síntesis de sulfamidatos cíclicos derivados de isoserina · ac acetilo accl cloruro de acetilo...

Pablo Tovillas Greca

Alberto Avenoza Aznar y Jesús Héctor Busto Sancirián

Facultad de Ciencias, Estudios Agroalimentarios e Informática

Grado en Química

2014-2015

Título

Director/es

Facultad

Titulación

Departamento

TRABAJO FIN DE GRADO

Curso Académico

Síntesis de sulfamidatos cíclicos derivados de isoserina

Autor/es

© El autor© Universidad de La Rioja, Servicio de Publicaciones, 2015

publicaciones.unirioja.esE-mail: [email protected]

Síntesis de sulfamidatos cíclicos derivados de isoserina, trabajo fin de gradode Pablo Tovillas Greca, dirigido por Alberto Avenoza Aznar y Jesús Héctor Busto Sancirián

(publicado por la Universidad de La Rioja), se difunde bajo una LicenciaCreative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 3.0 Unported.

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UNIVERSIDAD DE LA RIOJA

2015

Síntesis de sulfamidatos cíclicos derivados de isoserina.

Pablo Tovillas Greca

Grado en Química Tutores: Alberto Avenoza Aznar Jesús Héctor Busto Sancirián

Índice Abreviaciones 1. Resumen / Abstract 2. Introducción

3. Antecedentes y objetivos 4. Discusión de resultados 3. Conclusiones 4. Parte Experimental ANEXO: Espectros RMN

I 01 07 13 21 33 37 51

I Abreviaciones

Abreviaciones desplazamiento químico L microlitro ºC grado Celsius 1H RMN resonancia magnética nuclear de protón 13C RMN resonancia magnética nuclear de carbono-13 Ac acetilo AcCl cloruro de acetilo AcOEt acetato de etilo Boc terc-butoxicarbonilo Boc2O anhídrido de Boc cuat cuaternario COSY COrrelated SpectroscopY d doblete dd doblete de dobletes DCC N,N’-dicilohexilcarbodiimida DMF N,N-dimetilformamida ESI ionización por electrospray EtOH etanol Et2O éter dietílico g gramo h hora Hz hertz HSQC Heteronuclear Single Quantum Correlation J constante de acoplamiento m multiplete mg miligramo mL mililitro mm milímetro mmol milimol m/z relación masa/carga M molaridad, metal Me metilo MeOH metanol N normalidad NEt3 trietilamina

II Abreviaciones

PNB-A ácido paranitrobenzóico ppm partes por millón q cuatriplete R alquilo, arilo RMN resonancia magnética nuclear s singlete Ser serina t triplete, tiempo td triplete de dobletes tBuOH terc-butanol ta temperatura ambiente THF tetrahidrofurano

1.- Resumen

5 Abstract

En los últimos años, además de los aminoácidos proteinogénicos o α-aminoácidos, se ha descubierto la presencia en la naturaleza de otros tipos de aminoácidos como los β o γ-aminoácidos. La síntesis de nuevos β-péptidos o α/β-péptidos ha significado un avance importante en el campo de la biomedicina y la bioquímica debido a las nuevas estructuras y funciones de los mismos, que permiten utilizarlos en nuevos fármacos y tratamientos. Una de las metodologías sintéticas para obtener nuevos péptidos consiste en la apertura nucleófila de sulfamidatos cíclicos derivados de aminoácidos. El objetivo de este trabajo es la síntesis y purificación de diferentes sulfamidatos cíclicos enantioméricamente puros derivados de la (S)-isoserina. Además también se abordará su apertura nucleófila para obtener el enantiómero (R)-isoserina.

6 Resumen

In the last years, besides the proteinogenic or -amino acids, other types of amino acids such as β o γ-amino acids have been discovered in the nature. In this context, the synthesis of new -peptides or /-peptides is an important advance in biomedicine and biochemistry fields due to the new structures and functions of these peptides. Thus, they can be used in the development of new drugs and treatments. One methodology for gaining access to these new peptides consists of the nucleophilic ring opening of cyclic sulfamidates derived from amino acids. The aim of this work is the synthesis of different cyclic sulfamidates, enantiomerically pure, derived from (S)-isoserine. Moreover, the nucleophilic opening of these compounds will allow us to achieve the enantiomer (R)-isoserine.

