
O COOBn
COOBn
COOH
119'
120 (92 %)
119 (Σ = 53 %)
Az acetil védőcsoport eltávolítását célszerű a hidrogénezés előtt elvégezni, 119 metanolban, katalitikus mennyiségű NaOMe jelenlétében végzett alkoholízise jó termeléssel szolgáltatja 121-et, melynek hidrogénezése a rendkívül higroszkópos, védőcsoportok nélküli 122 (ld. 4.1. Ia; 27. old.) 2-izoxacefémvázas hidroxi-karbonsavat eredményezi.[III] AcO
OH H
N
119
COOBn
H2, Pd/C
O O
H
H
O NaOMe/MeOH O
OH
OH H
N O COOBn
121 (95 %)
O
O N
O
N COOH
COOH
122 (80 %)
122'
A D-treoninból előállítható 122’ α-epimerje a tienamicinéval megegyező konfigurációjú vegyületnek. Ahhoz, hogy ilyen konfigurációjú vegyületet előállítsunk, az α-szénen inverziót kell előidézni. Ez SN2 típusú reakcióban valósítható meg, melyhez azonban ebben a pozícióban egy jobb kilépő csoportra van szükség. Ezért 121 szabad hidroxilcsoportját mezileztem (123) (ld. 5.2. 2.), melyet megpróbáltam közvetlenül vízzel egy lépésben hidroxilcsoportra cserélni (124). Ugyan a víz meglehetősen rossz nukleofil, mégis találhatók az irodalomban utalások a reakció megvalósítására.42 Azonban ez esetemben
37
nem vezetett eredményre, így a mezilcsoportot NaOAc-tal újra acetoxira (125) próbáltam cserélni. OH H OH
H2O
OMs H MsCl
O
O
124
N
NaOAc
COOBn
COOBn
OAc H
COOBn
121
N
O
O
N
O
O
H
123 (56%)
O N
O
125
COOBn
Mivel ez sem sikerült, ezért 121 vegyületen Mitsunobu reakciót hajtottam végre ecetsavval. Érdekes módon az általánosan használt reakciókörülmények43 (kis feleslegben vett DEAD, sav és PPh3) csak nagyon rossz termeléssel szolgáltatták a kívánt terméket, azonban a reaktánsokat jóval nagyobb feleslegben véve (ecetsav 10×-es, PPh3 4×-es, DEAD 4×-es)44 sikerült a reakciót megvalósítani. Az α-szén konfigurációjának változására közvetett bizonyíték, hogy 125 és 119 vegyületek tulajdonságai eltérnek (NMR, forgatás, ill. hogy 125
119-el
szemben
szobahőmérsékleten
szilárd).
Az
abszolút
konfiguráció
meghatározására olyan származékokat is kívántam készíteni, melyek brómot tartalmaznak, így előállítottam 125 p-brómbenzoiloxi- (126) és brómacetiloxi- (127) analogonjait is, ezek azonban olajoknak bizonyultak. RCOO
OH
H
H O O
RCOOH, PPh3, DEAD/DIAD
N
O O
N COOBn
COOBn
125 R = CH3 (70 %) 126 R = p-Brfenil (40 %) 127 R = BrCH2 (30%)
121
38
125-ből 128 védőcsoportok nélküli célmolekulát azonos lépésekkel kaptam, mint 119-ből 122-et, azaz az acetil csoportot NaOMe/MeOH-lal (124), a benzil csoportot kat. hidrogenolízissel távolítottam el (128, ld. 4.1. IIa; 27. old.). [III] AcO
OH
OH
H
H NaOMe/MeOH
O N
O
H H2, Pd/C
O
O
N
O COOBn
N
O
COOH
COOBn
128 (88 %)
124 (80-90 %)
125
122, 122’, ill. 128 és 128’ előállításával az összes transz-7-(1-hidroxietil)-3-metil-2-izoxacefém-4-karbonsav előállítását megoldottam.
4.4. Cisz-2-izoxacefémvázas molekulák előállítása Mivel a transz vegyületek esetén a „dioxoészteres” metodika segítségével egyszerűen kaptam a kívánt vegyületeket, ezért a cisz vegyületek esetén is ezt alkalmaztam. 115-öt a már említett módon reagáltattam 37-tel, majd az OH→Cl csere és redukció után NEt3 jelenlétében megvalósítottam a gyűrűzárást. Sajnos azonban a reakció a várt 129 mellett 130 telítetlen vegyületet is eredményezte.[III] OMs
OMs H
CH2OMs
H
O
COOBn
O
+ NH
N
O
115
COOBn
37
N O
O
O
O
+
129 (15 %)
COOBn
130 (10 %)
A fenti tapasztalat arra ösztönzött, hogy a két hidroxilcsoport megkülönböztetésére keressek eljárást, vagyis olyan P és L csoportokat próbáljak bevinni a molekulába, melyek egyrészt védőcsoport funkciót (P), másrészt távozó csoport funkciót (OL) töltenek be (ld. 48, 18-19. old.).
39
OH
OP H
H
OH N
OL N
O
PMF
O
108
PMF
cisz-"48"
Primer és szekunder hidroxilcsoportok megkülönböztetésére gyakran alkalmazzák a szénhidrátkémiában a tritilezés/acetilezés/detritilezés lépésekből álló módszert. A tritilcsoport a nagy térkitöltése miatt a primer hidroxilcsoportra lép be, így a szabad hidroxilcsoporto(ka)t
acetilezve,
majd
a
tritilcsoportot
eltávolítva
a
szekunder
hidroxilcsoporto(ko)n védett, szabad primer hidroxilcsoportot tartalmazó vegyülethez juthatunk. 108 dihidroxi vegyületet ezért az irodalomból jól ismert módszerrel tritileztem, majd acetileztem így 131 molekulához jutottam, melynek szerkezetét 2D NMR módszerek (HSQC, HMBC) segítségével határoztam meg (ld. 5.3. 1.). A tritilcsoport eltávolítását az általánosan ismert módszerekkel próbáltam megoldani. Katalitikus hidrogenolízissel alkalmazásával nem történt reakció, míg sósav/dioxán rendszerben is csak több napos kevertetés után tapasztalható átalakulás, ekkor azonban 108 kapható vissza. 90%-os vizes ecetsavban végzett forralás hatására 132 diacetil és 133 primer hidroxilcsoporton acetilezett monoacetil termék izolálható. OAc H
OH H
CH2OH
O
PMF
108
1. TrCl/piridin 2. AcCl/NEt3
N
CH2OTr 90% AcOH
O
PMF
131 (70 %)
H
CH2OAc
+
N
N O
OH
OAc H
PMF
132 (45 %)
CH2OAc N
O
PMF
133 (50 %)
Ezeket a termékeket 108 korábban elvégzett direkt acetilezésének termékeivel való azonosságuk alapján identifikáltam. Azt, hogy 133 a primer hidroxilcsoporton tartalmazza az acetilcsoportot, jól mutatja az α-H 1H NMR-ben tapasztalt jellegzetes eltolódása, mely acetoxi helyettesítő esetén mindig kb. 5,5 ppm, míg OH esetén 4 ppm körüli. Tritilcsoport
40
eltávolítását leírták FeCl3*3H2O/CH2Cl2 reagenssel, amely módszer használatával a szerzők el tudták kerülni az acetilcsoport vándorlását,45 ami feltehetőleg esetemben lejátszódik. A módszer szerint eljárva a kiindulási anyag elfogyása után ismét csak 133-at tudtam izolálni (ld. [III] és 5.3. 2.). A tritilezéssel kapcsolatos sikertelen kísérletek miatt más módszert kerestem. Szintén a szénhidrátkémiában használatos eljárás térben közeli hidroxilcsoportok védésére a benzilidéncsoport acetálként való bevitele a molekulába. Az így keletkező két oxigént tartalmazó gyűrű regioszelektíven redukálva felnyitható:46
OH
OH
O
O
OH
OBn
Általánosan használt reagens erre a célra az alán (LAH/AlCl3) és a DIBALH, melyekkel végrehajtott redukcióban a reagens a kevésbé zsúfolt (primer) oxigén felől támadva primer hidroxilcsoportot és szekunder benziloxicsoportot eredményez. Mivel a módszert egy β-laktámfunkciót is tartalmazó vegyületen kívántam alkalmazni, az alán, mint reagens, szóba sem jöhetett, azonban a DIBALH alkalmazása ígéretesnek tűnt, hiszen ezt a reagenst már korábban alkalmaztam anélkül, hogy a β-laktámgyűrű reagált volna. A szerves kémiai adatbázisokban nem találtam rá utalást, hogy a módszert próbálták-e már ilyen típusú molekulán. Amennyiben sikerül a reakciót megvalósítani, a molekulában a szekunder OH helyén benzil-éter védőcsoport és egy primer hidroxilcsoport alakul ki, mely ideális a további reakciókhoz. 108-at benzaldehiddel PTSA jelenlétében reagáltatva 134 vegyület állítható elő diasztereoszelektíven, ennek pontos térszerkezetét 2D-NOESY NMR spektrum alapján határoztuk meg. A 4-H térállását a jelentkező pozitív keresztcsúcsok 2-Hval, 1-H-val és 7-H-val bizonyítják (más keresztcsúcsok nem figyelhetők meg).