2.- Introducción

9 Introducción

Como bien es sabido, las proteínas son compuestos orgánicos presentes e imprescindibles en todas las células vivas. Estas macromoléculas son responsables de una gran cantidad de funciones en los organismos como la formación de órganos y tejidos, actividades enzimáticas, hormonales, etc. Dichas funciones están relacionadas con la diferente estructura que puede presentar la proteína.1 La complejidad estructural de las mismas varía desde la formación de péptidos sencillos hasta agrupaciones de proteínas organizadas ordenadamente en estructura terciara y cuaternaria (como el caso de la hemoglobina). La proteínas presentes en el cuerpo humano, están formadas por 20 aminoácidos diferentes (aminoácidos proteinogénicos) unidos entre sí mediante enlaces NH-CO, denominados enlaces peptídicos. No obstante, en la naturaleza, además de estos aminoácidos (α- aminoácidos), podemos encontrar β y γ-aminoácidos que conforman los β-péptidos y γ-péptidos, los cuales pueden dotar a las proteínas de diferentes estructuras y funciones (Figura 2.1) . 2

1 http://www2.chemistry.msu.edu/faculty/reusch/VirtTxtJml/proteins.htm página activa a fecha de 24/06/2015. 2 Seebach, D. ; Beck, A.K. ; Bierbaum, D.J. Chem. Biodiv. 2004, 1, 1111-1239.

Figura 2.1: Estructura primaria de β y γ-péptidos

γ-péptidos

β-péptidos

β3-homo-aminoácidos H-β3hXaa-OH

β2-homo-aminoácidos H-β2hXaa-OH

γ4-bis(homo-aminoácidos) H-γ4hhXaa-OH



http://www2.chemistry.msu.edu/faculty/reusch/VirtTxtJml/proteins.htm

Introducción 10

Probablemente, el β-aminoácido más importante que podemos encontrar en la naturaleza sea la β-alanina, presente en la vitamina B5, componente de la coenzima A. Sin embargo, se conocen muchos péptidos naturales en cuya estructura forman parte β-aminoácidos. Estos péptidos pueden estar constituidos únicamente por β-aminoácidos (homo-β-péptidos) o pueden ser híbridos formados por α y β-aminoácidos (α/β-péptidos).

La existencia de los α/β-péptidos, adquiere gran importancia en el mundo de la bioquímica y la biomedicina, debido a su resistencia a la degradación proteolítica que éstos presentan en el cuerpo humano como consecuencia de su esqueleto peptídico no natural.3 Dichas estructuras impiden a las enzimas presentes en el cuerpo humano hidrolizar los péptidos, ya que éstas solo son capaces de reconocer α-aminoácidos. Esta propiedad, se puede aplicar en el diseño de medicamentos basados en proteínas, resistentes a las enzimas gástricas.4 Además, estos péptidos se han utilizado como agentes

3 Johnson, L. M.; Beck, A.K.; Barrick, S.; Hager, M. V.; McFedries, A.; Homan, E. A; Rabaglia, M. E. : Keller, M. P.; Attie, A. D.; Saghatelian A.; Bisello, A.; Gellman, S. H. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 12848-12851. 4 Allison, J.R.; Müller, M.; van Gunsteren, W.F Protein Sci. 2010, 19, 2186-2195.

Figura 2.2: Compuestos naturales que incluyen β-aminoácidos en su estructura.

11 Introducción

antimicrobianos, fungicidas, como reguladores de colesterol y en tratamientos contra el VIH o el cáncer.5

La inserción de un carbono extra entre el N y el Cα, confiere al péptido una estructura secundaria diferente, en forma de hélices más amplias en lugar de la α-hélice característica de los α-péptidos. Esto se produce debido a la expansión del espacio conformacional del péptido, que provoca que se den enlaces de hidrógeno entre átomos diferentes a los que se dan en un α-péptido. Por último, otra diferencia entre estos nuevos péptidos y los α-péptidos, es la posibilidad de presentar sustituyentes en el carbono α, en el carbono β o incluso en ambos (figura 2.4). Esto permite una mayor riqueza de compuestos que en el caso de los α-péptidos además de una mayor variedad de grupos funcionales.

5 Werder, M.; Hauser, H.; Abele, S.; Seebach, D. Helv. Chim. Acta 1999, 82, 1774-1783.

Figura 2.3: β-péptidos sustituidos de forma diferente.

3.- Antecedentes y objetivos

15 Antecedentes y objetivos

En el presente capítulo se describe parte del trabajo desarrollado en el campo de los sulfamidatos cíclicos. Para ello, se mencionan procedimientos de síntesis de los mismos, así como ejemplos de diferentes aperturas nucleófilas realizadas sobre ellos. Los sulfamidatos cíclicos son una familia de electrófilos que pueden ser de 5, 6, 7 o incluso 8 miembros (Figura 2.4).6 Estos compuestos pueden ser utilizados para la formación de diferentes β-péptidos mediante la apertura nucleofílica de los mismos además de para la formación α/β-péptidos mediante el empleo de sulfamidatos más complejos.

3.1. Síntesis de sulfamidatos 1,2-cíclicos.

Uno de los sulfamidatos en los que se centraron varios trabajos previos a la realización de éste, partieron de un β2,2-aminoácido derivado de la α-metilisoserina. Una de las metodologías que podemos emplear para la obtención de sulfamidatos cíclicos de α-metilisoserina consiste en una dihidroxilación asimétrica de Sharpless.7 Dicha reacción consiste en la formación enantioselectiva de dioles a partir de alquenos. La dihidroxilación es estereoespecífica syn y se cataliza con un complejo de Osmio (VIII) con ligandos quirales naturales de tipo alcaloide, derivados de la quinina [(DHQ)2PHAL y (DHQD)2PHAL]. Este complejo se comercializa con el nombre de AD-mix α o AD-mix β y es una mezcla de reactivos

6 Tesis Doctoral de L. Mata Martínez, Universidad de La Rioja, 2012. 7 Avenoza, A.; Busto, J.H.; Jiménez-Osés, G.; Peregrina, J.M J.Org.Chem. 2005, 70, 5721-5724.

Figura 2.4: Sulfamidatos cíclicos de diferente tamaño.


(OsO2(OH)2, K3Fe(CN)6 y ligando). Variando el catalizador utilizado, se puede modular la estereoquímica del producto final (Figura 3.1).8 Esta reacción proporcionó excelentes resultados de exceso enantiomérico partiendo de la amida de Weinreb del ácido metacrílico.

Una vez obtenido el diol enantioméricamente puro, se lleva a cabo la formación del sulfamidato mediante la doble sulfonación del diol. Para ello se utiliza el denominado reactivo de Burgess (Figura 3.2).

8 Bennani, L.B.; Sharpless K.B. Tetrahedron Lett. 1993, 34, 2079-2082.

Figura 3.1: Dihidroxilación asimétrica de Sharpless.

(a) AD–mix , MeSO2NH2, tBuOH/H2O (1:1), 0 °C, 24 h, 81%, 93% e.e.; (b) AD–mix , MeSO2NH2, tBuOH/H2O (1:1), 0 °C, 24 h, 81%, 93% e.e.

Figura 3.2: Formación del sulfamidato a partir del diol


A partir de este producto y realizando las transformaciones pertinentes se puede obtener gran variedad de sulfamidatos cíclicos y β2,2 péptidos. Muchas de las metodologías que conducen a dichos compuestos consisten en la apertura nucleófila de sulfamidatos. Algunas de ellas se mostrarán a continuación. 3.2.Apertura nucleófila de sulfamidatos 1,2-cíclicos.

Como se ha introducido en apartados anteriores, una de las grandes ventajas que aporta el uso de sulfamidatos cíclicos en síntesis orgánica consiste en la posibilidad de realizar aperturas nucleófilas sobre los mismos. Además, dicha reactividad presenta una alta regioselectividad y estereoselectividad. Esto hace que los sulfamidatos sean en muchos casos electrófilos más adecuados que epóxidos y aziridinas. Como ejemplo de esta reactividad hay descritos en la literatura ejemplos de aperturas de anillo con varios nucleófilos de diferente clase, véanse nucleófilos sulfurados, oxigenados, nitrogenados, carbonados y halogenados.9

9 a) García-González, I.; Mata. L; Avenoza, A.; Busto, J.H.; Corzana, F.; Jiménez-Osés, G.; Peregrina, J.M Chem. Eur. J. 2015, 21, 1156– 1168; b) Avenoza, A.; Busto, J.H.; Jiménez-Osés, G.; Peregrina, J.M Tetrahedron: Asymmetry. 2008, 19, 443– 449; c) Mata, L.; Avenoza, A.; Busto, J.H.; Corzana, F.; Peregrina, J.M Chem. Eur. J. 2013, 19, 6831– 6839; d) Meléndez, R.E.; Lubell, W.D. Tetrahedron, 2003, 59, 2581-2616.