41
A DIBALH-del végzett redukció meglepetésre nem a várt benziloxiszármazékot (135) eredményezte, hanem a β-laktámgyűrű redukcióját γ-aminoalkohollá (136), miközben a dioxepángyűrű érintetlen maradt. Emellett kis mennyiségben feltehetőleg (MS alapján) 137 azetidin is keletkezett (M = 325, ld. 5.3. 3.), de ezt nem sikerült megfelelő tisztaságban izolálni (rendkívül gyorsan oxidálódik), valamint a termékek MS vizsgálata során olyan komponens is látható volt, mely klórtartalomra utaló jellegzetes izotóparányt mutatott (MCl-35 = 361; a klór az oldószerként használt CH2Cl2-ból valamilyen gyökös folyamat eredményeképp léphet a molekulába). Érdekes jelenség, hogy míg 95b DIBALH-del végzett redukciója a stabil 5+4-es gyűrűrendszerű 106-ot és 107-et eredményezi (ld. 31. old.), addig 134 4+7 gyűrűrendszere hasonló körülmények között készségesen reagál és a β-laktámgyűrű felnyílását eredményezi. A Beilstein adatbázist böngészve nem találtam olyan hivatkozást, melyben β-laktám vegyület redukcióját aminoalkohollá DIBALH-del végezték volna, ennek a reakciónak a tipikus reagense ugyanis a LAH ill. a diborán. Feltehetőleg a 4+7-es gyűrűanelláció miatti megnövekedett gyűrűfeszültség okozza a βlaktámgyűrű nagyobb reakciókészségét. OBn H
OH
H O
OH H
CH2OH PhCHO PTSA
N O
6
135
DIBALH
H
PMF
N PMF
108
O
1 7
N O
4
2
O
PMF H
H
134 (70 %)
O
+
H HO
O
O
HN
?
H N
PMF
PMF
136 (64 %)
42
O
137
Ismert, hogy ha benzilidén helyett p-metoxibenzilidén-csoportot használunk, akkor az a redukciós gyűrűnyitásra érzékenyebb, így felnyitása esetleg a β-laktámgyűrű redukciójával konkurrálni tudna, azonban a keletkező p-metoxibenzil-éter oxidatív hatásra elbomlik, ezért a PMF védőcsoport mellett nem használható védőcsoportként.47 Leírták benzilidén-acetál védőcsoportot tartalmazó vegyületek regioszelektív redukcióját NaCNBH3/HCl reagenssel is, mely esetén a reakciót pont fordított regioszelektivitásúnak találták, azaz primer benziloxi- és szekunder szabad hidroxilcsoport keletkezését tapasztalták.48 Ezek alapján az alábbi szintézistervet készítettem:
H O
O
OH
H
N PMF
H
OBn AcCl
NaCNBH3/HCl O
OAc H
OAc H
N
N
134
O
PMF
O
OH
kat. H 2
N PMF
O
OBn
PMF
A redukciót elvégezve három terméket kaptam, melyek közül kettő a két regioizomernek (135, 138) bizonyult. Meglepetésre főtermékként a szabad primer hidroxilcsoportot tartalmazó
molekula
keletkezett
(135),
mely
ellentétes
az
irodalomban
eddig
tapasztaltakkal, igaz, 1,4-diolokból kialakított 7 tagú gyűrű esetén a módszert még nem vizsgálták. A reakcióban sajnos jelentős mennyiségben 108 kiindulási diolt is visszakaptam.
H O
O H
O
134
O
PMF
135 (42 %)
43
H
OBn
+
+
N PMF
H
OH
NaCNBH3/HCl N
OH
OH
OBn H
N
N O
PMF
138 (20 %)
OH
O
PMF
108 (9 %)
135-öt mezileztem NEt3 bázis jelenlétében a korábban már alkalmazott módszer szerint. A reakciót különböző sarzsok esetén megvalósítva azt tapasztaltam, hogy amennyiben a kiindulási 135 szervetlen (feltehetőleg a NaCNBH3 reagensből származó, IR-ben óriási jellegzetes CN jelet tartalmazó) szennyezőktől nem mentes, a reakció kizárólag a korábban már előállított 112 biciklusos vegyületet eredményezi, melynek azonosítása az NMR, IR spektrumok, valamint olvadáspont azonosság alapján történt. 135 tisztítása igen bonyolultnak bizonyult, ugyanis a már említett szennyezőket sem savas, sem bázisos kirázással nem sikerült eltávolítani, és kromatografálás során is részben együtt jönnek. Így csak oszlopkromatográfia és prep. VRK módszer együttes használatával tudtam tiszta 135öt előállítani. Ennek mezilezése valóban a várt 139 vegyületet eredményezi. Érdemes megemlíteni, hogy ennek CDCl3-ban készült NMR mintája 1 napos állás után teljes egészében 112-vé alakul. Ez arra utal, hogy a benzilcsoport igen labilis, könnyen kilép kation formájában, és a szabad O nukleofil támadást indíthat a térközelben lévő meziloxicsoport ellen, így eredményezve 112 keletkezését (hasonlóan 108 mezilezésénél látottakhoz).[IV] OBn
O H
OMs
MsCl/NEt3
135
vagy
H N
N O
PMF
139 (81 %)
O
PMF
112
Mivel a 134 → 135 átalakításkor az elérhető termelés nem volt túl jó, és a termékek tisztítása is meglehetősen bonyolult, többszöri kromatografálást igénylő volt, ezért inkább egy új szintézisstratégiát készítettem. A stratégia lényege, hogy olyan, ún. ortogonális védőcsoportokat alkalmazunk, melyek egymástól függetlenül távolíthatók el. Ezért a monociklusos 95b-nek olyan analogonját (144b) állítottam elő, mely metil-észter helyett benzil-észtert tartalmaz. A szintézis logikáján nem változtattam, így ezt is enantiomeregységes L- ill. D-treonin kiindulási anyagból – a már ismert 3-acetoxi-2-brómvajsav-kloridokon keresztül – valósítottam meg:
44
OAc H
OAc COOBn
i
COOBn
ii
Br
HN
COOBn
iv
Br
COOBn
COOBn
COOBn
COOBn iii
COOBn N
COOBn
O
O
PMF
N
140 (Σ = 46 %)
142 (iii + iv: 70 %)
COOBn
MeO
141 MeO
OAc H
COOH
v
COOBn N O
OAc H
143
PMF
OAc H
COOBn
vi
+
N O
PMF
144a
N O
CH2OH
vii OAc H
COOH N
N O
PMF
144b (Σ = 24 %) viii
OAc H
COOBn
PMF
96 (Σ = 14 %)
O
PMF
145 (90-95 %)
Reagensek: i: Br2, CCl4; ii: p-anizidin, éter; iii: (2R*,3S*)-3-acetoxi-2-brómvajsav-klorid, toluol, 80 °C; iv: DBU, toluol; v: 1N NaOH, piridin, 0 °C; vi: 2-pikolin, 140 °C; vii: H2/Pd/C, DMF; viii: NaBH4, terc-butil-alkohol
A treoninból előállított 3-acetoxi-2-brómvajsav-kloridot dibenzil-malonátból előállított dibenzil-N-(4-metoxifenil)aminomalonáttal (140) kapcsoltam, így jutottam 141-hez. 140 előállítását – a rendkívül nyálkahártya-ingerlő tulajdonságú – dibenzil-brómmalonáton keresztül végeztem. 144a,b-hez vezető lépéseket analóg módon végeztem, mint 95a,b esetén. 144a és b elegyéből a keletkező 144b jelentős része EtOAc-os eldörzsöléssel izolálható, az anyalúg maradék 144b tartalma az elegyet terc-butil-alkoholban felvéve
45
kiszűrhető. 144a NaBH4-es redukciója a már korábban előállított 96-ot adja, míg 144b hidrogénezésével
145-höz
juthatunk.
145-öt
a
110
redukálására
alkalmazott
vegyesanhidrides módszerrel redukáltam, a reakcióban főtermékként 146-ot kaptam, de mellette kb. 10%-ban ennek transzacetileződés eredményeképp keletkező regioizomerje, 133 is keletkezik, melyek elválasztását nem sikerült megoldani, szerkezetüket NMR spektrumok
alapján
azonosítottam.
A
két
fő
termék
mellett
izoláltam
egy
továbbredukálódott, 3-as helyzetben etilcsoportot tartalmazó molekulát is (147). A reakcióban keletkező két regioizomer alkohol aránya hosszabb reakcióidő és nagyobb feleslegű redukálószer (egyben bázis) jelenlétében 133 felé tolódik. A reakció két lépése (ClCOOEt-es anhidridképzés és NaBH4-es redukció) között az elegyből mintát véve meglepetésre nem a várt szénsav-észterrel képzett vegyes anhidridet, hanem az anyag szimmetrikus anhidridjét (148’ – a D-treoninból indított sorban) tudtam izolálni. OAc H
COOH 1. ClCOOEt 2. NaBH4, -20°C
N O
OAc H
PMF
OH
+
N O
145
H
CH2OH
Σ = 97 %
CH2OAc +
N O
PMF
146
CH2OAc N O
PMF
133
PMF
147 OAc H
O
O
AcO H
O N O
N PMF
PMF
O
148'
Karbonsavak redukcióját leírták I2 jelenlétében végzett NaBH4-es redukcióval is.49 145 esetén azonban nem sikerült a reakciót megvalósítanom (ld. 5.3. 4.). Ugyan 146 és 133 keverékét nem sikerült elválasztom, de azt mezilezve éteres eldörzsölés után a kívánt 149 tisztán izolálható. A vegyület N-védőcsoportja a már említett CAN-os módszerrel eltávolítható (ld. először 29. old.), így 150 – a 2-izoxacefémváz kialakítására alkalmas – vegyülethez jutunk.
46
OAc H
OH H
CH2OH
+
N O
PMF
146
CH2OAc MsCl, NEt3, THF
OAc H
N O
CH2OMs CAN
OAc H
N O
PMF
NH O
PMF
149 (85 %)
133
CH2OMs
150 (70-80 %)
150-et a „dioxoészteres” metodikát követve sikerrel alakítottam 151 2-izoxacefémvázas molekulává. Az acetil védőcsoport eltávolítását ismét katalitikus mennyiségű NaOMe jelenlétében metanolban kívántam elvégezni – hasonlóan a transz sorban alkalmazott reakcióhoz –, a reakciót szobahőmérsékleten végezve azonban zömmel 130 telítetlen vegyülethez jutottam. Ugyanerre az eredményre jutottam, amennyiben metanolban ammonolízist próbáltam alkalmazni (ld. 5.3. 5.). Fenilmetántiollal kat. mennyiségű NaH bázis jelenlétében forralva semmilyen reakció nem ment végbe, míg katalitikus mennyiségű PTSA jelenlétében végzett alkoholízis hatására rendkívül sok azonosíthatatlan termék keletkezett. A legjobb eredményt a NaOMe/MeOH-os módszer 0 °C-on végzett kivitelezésével értem el (alacsonyabb hőmérsékleten egyáltalán nem tapasztaltam konverziót). Így 40%-os termeléssel jutottam 152 dezacetilezett vegyülethez, a reakcióban 130 telítetlen vegyület kis mennyiségben keletkező geometriai izomerjét (153) is izoláltam és azonosítottam. 130 és 153 telítetlen vegyületekben a kettős kötés térállására a β-metilcsoport ill. a telítetlenség hídfőatomján lévő H
1
H-NMR spektrumban
megfigyelhető eltérő eltolódásából következtettem, ezt ugyanis a karbonilcsoport mágneses anizotrópiája okozza.
47
OH
OAc H
H
CH2OMs
O
O
N
NH O
OH
H
O
N
O
150
COOH
154' COOH
154 (70 %) H2 Pd/C OH
OAc
H
H O NaOMe/MeOH O
O
0 °C
N
N
O
151 (40-50 %)
O COOBn
COOBn
O
+
152 (40 %)
O
+
N
O
N COOBn
COOBn
130 (24 %)
153 (4 %)
Annak oka, hogy a 6,7-es szubsztituenseket cisz helyzetben tartalmazó vegyületek esetén az oldalláncban történő elimináció a kedvezményezett folyamat, feltehetőleg az eltérő térszerkezetben keresendő. A cisz-vegyületek esetében ugyanis a H-7 sztérikusan jobban hozzáférhető helyen van, mint a transz-vegyületeknél, míg ellenben az α-acetoxicsoport a transz-vegyületek esetében van sztérikusan kevésbé zsúfolt helyen. (ld. köv. oldali ábra. A két konfiguráció reaktivitásbeli óriási különbségét már a monociklusos β-laktám észterek – 95b és 144b – NaBH4-es redukciójánál is tapasztaltuk, ahol a cisz-vegyületek sztérikus zsúfoltsága azt eredményezte, hogy a redukció egyáltalán nem ment végbe, ld. 28. old).
48
119
152
és
szobahőmérsékletű
151 molekulamodellje (Spartan)
hidrogénezése
154
védőcsoport
nélküli
2-izoxacefém-4-
karbonsavat adja (ábrát ld. 48. oldalon; retroszintézisben Ib, ld. 27. old.). Megpróbálkoztam 130 hidrogénezésével is, azonban az izolált anyag azonosíthatatlan keveréknek bizonyult.[III] 154 α-epimerjének előállítását végül a 151 dezacetilezésének váratlanul rossz termelése miatt végül nem sikerült megoldanom.
4.5. Biológiai vizsgálatok Az előállított 2-izoxacefémvázas molekulák közül a 120, 122, 128 és 154-es számúakat és enantiomerjeiket
antibakteriális
és
β-laktamázgátló
hatás
tesztelésére
Bécsbe
a
Novartis/Nabriva Therapeutics-hoz és Párizsba a Laboratoire Biochimie École Nationale Superieure de Chimie de Paris–ba küldtük. A molekulákat a következő törzseken tesztelték: Staphylococcus aureus (100 mg/l koncentrációban, ampicillin kontroll), Enterococcus faecalis, Enterobacter cloacea, Serratia marcescens, Escherichia coli, Proteus vulgaris, az utóbbiak esetén 25,6 mg/l koncentrációt alkalmaztak Neomycin kontroll mellett. Az eredményeket 37°C-on történő inkubálás után, 1, 2, 8 és 16 óra
49
elteltével értékelték. Sajnos egyik vegyület sem mutatott ebben a koncentrációban aktivitást.
4.6. Benzil-(2,3-dioxobutirát) szerkezete§§ Korábbi vizsgálatok kiderítették, hogy az izoxacefémváz felépítéséhez használt szilárd*** benzil-(2,3-dioxobutirát) α,β-dioxocsoportot
szerkezete
tartalmazó
eltér
szerkezettől
a
reakciósémákban (37).
GREFF
eddig
ZOLTÁN
felírt doktori
disszertációjában13b,29 szerepel, hogy a vegyület ozmózisnyomás-változáson alapuló molekulatömeg meghatározása alapján (M = 430) megállapítható, hogy a vegyület 2 molekulája 1 mol vízzel alkot adduktot. Az akkoriban készült 400 MHz-es 1H-NMR felvételek (CDCl3) alapján ő bonyolult egyensúlyokat írt fel gyűrűs (155) ill. nyitott (156) hidrát és oxo alak (37) között. Más források különböző 2,3-dioxovajsav-észterek szerkezetére 1:1 hidrátot írnak fel 2-es helyzetű geminális diolként (157). 50††† O HO O
OH
O
37
O OBn
COOBn OBn
O
OH
O
O
HO
OH
O
O
CH3CO
O
OR
OBn
COOBn O
155
OH
157 O
156
Ezzel szemben az általam előállított anyag NMR vizsgálatai szerint a molekulában (oldatban, CDCl3 és DMSO oldószer esetén) 2 különböző ketálos C atom található (δC kb. 101 ill. 108 ppm) és az 2:1 arányú hidrát, mely megfelel GREFF eredményének. Az, hogy a spektrumokban minden H-nek ill. C-nek 1-1 éles jel felel meg, egy szimmetrikus szerkezetű dimert valószínűsít (vagy esetleg egy igen gyors egyensúlyi folyamatot). A 2:1 dimer-hidrát szerkezetet az anyag MS eredménye is egyértelműen alátámasztotta (M = §§
A fejezet megírásához nyújtott műszeres hátteret köszönöm a Richter Gedeon Vegyészeti Gyár Rt.-nek és IFJ. DR. SZÁNTAY CSABÁNAK. *** A vegyület keletkezésekor sárga olaj, mely állás közben fehér szilárd anyaggá alakul. ††† Az itt hivatkozott publikációban a 8234. oldalon szereplő terc-butil-(2,3-dioxobutirát)-hidrát összegképlete hibás, azonban érdekes módon a mért HRMS tömeg megfelel ennek az összegképletnek…
50
430). Ezek alapján 158 és 159 szerkezeteket írtam fel lehetségesként (a δC eltolódásértékeket is feltüntettem ppm egységben; a könnyebb áttekinthetőség kedvéért pedig a dimerek egyes monomerjeit különböző színnel jelöltem). A 2-es és 3-as C-atom egyértelműen azonosítható a (2-3 kötésre optimált) HMQC spektrumban látható CH2-C2 közötti 4 kötésen keresztüli gyenge intenzitású, de reprodukálható korreláció alapján (δ2-C: 101 ill. δ3-C: 108 ppm). HO BnOOC
O 108
O
HO O
O
COOBn O
101
OH
OH
O
101
108
COOBn
COOBn
158
159
Mindkét felírt molekula C2 szimmetriatengellyel rendelkezik. A felírt molekuláknak olyan sztereoizomerjei is elképzelhetők, ahol a hidroxilcsoport más térállású, de a molekula továbbra is rendelkezik C2 szimmetriatengellyel. Hasonló, 2,5,7-trioxabiciklo[2.2.1]heptán gyűrűrendszerű molekulát a ciklohexán-1,2-dion származékaként már leírtak az irodalomban.51 A két feltételezett szerkezet 13C-NMR eltolódásainak becslésére modellszámítást végeztem ACD 9.0 C13 Predictor programmal. Az eredményeket az alábbi táblázat tartalmazza:
C-2
C-3
COO
CH3
101
108
166
14
158
102 ± 5
109 ± 5
167 ± 4
19 ± 4
159
111 ± 9
107 ± 7
162 ± 4
19 ± 4
Mért δC (ppm) Számított
A táblázat adatai inkább 158-as szerkezetet valószínűsítik, azonban például a CH3 csoportra kapott érték mutatja, hogy a számítás alapjául vett adatbázis molekulái viszonylag rosszul reprezentálják a mi szerkezeteinket. Mind 158, mind 159 képződésére
51
felírható reális reakcióegyenlet, bár a 159-hez vezető reakcióutat szimmetrikussága miatt, ill. annak okán, hogy ebben az esetben a 2. ketálképződési lépés is C-2-re történik, kézenfekvőbbnek tarthatjuk:‡‡‡ O
O
OH
COOBn H O 2
OH
COOBn
OH COOBn
COOBn
HO OH
O
37
O
O
O O
O
HO
BnOOC
BnOOC
BnOOC O
O O OH
O OBn
O O O BnOOC
158
OH O
O
OH
COOBn H O 2
O COOBn
OH
O
HO
O
37
OH
OH COOBn
COOBn
O
O
O
OH
BnOOC
BnOOC BnOOC
O
O O OH
O
O
COOBn O
BnOOC
159 OH
A kérdés egyértelmű megválaszolására a röntgenkrisztallográfia volna az igazán alkalmas szerkezetkutatási módszer. Az anyag vizsgálata (KKKI, PÁRKÁNYI LÁSZLÓ) során sajnos a ‡‡‡
A már említett ciklohexán-1,2-dion dimerizálódásának folyamatát azonban koncertikus reakciónak feltételezik.51
52
kezdeti szép reflexiós kép fokozatosan elmosódott, az anyag valamilyen átalakuláson ment át, így közvetlen bizonyítékot ez a módszer sem tudott szolgáltatni. Megemlítendő, hogy az anyag DMSO-d6-ban készült NMR mintája néhány hetes állás során az oldószer víztartalmának köszönhetően 157-szerű (R = benzil, ld. előző oldal) 1:1 hidráttá alakul. Annak ellenére, hogy a molekula szerkezete biztosan nem a reakcióegyenletekben szereplő felírás szerinti, nem követtünk el hibát, hogy azt használtuk, ugyanis a vegyület a reakciókban a felírt 2,3-dioxobutirát ekvivalenseként reagál.