Figura 3.3: Apertura del sulfamidato con un nucleófilo nitrogenado.


Figura 3.4: Apertura del sulfamidato con un nucleófilo azufrado.


Teniendo en cuenta lo explicado anteriormente, a lo largo de este trabajo se plantean dos objetivos principales: 1.- Síntesis de sulfamidatos cíclicos de la (S)-isoserina enantioméricamente puros. Los ejemplos mostrados en el apartado anterior correspondían a aperturas de sulfamidatos de la α-metilisoserina. En este trabajo se propondrá la formación de sulfamidatos de 5 miembros a partir de (S)-isoserina para poder evaluar la influencia del metilo de la posición alfa.

2.- Obtención de (R)-isoserina. Mediante una apertura nucleófila de los sulfamidatos cíclicos y su posterior hidrólisis podemos obtener el enantiómero de la isoserina de configuración R, no comercial. Esto permitirá después obtener una nueva familia de péptidos.

4.- Discusión de resultados

23 Discusión de resultados

Como se ha indicado en apartados anteriores, en este trabajo se plantearon dos objetivos principales, por un lado obtener sulfamidatos cíclicos de la isoserina enantioméricamente puros y por otro obtener el aminoácido de la configuración R, no comercial. En primer lugar, se sintetizaron los sulfamidatos cíclicos a partir de la (S)-isoserina comercial.

Esta síntesis se llevó a cabo siguiendo dos estrategias diferentes, las cuales se detallan a continuación.

4.1 Protección del grupo amino – protección del grupo ácido.

Esta estrategia, consiste en la protección del grupo amino de la isoserina y la posterior protección del grupo ácido. En primer lugar, se buscó la protección del grupo amino para evitar las posibles reacciones colaterales que se pudieran dar en los siguientes pasos de reacción. Para ello, se eligió como grupo protector el carbamato Boc que es resistente a los condiciones de reacción de las siguientes etapas sintéticas.

Figura 4.2. Isoserina protegida con Boc

Figura 4.1: Esquema retrosintético de la síntesis de sulfamidatos cíclicos


Para ello, se utilizó Boc2O en una mezcla dioxano/NaOH (esquema 1). Una vez desaparecido todo el producto de partida, se realizó el pertinente tratamiento de reacción obteniendo finalmente el compuesto 1 en forma de aceite con un rendimiento del 91%.

A continuación, se llevó a cabo la protección del grupo ácido del -aminoácido en forma de diferentes ésteres. Para ello se formaron ésteres bencílico y terc-butílico, en la búsqueda del más adecuado para la ruta sintética realizada. Además se optimizaron los tiempos de reacción, ya que en algunos casos, se puede llegar a producir la protección no deseada del grupo alcohol.

En primer lugar, se llevó a cabo la protección en forma de éster bencílico. Para ello, se hizo reaccionar el compuesto 1 con una disolución de carbonato de cesio en DMF añadida gota a gota y bromuro de bencilo durante 24 horas a temperatura ambiente (esquema 2).

Esquema 1

Figura 4.3. Ésteres protectores


Tras la reacción se purificó el compuesto mediante cromatografía en columna, obteniéndose el producto 2 puro con un rendimiento del 45%.

Por otro lado, se llevo a cabo la protección del ácido en forma de éster terc-butílico. Para ello, se realizó en primer lugar una premezcla de tBuOH, DCC y CuCl, durante 5 días. Transcurrido ese tiempo se adicionó el compuesto 1 en una sola fracción y se mantuvo la agitación durante 3 horas a temperatura ambiente (esquema 3). El crudo obtenido se purificó en columna consiguiendo al final el compuesto 3 con un rendimiento del 82%.

4.2 Protección del grupo ácido – protección del grupo amino.

Además de la protección en forma de éster bencílico y tert-butílico mostrada anteriormente, se protegió también el grupo ácido de isoserina en forma de éster metílico.