53
5. Kísérleti rész§§§ Az IR spektrumok felvétele Zeiss Specord IR 75 készüléken, az 1H és
13
C spektrumoké
Bruker DRX-500 (1H 500,33 MHz; 13C 125,75 MHz) ill. BRUKER 300 (1H 300,13 MHz; 13
C 75,48 MHz) készüléken történt, az eltolódásokat TMS-hez képest δ értékben adtam
meg.
Az
optikai
forgatásokat
Perkin-Elmer
241
típusú
készüléken,
általában
c = 1g / 100 ml (CH2Cl2) koncentrációban mértem, az ettől való eltérést külön jelzem. Az elemanalíziseket az ELTE Mikroanalitikai Laboratóriumában VARIO EL III készüléken készítették. Az MS mérések Fisons Trio 1000 (EI)**** vagy Finnigan MAT 95SQ (FIB)†††† készülékkel történtek. A kromatográfiás tisztításokat Kieselgel 60 (0,063-0,2 mm) gélen, ill. Kieselgel 60 PF254 (2 mm, 20x20 cm) preparatív lapon végeztem; a VRK-s reakciókövetéshez Merck Kieselgel 60 F254-es 6,6 cm-es lapot használtam, detektálás UV fénnyel és/vagy PMS (foszformolibdénsav) előhívással történt. Az olvadáspontméréshez VEB Analytik Dresden PHMK készüléket használtam, az olvadáspontok nem korrigáltak.
5.1. A 4.2. fejezethez tartozó kísérletek 1. Metil-{(2RS,3R)-3-[(1R)-1-acetoxietil]-1-(4-metoxifenil)-4-oxoazetidin-2-karboxilát} (95a,b) redukciója (96), melléktermékek (101, 102) 95a,b keveréket (20,5 g, 0,064 mól) terc-butil-alkoholban (200 ml) szuszpendáltam és a nem oldódó anyagot kiszűrtem: 95b (9 g, 44 %). A szűrlethez NaBH4-et (4,5 g, 0,1 mól) adtam. 1,5 óra kevertetés után az oldhatatlan sókat G4-es szűrőn kiszűrtem, a szűrletet bepároltam, a kiszűrt anyagot EtOAc-ban szuszpendálva többször átmostam, majd ezt a bepárolt anyaghoz adtam. Az etil-acetátos oldatot telített sós vízzel mostam, majd MgSO4on szárítottam. Bepároltam és oszlopkromatografáltam CH2Cl2 → CH2Cl2:EtOAc 1:1 eluenssel. Termékek: további 4,9 g (24 %) metil-{(2S,3R)-3-[(1R)-1-acetoxietil]-1-(4§§§
A dolgozatban tárgyalt kísérletek jelentős része megjelent publikációban, ezek leírása a római számmal jelölt és a dolgozathoz csatolt cikkekben található. Itt azoknak a kísérleteknek a leírását közlöm, melyeket a cikkekben nem kielégítő eredményük miatt nem közöltünk, ill. melyeknél a cikk megjelenése óta a reakciókörülmények/módszer változtatásával a közöltnél jobb eredményt lehetett elérni. **** EGIS Rt. †††† Richter Gedeon Rt.
54
-metoxifenil)-4-oxoazetidin-2-karboxilát} (95b), és 2,5 g (14 %) (3R,4R)-3-[(1R)-1-acetoxietil]-4-hidroximetil-1-(4-metoxifenil)azetidin-2-on (96). IR, NMR spektrumaik megegyeznek a korábban előállítottakéival.[I,II] Azonosított melléktermékek: (4RS)-3-(Z-Etilidén)-4-hidroximetil-1-(4-metoxifenil)azetidin-2-on (101): drapp szilárd anyag. O.p.: 57°C. VRK: CH2Cl2:EtOAc 10:2, UV, Rf = 0,3. [α]D23,5 = 0. IR (KBr): ν 3416 (OH), 1736 (CO), 1512 (Ar), 1388, 1248, 1128, 1024 (COC), 824 cm-1. 1H-NMR (500 MHz, CDCl3): 2,09 (3 H, d, Jα-H = 7,2 Hz, CH3), 2,12 (1 H, brs, OH), 3,77 (3 H, s, OMe), 3,97 (2 H, ABX, J4-H = 3,5 Hz, Jgem = 12 Hz, CH2), 4,51 (1 H, t, J = 3,5 Hz, 4-H), 5,82 (1 H, q, JCH3 = 7,2 Hz, α-H), 6,85 (2 H, d, Jorto = 8,9 Hz, 3’-H, 5’-H), 7,43 (2 H, d, Jorto = 8,9 Hz, 2’-H, 6’-H) ppm. 13C-NMR (125 MHz, CDCl3): 14,95 (β-CH3), 55,67 (C-4), 61,12 és 62,63 (ArOCH3, CH2), 114,63 (C-3’, C-5’), 118,45 (C-2’, C-6’), 126,93 (C-α), 131,77 (C1’), 137,40 (C-3), 156,28 (C-4’), 161,44 (CON) ppm. Anal. C13H15NO3 (233,27), számított: C 66,94, H 6,48, N 6,00; talált: C 66,68, H 6,46, N 6,03. (3R,4R)-3-[(1R)-1-Acetoxietil]-4-acetoximetil-1-(4-metoxifenil)azetidin-2-on
(102):
világosbarna olaj. VRK: CH2Cl2:EtOAc 10:2, UV, Rf = 0,6. [α]D24,5 = + 42. IR (KBr): ν 1744 (CO), 1512 (Ar), 1376, 1244 és 1032 (COC), 832 cm-1. 1H-NMR (500 MHz, CDCl3): 1,43 (3 H, d, Jα-H = 6,5 Hz, β-CH3), 2,02 + 2,04 (2 × 3 H, 2 × s, 2 × CH3CO), 3,36 (1 H, dd, Jα-H = 4 Hz, Jtransz = 2 Hz, 3-H), 3,79 (3 H, s, ArOCH3), 4,07 (1 H, m, 4-H), 4,37 + 4,43 (2 H, ABX, J4-H,CH2A = 4,8 Hz, J4-H,CH2B = 4,0 Hz, Jgem = 12,1 Hz, CH2), 5,31 (1 H, m, α-H), 6,93 (2 H, d, Jorto = 8,6 Hz, 3’-H, 5’-H), 7,33 (2 H, d, Jorto = 8,6 Hz, 2’-H, 6’-H) ppm. 13CNMR (125 MHz, CDCl3): 17,60 (β-Me), 20,69 és 21,16 (2 × CH3CO), 52,30, 55,52 és 56,74 (C-3, C-4, ArOMe), 62,53 (CH2), 67,25 (C-α), 114,51 (C-3’, C-5’), 118,81 (C-2’, C6’), 130,35 (C-1’), 156,52 (C-4’), 163,02 (CON), 170,42 (COO) ppm.
2. (3R,4R)-3-[(1R)-1-Acetoxietil]-4-hidroximetil-1-(4-metoxifenil)azetidin-2-on (96) mezilezése (103)
55
96-ot (1,12 g, 3,8 mmól) és NEt3-t (0,9 ml, 6,2 mmól) THF-ben (30 ml) oldottam, majd sós-jeges hűtés közben mezil-kloridot (0,45 ml, 6 mmól) csepegtettem bele. 2 óra kevertetés után (VRK: CH2Cl2:EtOAc 10:2, UV, Rf103 = 0,45, Rf96 = 0,15) a reakció végbement. A kivált fehér csapadékot víz hozzáadásával feloldottam, EtOAc-tal (3 × 30 ml) extraháltam, majd a szerves fázist telített sós vízzel ráztam, MgSO4-on szárítottam, bepároltam. Termelés: 1,4 g (100 %) (3R,4R)-3-[(1R)-1-acetoxietil]-4-(meziloxi)metil-1-(4-metoxifenil)azetidin-2-on (103), barna olaj. A terméket a további reakciókban tisztítás nélkül használtam fel. IR, NMR spektruma megegyezik a korábban előállítottal.[I]
3. Metil-{(2S,3R)-3-[(1R)-1-acetoxietil]-1-(4-metoxifenil)-4-oxoazetidin-2-karboxilát} (95b) brómozása (104, 105)‡‡‡‡ 95b-t (1,6 g, 5 mmól) szuszpendáltam jégecetben (15 ml), 1 kristály jódot adtam hozzá, majd becsepegtettem bróm (0,5 ml, 10 mmól) jégecetben (5 ml) készült oldatát. Szobahőmérsékleten egy éjszakán át kevertettem (VRK: CH2Cl2:EtOAc 10:2, UV, Rf95b = 0,7, Rf104 = 0,75). Jég (100 g) és Na2S2O5 (1,5 g, 10 mmól) elegyére öntöttem. Az azonnal kiváló fehér csapadékot a jég elolvadása után kiszűrtem, felvettem CH2Cl2-ban, 10%-os Na2CO3 oldattal mostam, MgSO4-on szárítottam, bepároltam. Termelés: 1,62 g (80 %) metil-{(2S,3R)-3-[(1R)-1-acetoxietil]-1-(3-bróm-4-metoxifenil)-4-oxoazetidin-2-karboxilát} (104), fehér szilárd anyag, 0,1 g/2 cm3 metanolból átkristályosítható. A vizes fázisból néhány nap múlva színtelen kristályok váltak ki: {(2R,3S)-2-[(1R)-1-acetoxietil]-3-[(2,5-dibróm-4-metoxifenil)amino]-3-metoxikarboni1}propionsav (105): VRK: CH2Cl2:EtOAc 10:2, UV, Rf105 = 0,1. Színtelen kristály. O.p.: 80 °C. IR (KBr): ν 3500, 1748, 1720 (CO), 1512 (Ar), 1380, 1264, 1216, 1064, 1028, 848, 804 cm-1. 1H-NMR (500 MHz, CDCl3): 1,46 (3 H, d, J = 6,4 Hz, CH3), 2,05 (3 H, s, CH3CO), 3,18 (1 H, dd, JCHOAc = 4,7 Hz, J3-H = 7,6 Hz, 2-H), 3,75 (3 H, s, COOMe), 3,82 (3 H, s, ArOMe), 4,42 (1 H, d, J2-H = 7,6 Hz, 3-H), 5,37 (1 H, m, CHOAc), 6,96 (1 H, s, 3’ArH), 7,03 (1H, s, 6’-ArH) ppm.
13
C-NMR (125 MHz, CDCl3): 18,16 (CH3), 21,19
(CH3CO), 52,04 (COOCH3), 52,88 (C-2), 56,35 (CH3OAr), 57,09 (C-3), 67,95 (C-α), ‡‡‡‡
Az [I] publikációban szereplő recept kiegészítése 105 adataival
56
109,72 (Ar-C-5’), 111,71 (Ar-C-2’), 117,21 és 117,49 (Ar-C-3’, Ar-C-6’), 138,27 (Ar-C1’), 149,25 (Ar-C-4’), 170,03, 171,57 és 174,64 (COOMe, CH3CO, COOH) ppm.
4. (2S,3R)-3-[(1R)-1-Hidroxietil]-1-(4-metoxifenil)-4-oxoazetidin-2-karbonsav (110) vegyes anhidrides redukciója (107)§§§§ 110-et (1,94 g, 7,3 mmól) -20°C-on THF-ben (23 ml) szuszpendáltam. Trietil-amint (2,2 ml, 15 mmól) adtam hozzá. Ezen a hőmérsékleten becsepegtettem klórhangyasav-etilészter (1,6 ml, 15 mmól) és THF (6 ml) elegyét. A kiindulási sav elfogyása után (VRK: CH2Cl2:EtOAc 10:2, UV, Rf110 = 0, Rfanhidrid = 0,5) NaBH4-et (1,75 g, 46 mmól) adtam hozzá, majd továbbra is -20°C-on 2 óra alatt metanol (15 ml) és THF (10 ml) elegyét csepegtettem be. A redukció végbemenetele után (VRK: CH2Cl2:EtOAc 10:2, UV, Rfanhidrid = 0,5, Rf107 = 0,1) az elegyet bepároltam. A maradékhoz etil-acetát (80 ml) és telített sós víz (25 ml) elegyét öntöttem, elválasztottam (időnként oldhatatlan anyag jelenlétét tapasztaltam, ezt kiszűrtem). A szerves fázist telített sós vízzel (2 × 25 ml) mostam, az egyesített vizes fázisokat etil-acetáttal (50 ml) visszaráztam. A szerves fázist MgSO4-on szárítottam, szűrtem, bepároltam. Nyerstermék: 1,8 g. Kromatográfiásan tisztítottam CH2Cl2 → CH2Cl2:EtOAc 1:1 eluenssel. Termékek: 1,26 g (70 %) (1R,2R,4S,5S)-4-hidroxi-6-(4-metoxifenil)-2-metil-3-oxa-6-azabiciklo[3.2.0]heptán-7-on (8 %)
(107),
(3R,4S)-3-[(1R)-hidroxietil]-4-hidroximetil-1-(4-metoxifenil)azetidin-2-on
0,15
g
(108),
valamint 0,21 g (8,5 %) etil-{(1R,2R,4S,5S)-6-(4-metoxifenil)-2-metil-7-oxo-3-oxa-6-azabiciklo-[3.2.0]heptán-4-il}-karbonát: VRK: CH2Cl2:EtOAc 10:2, UV, Rf = 0,7. O.p.: 98 °C (éter). IR (KBr): ν 1748 (CO), 1520 (Ar), 1260 (COC), 944, 832 cm-1. [α]D24 = + 26,5°. 1H-NMR (500 MHz, CDCl3): 1,35 (3 H, t, JCH2 = 7 Hz, CH2CH3), 1,55 (3 H, d, J2H = 6 Hz, 2-Me), 3,77 (1 H, m, 1-H), 3,78 (3H, s, OMe), 4,27 (2 H, q, JCH3 = 7 Hz, CH2), 4,43 (1 H, m, 2-H), 4,53 (1 H, d, Jcisz = 4 Hz, 5-H), 6,23 (1 H, s, 4-H), 6,88 (2 H, d, Jorto = 9 Hz, 3’,5’-ArH), 7,39 (2 H, d, Jorto = 9 Hz, 2’,6’-ArH) ppm. 13C-NMR (125 MHz, CDCl3): 14,35 (CH2CH3), 15,87 (2-Me), 55,68, 56,36, 60,85, 64,77 és 74,00 (C-1, C-2, OMe, C-5, CH2), 98,24 (C-4), 114,82 (Ar-C-3’,5’), 117,82 (Ar-C-2’, Ar-C-6’), 130,87 (Ar-C-1’), 153,74 §§§§
A [II]-es publikációban szereplő hibás leírás javított és kiegészített változata.
57
(Ar-C-4’), 156,62 (COOEt), 161,65 (CON) ppm. Anal. C16H19NO6 (321,30), számított C 59,81, H 5,96, N 4,36; talált C 59,58, H 5,89, N 4,30.
5.2. A 4.3. fejezethez tartozó kísérletek 1. Kísérlet Rh2(OAc)4 katalizálta karbénbeékelődés megvalósítására (3R,4R)-3-[(1R)-1-acetoxietil]-4-[(meziloxi)metil]azetidin-2-onból
(97) [2-(trimetilszilil)etil]-α-diazo-
acetoacetáttal (116) 97-et (1,07 g, 4,2 mmól) és 116-ot52,23 (6,9 g, 29 mmól) oldottam CH2Cl2-ban (10 cm3) és benzolt (150 cm3) adtam hozzá. Forrásig melegítettem, majd ródium-acetát katalizátort (20 mg) adtam hozzá. Az oldat zöldre színeződött és intenzív gázfejlődést tapasztaltam. 1 órán keresztül forraltam, lehűtöttem. A katalizátort kiszűrtem, az elegyet bepároltam. Kromatografáltam CH2Cl2 → CH2Cl2:EtOAc 1:1 eluenssel. Sok, kis tömegű frakciót kaptam, de egyik sem bizonyult jó anyagnak.