Esquema 2

Esquema 3


Para ello, la estrategia llevada a cabo difiere a la utilizada anteriormente. En este caso, se forma primero el éster metílico para proteger el grupo ácido y después el carbamato para proteger el grupo amino. Se forma el éster metílico partiendo de la isoserina comercial. Para ello, se adiciona gota a gota cloruro de acetilo sobre metanol en baño de hielo. Una vez finalizada la adición se añade la isoserina comercial y se agita la reacción a reflujo de metanol (esquema 4). Tras el pertinente tratamiento de la reacción se obtiene el compuesto 4 con un rendimiento del 98%.

A continuación, se protegió el grupo amino en forma de carbamato. Para ello, se añade en primer lugar Et3N sobre una disolución del compuesto 4 en THF y se enfría en baño de hielo. A dicha mezcla se le añade una disolución de Boc2O en THF gota a gota, se deja 14 horas en agitación a temperatura ambiente y se completa la reacción a 50 ºC durante 3 horas (esquema 5). Tras la reacción, se purificó el crudo obteniendo el compuesto 5 puro con un rendimiento del 82 %.

Esquema 4

Figura 4.4. Isoserina protegida con Boc y éster metílico


Una vez protegidos los dos grupos funcionales, se llevó a cabo la formación de los sulfamidatos cíclicos a partir de los tres compuestos ya obtenidos: 2, 3 y 5. 4.3 Síntesis de sulfamidatos cíclicos

A partir de la isoserina comercial convenientemente protegida, se obtuvieron tres sulfamidatos cíclicos diferentes:

Esquema 5

Figura 4.5. Sulfamidatos cíclicos


Estos tres compuestos se obtienen por la misma ruta sintética, consistente en el ataque nucleofílico del aminoalcohol sobre el cloruro de tionilo y su posterior oxidación. Para ello, se realizó en primer lugar una premezcla de cloruro de tionilo e imidazol, a la cual se le añadieron los diferentes aminoalcoholes, obteniéndose así los sulfamiditos como intermedios de reacción. Dicho intermedio no se aisló, ni se purificó, si no que se llevó a cabo directamente su oxidación con tetróxido de rutenio generado in situ, a partir de RuCl3 y una disolución de NaIO4 en agua y diclorometano. Este procedimiento permite obtener los correspondientes sulfamidatos1 (esquema 6).

Tras el correspondiente tratamiento de la reacción, se obtuvieron los tres sulfamidatos cíclicos, cuyos rendimientos fueron 70% (6), 77% (7) y 80% (8). Una vez cumplido el objetivo de la obtención de sulfamidatos cíclicos enantioméricamente puros, se planteó como siguiente objetivo la obtención del aminoácido isoserina de configuración R, no comercial.

1 Hebesien, P.; Urs, W.; Alker, A.; Staempfli, A. Tethaedron Lett. 2011, 52, 5229-5233.

Esquema 6


4.4 Apertura de sulfamidatos y obtención de la D-isoserina

Como se comentó anteriormente, se puede obtener la (R)-isoserina a partir del sulfamidato cíclico de la (S)-isoserina, mediante una apertura con inversión de configuración del mismo. Para ello, se probaron dos rutas diferentes. En primer lugar, se intentó la apertura utilizando DMF como nucleófilo mediante una reacción muy sencilla (esquema 7). Esta reactividad ya había sido probada anteriormente sobre sustratos similares.2 Esta ruta sintética daba el compuesto deseado, no obstante, el rendimiento obtenido fue menor de lo esperado.

2 Mata, L.; Jiménez-Osés, G.; Avenoza, A.; Busto, J.H.; Peregrina, J.M.; J. Org. Chem. 2011, 52, 4034-4042.

Esquema 7

Figura 4.6: Esquema retrosintético de la síntesis de la D-isoserina


Buscando un mejor rendimiento, se probó la apertura con otro nucleófilo oxigenado, el ácido p-nitrobenzóico y su posterior hidrólisis. Esta estrategia también había sido ensayada con éxito en sustratos similares.3 Con esta metodología, se hicieron reaccionar los sulfamidatos (6, 7, 8) con PNB-A y CsF, logrando el ataque del benzoato al carbono terciario con salida del grupo sulfámico y produciendo una inversión completa de configuración (esquema 8). En este caso, la DMF actúa como disolvente y el PNB-A como nucleófilo. Además se utiliza CsF como base para desprotonar el ácido y hacerlo más nucleófilo.