2. Benzil-{(6R,7R)-7-[(1R)-1-hidroxietil]-3-metil-2-izoxacefém-4-karboxilát} (121) mezilezése (123) 121-et (0,1 g, 0,31 mmol) oldottam piridinben (3 ml) és mezil-kloridot (0,04 ml, 0,5 mmol) adtam hozzá –5 °C-on. 2 órán keresztül kevertettem ezen a hőfokon (VRK: CH2Cl2:EtOAc 10:1, UV + PMS, Rf121 = 0,1, Rf123 = 0,32). a kiindulási anyag elfogyása után a piridint bepároltam, a maradékot diklórmetánban oldottam, vízzel, 10%-os HCl-val, vízzel, majd tel. sóoldattal mostam. MgSO4-on szárítottam, bepároltam, majd prep. VRK lapon tisztítottam (CH2Cl2:EtOAc 10:1,5). Termelés: 70 mg (56 %) benzil-{(6R,7R)-7-[(1R)-1-(meziloxi)etil]-3-metil-2-izoxacefém-4-karboxilát} (123). Sárga olaj. [α]D32 = – 100,8. 1HNMR (500 MHz, CDCl3): 1,59 (3 H, d, J = 6,5 Hz, β-Me), 2,25 (3 H, s, 3-Me), 2,93 (3 H, s, SMe), 3,20 (1 H, dd, JαH = 5,5 Hz, Jtransz = 1,5 Hz, 7-H), 3,53 (1 H, m, 6-H), 3,71 (1 H, m, 1-HA), 4,69 (1 H, dd, Jgem = 10,5 Hz, J6H = 3,5 Hz, 1-HB), 5,19 (1 H, m, α-H), 5,24 (2 H, AB, J = 12,5 Hz, CH2Ph), 7,30-7,42 (5 H, m, ArH) ppm.
13
C-NMR (75 MHz, CDCl3):
18,00 (β-Me), 19,15 (3-Me), 38,78 (MeS), 43,58 (C-6), 60,93 (C-7), 66,87 (C-α), 69,27
58
(CH2Ph), 74,03 (C-1), 106,66 (C-4), 128,25, 128,32 és 128,60 (Ar-C-2’,3’,4’), 136,11 (ArC-1’), 155,23 (C-3), 162,95 és 163,13 (COOBn, CON).
5.3. A 4.4. fejezethez tartozó kísérletek 1. (3R,4S)-3-[(1R)-Hidroxietil]-4-(hidroximetil)-1-(4-metoxifenil)azetidin-2-on
(108)
tritilezése és acetilezése (131) 108-at (0,2 g, 0,8 mmol) és tritil-kloridot (0,3 g, 1,1 mmol) piridinben (2 ml) oldottam, majd 4 órán keresztül forraltam (VRK: CH2Cl2:Aceton 10:0,5, UV, Rf = 0,4, Rf108 = 0,05). A piridint bepároltam, a maradékot CH2Cl2-ban felvettem (amennyiben nem oldódó részek maradtak, azokat kiszűrtem), vízzel mostam, MgSO4-on szárítottam, bepároltam. A maradékot THF-ben (5 ml) oldottam, AcCl-ot (0,07 ml, 1 mmol) és piridint (0,07 ml, 1 mmol) adtam hozzá 0°C-on. Az elegyet 2 órán keresztül kevertettem ezen a hőfokon (VRK: CH2Cl2:Aceton 10:0,5, UV, Rf131 = 0,85), bepároltam, CH2Cl2-ban felvettem, vízzel mostam, és MgSO4-on szárítottam. Bepárlás után oszlopkromatografáltam CH2Cl2-nal. Termelés: 0,31 g (70 %) (3R,4S)-3-[(1R)-acetoxietil]-4-[(trifenilmetil)oxi]metil-1-(4-metoxifenil)azetidin-2-on (131) fehér szilárd anyag. O.p.: 159-160 °C. IR (KBr): ν 1740 (CO), 1512 (Ar), 1376, 1244 (COC), 1072, 1032, 768, 744, 696, 628 cm-1. [α]D25,5 = – 43,9 (c = 0,74 g/100 ml). 1H-NMR (500 MHz, CDCl3): 1,32 (3 H, d, J = 6,3 Hz, β-Me), 1,78 (3 H, s, CH3CO), 3,41 (1 H, d, JαH = 4,3 Hz, Jcisz = 6,0 Hz, 3-H), 3,50 (2 H, m~dAB, CH2), 3,78 (3 H, s, OMe), 4,24 (1 H, m, 4-H), 5,17 (1 H, qd, JCH3 = 6,3 Hz, J3-H = 4,3 Hz, α-H), 6,83 (2 H, d, Jorto = 8,5 Hz, PMF-3’,5’-ArH), 7,24 (3 H, t, J = 7 Hz, Ph-4’’-H), 7,28 (6 H, t, J = 7 Hz, Ph-3’’,5’’-H), 7,36 (6 H, d, J = 7 Hz, Ph-2’’,6’’-H), 7,42 (2 H, d, Jorto = 8,5 Hz, PMF-2’,6’-H) ppm. 13C-NMR (125 MHz, CDCl3): 19,62 (β-CH3), 21,16 (CH3CO), 54,67 (C-4), 55,46 (C-3), 55,49 (OMe), 62,14 (CH2), 66,48 (C-α), 87,93 (CPh3), 114,28 (PMF-C3’,5’), 119,20 (PMF-C-2’,6’), 127,32 (Ph-C-4’’), 128,01 (Ph-C-3’’,5’’), 128,70 (Ph-C2’’,6’’), 131,10 (PMF-C-1’), 143,34 (Ph-C-1’’), 156,27 (PMF-C-4’), 164,05 (CON), 170,00 (CH3CO) ppm. Anal. C34H33NO5 (535,65), számított C 76,18, H 6,16, N 2,61; talált C 76,48, H 6,02, N 2,63.
59
2. Kísérlet 131 detritilezésére FeCl3-dal 131-et (0,1 g, 0,2 mmol) CH2Cl2-ban (10 ml) oldottam, FeCl3·6H2O-t (0,2 g, 0,7 mmol) adtam hozzá. A kiindulási anyag elfogyása után (5 óra, VRK: CH2Cl2:Aceton 10:0,5, UV, Rf131 = 0,85, Rftermék = 0,15) az elegyet vízzel mostam, MgSO4-on szárítottam, prep. VRK lapon tisztítottam. Termelés: 30 mg fehér szilárd anyag, NMR spektruma alapján megegyezik 133-mal.
3. Feltételezett (1R,2R,4S,7S)-4-fenil-2-metil-8-(4-metoxifenil)-3,5-dioxa-8-azabiciklo[5.2.0]nonán (137) adatai VRK: CH2Cl2:EtOAc 10:1,5, UV, Rf137 = 0,9, gyorsan barnuló folt. Barna olaj. 1H-NMR (500 MHz, CDCl3): 1,27 (3 H, d, J = 6 Hz, 2-Me), 3,06 (2 H, m, 1-H + 9-HA), 3,74 (4 H, s, OMe + 9-HB), 3,94 (1 H, d, Jgem = 13 Hz, 6-HA), 4,21 (1 H, d, Jcisz = 5,5 Hz, 7-H), 4,30 (1 H, m, 2-H), 4,49 (1 H, d, Jgem = 13 Hz, 6-HB), 5,43 (1 H, s, 4-H), 6,48 (2 H, m, PMF-3’,5’ArH), 6,80 (2 H, d, Jorto = 8,5 Hz, PMF-2’,6’-H), 7,28-7,33 (3 H, m, Ph-3’’,4’’5’’-H), 7,53 (2 H, d, J = 7 Hz, Ph-2’’,6’’-H) ppm. MS(EI, 70 eV): m/z (%) 325 (100, M+), 219 (17), 188 (12), 174 (50), 149 (10), 134 (24), 120 (12), 105 (9), 92 (6), 77 (9).
4. Kísérlet (2S,3R)-3-[(1R)-1-acetoxietil]-1-(4-metoxifenil)-4-oxoazetidin-2-karbonsav (145) redukciójára NaBH4/I2 reagenssel NaBH4-et (0,03 g, 0,8 mmol) THF-ben (3 ml) szuszpendáltam, majd 145-öt (0,18 g, 0,6 mmol) adagoltam be (gázfejlődés). Fél óra kevertetés után I2 (0,08 g, 0,3 mmol) THF-ben (5 ml) készült oldatát csepegtettem be. A csepegtetés során a I2 színe mindig eltűnik, az adagolás végén enyhén sárga marad az elegy. Fél óra múlva az elegyet vízzel hígítottam, 1N HCl-val semlegesítettem, EtOAc-tal (3 × 5 ml) extraháltam. A kiindulási anyag maradékának eltávolítása végett 1N NaOH-dal (2 ml) mostam, MgSO4-on szárítottam, bepároltam. Mivel nem maradt anyag, a NaOH-os fázist 1N HCl-val visszasavanyítottam, EtOAc-tal extraháltam, a szerves fázist MgSO4-on szárítottam, bepároltam: 0,05 g szilárd fehér anyag. NMR alapján a kiindulási 145 és 106 kb. 1:1 arányú keveréke.