Una vez realizado el tratamiento de la reacción y purificado los compuestos, se lleva a cabo la hidrólisis del p-nitrobenzoato con una disolución de metóxido de sodio en metanol. Este procedimiento se realizó sobre el producto protegido con éster bencílico, hidrolizándose también el éster y obteniendo así la (R)-isoserina con el grupo amino protegido como Boc, el compuesto 12 (esquema 9). Se midió el ángulo de rotación específica del compuesto obtenido, para demostrar que corresponde a la (R)-isoserina. Dicha medida, corresponde a un valor de – 6.5. Este valor es similar pero de signo contrario al valor

3 Avenoza, A.; Busto, J.H.; Jiménez-Osés, G.; Peregrina, J.M Tetrahedron: Asymmetry. 2008, 19, 443– 449.

Esquema 8


obtenido al medir dicho parámetro para N-Boc-(S)-isoserina comercial (+ 6.7). Estos dos valores demuestran que el producto obtenido corresponde al enantiómero (R).

Esquema 9

5.- Conclusiones

35 Conclusiones

En el trabajo realizado se han alcanzado dos objetivos principales: 1.- En primer lugar se han sintetizado diferentes sulfamidatos cíclicos a partir del aminoácido (S)-isoserina comercial. Para ello se ha protegido el aminoácido siguiendo dos estrategias sintéticas diferentes (Figura 5.1).

Una vez protegido el aminoácido de diferentes formas se ha formado el sulfamidato cíclico de cada una de ellas. 2.- El segundo objetivo ha sido la obtención del enantiómero de configuración R de la isoserina. Para ello se ha llevado a cabo la apertura del sulfamidato con PNB-A y su posterior hidrólisis. Todos los productos obtenidos se han caracterizado mediante experimentos de RMN.

Figura 5.1: Estrategias de protección del aminoácido.

6.- Parte experimental

39 Parte experimental

Los espectros de RMN 1H y 13C se realizaron en un espectrómetro de Bruker Avance-400, los desplazamientos químicos se expresaron en ppm en la escala y las constantes de acoplamiento (J) en Hz. Se utilizó como disolvente deuterado cloroformo, con TMS como referencia interna.

Los análisis de electrospray-espectrometría de masas (ESI-MS) se realizaron en un equipo microTOF-Q-BRUKER con fuente Multi Mode, ionización ESI+APCI y se registraron en modo de ión positivo.

La cromatografía de capa fina se llevó a cabo en placas de silicagel (Polichrom SI F254) sobre soporte de poliéster o aluminio y para su visualización se utilizó luz ultravioleta y revelador de ácido fosfomolíbdico en etanol.

La cromatografía de columna se realizó utilizando silicagel de 0.04-0.06 mm (230-240 mesh).

Los ángulos de rotación óptica se midieron en un polarímetro Perkin-Elmer 341, utilizando celdas de 1.0 y 0.5 dm de longitud y de 0.35 y 1.0 mL de capacidad, respectivamente.


ácido (S)-3-((terc-butoxicarbonil)amino)-2-hidroxipropanoico [1]

En un matraz esférico, se disuelve Boc2O (3.12 g, 14.27 mmol) en una mezcla dioxano/ NaOH (1:1, 8 mL). A continuación, se añade a la mezcla (S)-isoserina (300 mg, 2.85 mmol) y se deja la reacción en agitación durante 24 horas a temperatura ambiente. Una vez transcurrido ese tiempo, se evapora el dioxano en rotavapor. Después, se extrae la fase acuosa y se lava con Et2O (3 x 10 mL). Se acidifica dicha fase con H2SO4 al 20% y se extrae de nuevo con AcOEt recogiendo en esta ocasión la fase orgánica. Finalmente, se seca el extracto con Na2SO4 anhidro, se filtra y se evapora el disolvente en el rotavapor obteniendo así el producto deseado en forma de aceite con un rendimiento del 91%. ESI+ (m/z): 250.0950 D

(c 1.00, CHCl3): +6.7 1H RMN (400 MHz, CDCl3) (ppm): 1.38 (s, 9H, Boc), 3.24 (dd, 1H, J = 13.9, 6.6 Hz NCH2), 3.39 (dd, 1H, J = 13.8, 4.0 Hz, NCH2), 4.07 – 4.18 (m, 1H, CHCO2H).

13C RMN (100 MHz, CDCl3(ppm): 28.7 (C(CH3)3), 45.1 (NCH2), 71.2 (CHCO2H), 80.3(C(CH3)3), 158.5 (NCO), 175.9 (CHCO).


(S)-3-((terc-butoxicarbonil)amino)-2-hidroxipropanoato de bencilo [2]

Sobre una disolución de 1 (517 mg, 2.52 mmol) en DMF (5 mL), se añade gota a gota una disolución de Cs2CO3 en DMF (822 mg, 2.52 mmol) durante 30 minutos a temperatura ambiente. Transcurrido ese tiempo, se añade bromuro de bencilo (250 µL) y se deja la reacción agitando durante 24 horas. Se pasa la mezcla por una resina de intercambio iónico (Dowex) y se lava con CH2Cl2. Finalmente se evapora el CH2Cl2 en rotavapor y la DMF en un baño a 50 ºC conectado a vacío. El residuo se purifica en una columna cromatográfica sobre sílica gel (hexano: AcOEt, 7:3) obteniendo el producto final en forma de aceite con un rendimiento del 45%. ESI+ (m/z): 295.1420

1H RMN (400 MHz, CDCl3) (ppm): 1.43 (s, 9H, Boc), 3.34 – 3,56 (m, 2H, NCH2), 4.30 (dd, 1H, J = 9.3, 4.9 Hz, CHCO2Bn), 4.93 (s, 1H, NH), 5.21 (q, 2H, J = 12.1 Hz, CH2Ph), 7.37 (s, 5H, Ph).

13C RMN (100 MHz, CDCl3(ppm): 28.3 (C(CH3)3), 44.0 (NCH2), 67.7 (CH2Ph), 70.4 (CHCO2Bn), 79.9(C(CH3)3), 128.5, 128.6, 128.7 (Ph), 135.0 (Ph cuat.), 156.2 (NCO), 173.0 (CHCO). (S)-3-((terc-butoxicarbonil)amino)-2-hidroxipropanoato de terc-butilo

[3]


Bajo condiciones de atmósfera inerte, se prepara una premezcla de DCC (5 g, 24.23 mmol), tBuOH (2.91 ml, 52.7 mmol) y CuCl (138 mg, 1.39 mmol) y se deja en agitación durante 5 días a temperatura ambiente. Tras ese periodo, se diluye la suspensión en CH2Cl2 (20 mL) y se adiciona sobre ella una disolución del compuesto 1 (1.54 g, 7.5 mmol) en CH2Cl2 (20 mL). Se agita la mezcla durante 4 horas a temperatura ambiente. El sólido blanco obtenido se elimina mediante filtración y la fase orgánica se lava con una disolución saturada de NaHCO3 (3 x 10 mL). Finalmente se secan los extractos con Na2SO4 anhidro, se filtra y se evapora el disolvente en rotavapor. El crudo obtenido se purifica en columna sobre gel de sílica (hexano/AcOEt, 7:3) consiguiendo el producto final en forma de aceite con un rendimiento del 82%. ESI+ (m/z): 261.1576

1H RMN (400 MHz, CDCl3) (ppm): 1.37 (s, 9H,tBu), 1.42 (s, 9H, tBu), 3.42 (d, 2H, J = 4.5 Hz, NCH2), 4.09 (t, 1H, J = 4.3 Hz, CHCO2

tBu).

13C RMN (100 MHz, CDCl3(ppm): 28.3, 28.7 (C(CH3)3), 44.1 (NCH2), 70.7 (CHCO2

tBu), 79,8, 83.4 (C(CH3)3), 156.3 (NCO), 172.7 (CHCO)

(S)-3-amino-2-hidroxipropanoato de metilo [4]

En un matraz esférico, se añade AcCl (4 ml) gota a gota sobre 24 ml de MeOH en un baño de hielo. Una vez finalice la adición, se retira el baño, se añade (S)-isoserina (2 g, 19.03 mmol) y se coloca la mezcla a reflujo durante 2 horas. Se enfría hasta temperatura ambiente y se elimina el disolvente en rotavapor obteniendo el producto final en forma de aceite con un rendimiento del 98%.