60
5. Kísérlet benzil-{(6S,7R)-7-[(1R)-1-acetoxietil]-3-metil-2-izoxacefém-4-karboxilát} (151) ammonolízisére 151-et (0,1 g, 0,3 mmol) metanolban (5 ml) oldottam, majd -20 °C-on NH3-val telített metanolt (17 mmol/ml; 0,03 ml, 0,5 mmol) adtam hozzá. Mivel 5 óra kevertetés után sem tapasztaltam konverziót, a reakció elegyet hagytam 0 °C-ig felmelegedni. A kiindulási anyag elfogyása után (VRK: CH2Cl2:EtOAc 10:2, UV, Rf151 = 0,5) az elegyet 1N HCl-val semlegesítettem, bepároltam, felvettem EtOAc-ban, vízzel mostam, majd MgSO4-on szárítottam, bepároltam. A kapott sárga olajat prep. VRK-val (CH2Cl2:EtOAc 10:1,5) tisztítottam. Termelés: 30 mg (33 %) sárga olaj. NMR, IR spektruma alapján megegyezik 130-al.
5.4. A 4.6. fejezethez tartozó kísérleti adatok Benzil-(2,3-dioxobutirát) (37): O.p.: 105 °C (benzol).***** IR (KBr): ν 3416 (OH), 1736 (CO), 1392, 1292, 1268, 1144, 1120, 1068, 1028, 896, 856, 752, 696 cm-1. 1H-NMR (300 MHz, CDCl3): 1,82 (6 H, s, CH3), 3,39 (2 H, brs, OH), 5,00 + 5,13 (4 H, AB, Jgem = 12,5 Hz, CH2), 7,32 (10 H, m, ArH), ppm.
13
C-NMR (75 MHz, CDCl3): 13,68 (CH3), 67,92
(CH2), 100,72 (C-2), 109,59 (C-3), 128,53 (Ph-C-2’,6’), 128,68 (Ph-C-4’), 128,78 (Ph-C3’,5’), 134,96 (Ph-C-1’), 165,95 (COO) ppm. 1
H-NMR (500 MHz, DMSO):††††† 1,66 (6 H, s, CH3), 4,91 + 5,11 (4 H, AB, Jgem = 12,5 Hz,
CH2), 7,34 (10 H, m, ArH), 7,75 (2 H, brs, OH) ppm. 13C-NMR (125 MHz, DMSO): 13,68 (CH3), 66,00 (CH2), 100,94 (C-2), 107,97 (C-3), 127,84 (Ph-C-2’,6’), 128,05 (Ph-C-4’), 128,33 (Ph-C-3’,5’), 135,41 (Ph-C-1’), 166,10 (COO) ppm. MS(FIB, Cs+, 20 kV, NBA): m/z (%) 861 (2, 2M+H+), 431 (27, M+H+), 233 (4), 181 (39), 91 (100). 431 leányionspektruma: 413 (100), 339 (0,1), 297 (0,2), 233 (0,7), 181 (0,2); 413 és anyaion (431) rel. intenzitása: 1:15,9.
***** †††††
Irodalmi o.p.: 107-108 °C.13b VARIAN INOVA-500 készüléken mérve
61
Néhány hetes állás után: 1H-NMR (400 MHz, DMSO): 2,14 (3 H, s, CH3), 5,17 (2 H, s, CH2), 7,34 (7 H, m, ArH, 2 × OH) ppm. 13C-NMR (100 MHz, DMSO): 23,89 (CH3), 66,34 (CH2), 94,50 (C-2), 127,93 (Ph-C-2’,6’), 128,15 (Ph-C-4’), 128,43 (Ph-C-3’,5’), 135,59 (Ph-C-1’), 169,22 (COO), 203,54 (C-3) ppm.
62
6. Összefoglalás Kutatómunkám célja a 3 sztereocentrumot tartalmazó 7-(1-hidroxietil)-3-metil-2-izoxacefém-4-karbonsavak előállítására sztereospecifikus szintézisút kidolgozása volt. 1.
A célként kitűzött transz-, illetve cisz-2-izoxacefémvázas molekulák monociklusos
β-laktám intermedierjeit (metil-3-(1-acetoxietil)-4-oxoazetidin-2-karboxilátok) L- ill. Dtreoninból kiindulva enantiomer- és diasztereomeregységes formában előállítottam, és térszerkezetüket
az
egyik
esetben
(cisz
konfigurációjú
molekula)
közvetlenül
(brómszármazék röntgenkrisztallográfiai vizsgálata útján), a másik esetben (transz konfigurációjú molekula) közvetve bizonyítottam. 2.
A monociklusos transz-β-laktám intermedierekből a BME Szerves Kémia
Tanszékén korábban kidolgozott „dioxoészteres” eljárással előállítottam (6R,7R,αR)- ill. (6S,7S,αS)-7-(1-hidroxietil)-3-metil-2-izoxacefém-4-karbonsavakat,
majd
Mitsunobu
reakció felhasználásával megvalósítottam a (6R,7R,αS)- ill. (6S,7S,αR) konfigurációjú célvegyületek előállítását, elkerülve így a drága L- ill D-allo-treoninból kiinduló szintéziseket. Ezzel előállítottam a lehetséges négy transz-izomer mindegyikét. 3.
Vizsgáltam a további négy (cisz) sztereoizomer előállításához szükséges
megfelelően
védett
cisz-3-(1-hidroxietil)-4-(hidroximetil)azetidin-2-on
elállítási
lehetőségeit. Megállapítottam, hogy a 3,4-cisz helyzetű csoportok között a térközelség miatt jelentős kölcsönhatás alakul ki, mely erősen befolyásolja a reakciók végbemenetelét. Nevezetesen a 3-(1-hidroxietil)- és a 4-hidroximetilcsoport között könnyen játszódik le transzacilezési reakció; valamint a cisz-helyzetű csoportok részvételével preferált a biciklusos vegyületek (lakton-, laktol-, éterszármazékok) keletkezése és ezek a termékek sztereospecifikus módon keletkeznek, amit NMR ill. röntgendiffrakciós vizsgálattal bizonyítottam. 4.
A cisz-3-(1-hidroxietil)-4-(hidroximetil)azetidin-2-on két (primer és szekunder)
hidroxilcsoportjának megkülönböztetését többféle védőcsoportot (tritil, benzilidén-acetál) alkalmazva próbáltam megoldani. A benzilidén-acetál védőcsoporttal végzett kísérletek alkalmával felfedeztem, hogy különböző redukálószerek alkalmazásával lehetőség van a 63
3,5-dioxa-8-azabiciklo[5.2.0]nonán gyűrűrendszer mindkét gyűrűjének (β-laktám, ill. dioxepán) regioszelektív felnyitására. 5.
A
további
szintézishez
szükséges
védett
cisz-3-(1-hidroxietil)-4-
-(hidroximetil)azetidin-2-on izomereket végül védőcsoport-stratégiát váltva, benzil-3-(1-acetoxietil)-4-oxoazetidin-2-karboxilátból, mint monociklusos intermedierből állítottam elő. 6.
Ezekből az intermedierekből előállítottam (6S,7R,αR)- és (6R,7S,αS)-benzil-7-(1-
-acetoxietil)-3-metil-2-izoxacefém-4-karboxilátokat, majd ebből a megfelelő cisz-7-(1-hidroxietil)-3-metil-2-izoxacefém-4-karbonsavakat. E szintézis közben megállapítottam, hogy a cisz-vegyületek körében könnyen játszódik le elimináció a 7-es helyzetű oldalláncban 7-etilidén-csoportot tartalmazó melléktermékeket szolgáltatva. 7.
Vizsgálták
az
előállított
2-izoxacefémvázas
molekulák
antibakteriális
és
β-laktamázgátló hatását, azonban a vegyületek sajnos hatástalannak mutatkoztak. 8.
A spektroszkópiai adatok alapján új, 2,5,7-trioxabiciklo[2.2.1]heptán gyűrűrendszert
tartalmazó szerkezetet javasoltam a 2-izoxacefémváz felépítéséhez reagensként használt benzil-(2,3-dioxobutirát) – 2:1 hidrát – valós szerkezetére.
64
Vonatkozó publikációk [I]
Z. Sánta, L. Párkányi, I. Németh, J. Nagy, J. Nyitrai, Tetrahedron: Asymmetry 2001, 12(1), 89-94.
[II]
Z. Sánta, J. Nagy, L. Párkányi, J. Nyitrai, Monatshefte für Chemie/Chemical Monthly 2004, 135, 671-684.
[III]
Sánta, Z.; Nagy, J.; Nyitrai, J. Tetrahedron: Asymmetry 2006, 17, 3111-3127.
[IV]
Z. Sánta, P. Kolonits, J. Nagy, J. Nyitrai, közlésre benyújtva
65
Irodalomjegyzék 1
H. W. Florey, E. Chain, N. G. Hatley, M. A. Jennings, A. G. Sanders, E. P. Abraham, M. E. Florey: Antibiotics, Oxford University Press, 1949, 631-671.
2
H. T. Clarke, J. R. Johnson, R. Robinson: The Chemistry of Penicillin, Princeton University Press, 1949.
3
F. R. Batchelor, F.P. Doyle, J. H. C. Nayler, G. N. Rolinson: Nature, 1959, 183, 257-258.
4
Tőke László, Szeghy Lajos: Gyógyszerkémia, Tankönyvkiadó, Budapest, 1992, 998-1011.
5
Sztaricskai Ferenc, Kiss László: Antibiotikumkutatás napjainkban, Debreceni Akad. Biz., 1985, 35-86.
6
Gunda Tamás: Penicillinek, kefalosporinok és egyéb β-laktám antibiotikumok, A kémia újabb eredményei, 84, Akadémiai Kiadó, Budapest, 1998
7
a) G. Albers-Schönberg, B. H. Arison, O. D. Hensens, J. Hirschfield, K. Hoogsten, E. A. Kaczka, R. E. Rhodes, J. S. Kahan, F. M. Kahan, R. W. Ratcliffe, E. Walton, J. J. Ruswinkle, R. B. Morin, B. G. Christensen: J. Am. Chem. Soc. 1978, 100, 6491-6499. b) J. S. Kahan, F. M. Kahan, R. Goegelman, S. A. Currie, M. Jackson, E. O. Stapley, T. W. Miller, A. K. Miller, D. Hendlin, S. Mochales, S. Hernandez, H. B. Woodruff, J. Birnbaum: J. Antibiotics, 1979, 32, 1-12.
8
a) J. D. Cavallo, R. Fabre, F. Jehl, C. Rapp, E. Garrabé: EMC - Maladies Infectieuses,
2004, 1(3), 129-202. b) J. D. Buynak: Biochemical Pharmacology, 2006, 71(7), 930940. c) D. Niccolai, L. Tarsi, R. J. Thomas: Chem. Comm. 1997, 2333-2342. 9
C. Reading, M. Cole: Antimicrob. Agents. Chemother, 1977, 11, 852-857.
10
A. R. English, J. A. Retsema, A. E. Girard: Antimicrob. Agents. Chemother, 1978, 14, 414-419.
11
J. Elks: Recent Advances in the Chemistry of β-Lactam Antibiotics, The Royal Society of Chemistry, London, 1977.
12
R. B. Morin and M. Gorman: Chemistry and Biology of β-Lactam Antibiotics, Academic Press, New York, 1982, vol. 2., 146-147.
66
13
a) Z. Greff, Z. Horváth, J. Nyitrai, M. Kajtár-Peredy, J. Brlik: J. Chem. Res. (S), 1990,
170-171.; J. Chem. Res. (M), 1990, 120l-1258. b) Z. Tombor, Z. Greff, J. Nyitrai, M. Kajtár-Peredy: Liebigs Ann. 1995, 825-835. 14
J. D. Rothstein, S. Patel, M. R. Regan, C. Haenggeli, Y. H. Huang, D. E. Bergles, L. Jin, M. Dykes Hoberg, S. Vidensky, D. S. Chung, S. V. Toan, L. I. Bruijn, Z. Z. Su, P. Gupta, P. B. Fisher: Nature, 2005, 433(7021), 73-77.
15
a) Bumett, D.; Caplen, M.; Davis, H. Jr.; Burrier, R.; Clader, J.: J. Med. Chem. 1994, 37, 1733. b) S. Dugar, N. Yumibe, J. W. Clader, M. Vizziano, K. Huie, M. Van Heek, D. S. Compton, H. R. Davis Jr.: Bioorg. Med. Chem. Lett. 1996, 6(11), 1271-1274.
16
W. T. Han, A. K. Trehan, J. J. K. Wright, M. E. Federici, S. M. Seller, N. A. Meanwell: Bioorg. Med. Chem. 1995, 3(8), 1123-1143.
17
Finke, P. E.; Shah, S. K.; Fletcher, D.S.; Ashe, B. M.; Brause, K. A.; Chandler, G. O.; Dellea, P. S.; Hand, K.M.; Maycock, A. L.; Osinga, D. G.; Underwood, D. J.; Weston, H.; Davies, P.; Doherty, J. B.: J. Med. Chem. 1995, 38(13), 2449-2462.
18
Gunda Tamás: Penicillinek, kefalosporinok és egyéb β-laktám antibiotikumok, A kémia újabb eredményei, 84, Akadémiai Kiadó, Budapest, 1998, 41.
19
J. Backes: 2-Oxo-azetidine in Houben-Weyl: Methoden der organischen Chemie, Band E 16b, G. Thieme Verlag, Stuttgart, 1991, 32-33.
20
a) T. W. Doyle, B. Belleau, B. Y. Luh, C. F. Ferrari, M. P. Cunningham: Can. J. Chem. 1977, 55, 468-483. b) T. W. Doyle, B. Belleau, B. Y. Luh, J. L. Douglas, T. T. Conway, M. Menard, D. T. W. Chu, G. Lim, L. R. Morris, P. Rivest, M. Casey: Can. J. Chem. 1977, 55, 484-507.
21
S. M. Tenneson, B. Belleau: Can. J. Chem. 1980, 58(15), 1605-1608.
22
D. A. Evans, E. B. Sjogren: Tetrahedron Letters, 1985, 26(32), 3783-3786.
23
M. Regitz, J. Hocker, A. Liedhegener: Org. Synth. Coll. Vol. V., Wiley & Sons Inc., 1973, 179-183.
24
M. Hrytsak, T. Durst: Heterocycles, 1987, 26(9), 2393-2409.
25
F. Zaragoza: Tetrahedron, 1995, 51(32), 8829-8834.
26
J. Cuffe, A. E. A. Porter: J. C. S. Chem. Comm. 1980, 1257-1258.
67
27
T. N. Salzmann, R. W. Ratcliffe, B. G. Christensen, F. A. Bouffard: J. Am. Chem. Soc. 1980, 102, 6161-6163.
28
Madarász Zoltán: Ph. D. Értekezés, BME Szerves Kémia Tanszék, 2001.
29
Greff Zoltán: Egyetemi Doktori Értekezés, BME Szerves Kémia Tanszék, 1988.
30
Mastalerz, M. Menard, V. Vinet, J. Desiderio, J. Fung-Tomc, R. Kessler, Y. Tsai: J. Med. Chem. 1988, 31, 1190-1196.
31
a) Nem publikált tanszéki kísérletek b) P. Reider, E. J. J. Grabowski: Tetrahedron Letters, 1982, 23(22), 2293-2296.
32 33
G. I. Georg, J. Kant, H. S. Gill: J. Am. Chem. Soc. 1987, 109(4), 1129-1135. Y. Nagao, T. Kumagai, S. Kobayashi, S. Tamai, K. Ohta, Y. Inoue, I. Kishi: Heterocycles, 1997, 46, 193-198.
34
P. Brewster, E. Hiron, E. D. Hughes, C. K. Ingold, P. A. D. S. Rao: Nature, 1950, 166, 179-180.
35
M. Shiozaki, N. Ishida, T. Hiraoka, H. Yanagisawa: Tetrahedron Letters, 1981, 22(51), 5205-5208.
36
J. C. Sheehan, A. K. Bose: J. Am. Chem. Soc. 1950, 72, 5158-5161.
37
M. Shiozaki, N. Ishida, H. Maruyama, T. Hiraoka: Tetrahedron, 1983, 39(14), 2399-
2407. 38
a) Z. Madarász, I. Németh, P. Toscano, J. Welch, J. Nyitrai: Tetrahedron Letters, 1995, 36(45), 8303-8306. b) Németh Ildikó: Diplomamunka, BME Szerves Kémia Tanszék, 1993.
39
W. M. Lauer, Ch. Rondestvedt, R. T. Arnold, N. L. Drake, J. Van Hook, J. Tinker: J. Am. Chem. Soc. 1946, 68, 1546-1548.
40
a) K. Ziegler, K. Schneider, J. Schneider: Ann. 1959, 623, 9-16. b) S.Warwel, G. Schmitt, F. Asinger, Synthesis, 1971, 309.
41
Soai, K.; Yokoyama, S.; Mochida, K. Synthesis, 1978, 647-648.
42
H. Weiner, R. A. Sneen: J. Am. Chem. Soc. 1965, 87, 287-291.
43
O. Mitsunobu: Synthesis, 1981, 1-28.
44
Csokai Viktor: Ph. D. Értekezés, BME Szerves Kémiai Technológia Tanszék, 2005.
68
45
X. Ding, W. Wang, F. Kong: Carbohydrate Research 1997, 303, 445-448.
46
Kocienski, P.J. Protecting Groups; G. Thieme Verlag: Stuttgart, 1994; 97.
47
Kocienski, P.J. Protecting Groups; G. Thieme Verlag: Stuttgart, 1994; 98.
48
a) Garegg, P. J.; Hultberg, H. Carbohydr. Res. 1981, 93, C10. b) Reitz, A.B.; Nortey, S.O.; Maryanoff, B.E.; Liotta, D.; Monahan, R. J. Org. Chem. 1987, 52, 4191-4202. c) Abushanab, E.; Vemishetti, P.; Leiby, R.W.; Singh, H.K.; Mikkilineni, A.B.; Wu, D.C.J.; Saibaba, R.; Panzica, R.P. J. Org. Chem. 1988, 53, 2598-2602.
49
J.V. Bhaskar Kanth, M. Periasamy: J. Org. Chem. 1991, 56, 5964-5965.
50
H. H. Wasserman, C. M. Baldino, S. J. Coats: J. Org. Chem. 1995, 60, 8231-8235.
51
J. Okada, A. Fujimoto, K. Nakano, N. Masaki, H. Iizuka, Y. Terada: Chem. Pharm. Bull. 1976, 24 (10), 2406-2408.
52
Y. Ueda, G. Roberge, V. Vinet: Can. J. Chem. 1984, 62, 2936-2940.
69