Los datos espectroscópicos coinciden con los descritos en la bibliografía13.

(S)-3-((terc-butoxicarbonil)amino)-2-hidroxipropanoato de metilo [5]

En un schlenk, se disuelve el compuesto 4 (2.220 g, 18.64 mmol) en THF seco (35 mL) a temperatura ambiente. Se añade Et3N (4.1 mL) y se enfría a 0ºC. A continuación, se adiciona una disolución de Boc2O (2.75 g, 13.49 mmol) en THF gota a gota y se deja a temperatura ambiente durante 14 horas. Transcurrido el tiempo se coloca la mezcla a 50 ºC durante 3 horas para completar la reacción. Se elimina el disolvente, se redisuelve el crudo en Et2O y se lava con una disolución saturada de NaHCO3 (1 x 20 mL). Se lava la fase acuosa con Et2O (2 x 20 mL), se juntan las fases orgánicas, se secan con Na2SO4 anhidro, se filtra y se evapora en rotavapor obteniendo un aceite con un rendimiento del 82%. Los datos espectroscópicos coinciden con los descritos en la bibliografía14 13 Lowpetch, K.; Young, D.W.; Org. Biomol. Chem., 2005,13 , 3348,3356. 14 García, J.M.; Curzon, J.S.; Watts, K.R.; Konopelski, J.P. Org. Lett,. 2012, 14, 2054-2057.


3-(terc-butil) (S)-1,2,3-oxatiazolidina-3,5-dicarboxilato 2,2-dióxido de 5-bencilo [6]

Sobre una disolución de imidazol (376 mg, 5.53 mmol) en CH2Cl2 (10 mL), se añade gota a gota y en baño de hielo una disolución de cloruro de tionilo (72.5 µL, 1.66 mmol). Tras la adicción, se agita la mezcla a temperatura ambiente durante 1 hora y se enfría después a -10 ºC. Se añade una disolución del compuesto 2 (272 mg, 0.92 mmol) en CH2Cl2 (10 mL) gota a gota a -10 ºC. Se agita a temperatura ambiente durante 2 horas, se añaden 20 mL de agua y se vuelve a agitar la mezcla a temperatura ambiente durante 30 minutos. Se separan las fases y la orgánica se lava con ácido cítrico al 10% y una disolución saturada de NaCl, se seca sobre Na2SO4 anhidro y se filtra. El filtrado resultante se mezcla con una disolución de NaIO4 al 10% en H2O/CH2Cl2 (5 mL) y se enfría a 0 ºC. A continuación se añade RuCl3

.H2O (13.5 mg, 0.06 mmol) y se agita durante 2 horas en baño de hielo y otras 2 horas a temperatura ambiente. Por último, se separan las fases y la orgánica se lava con una disolución de ascorbato de sodio al 10% (1 x 10 mL), se seca con Na2SO4 anhidro, se filtra y se evapora el disolvente. El crudo obtenido se purifica en columna sobre gel de sílica (hexano/AcOEt, 1:1) consiguiendo un sólido blanco con un rendimiento del 70%. Punto de fusión: 65ºC D

(c 1.00, CHCl3): +3.1 ESI+ (m/z): 357.0882


1H RMN (400 MHz, CDCl3) (ppm): 1.54 (s, 9H, Boc), 4.14 (dd, 1H, J = 10.2, 7.4 Hz NCH2), 4.24 (dd, 1H, J = 10.2, 7.3 Hz, NCH2), 5.16 (t, 1H, J = 7.2 Hz, CHCO2Bn), 5.30 (s, 2H, CH2Ph), 7.38 (s, 5H, Ph).

13C RMN (100 MHz, CDCl3(ppm): 28.0 (NCO2C(CH3)3), 47.1 (NCH2), 68.9 (CH2Ph), 72.5 (CHCO2Bn), 86.3 (C(CH3)3), 128.8, 129.0, 129.2 (Ph), 134.1 (Ph cuat.), 148.3 (NCO), 164.9 (CHCO) (S)-1,2,3-oxatiazolidina-3,5-dicarboxilato 2,2-dióxido de di-terc-butilo

[7]

El compuesto 7 se sintetiza a partir de 3 (255 mg, 0.98 mmol) siguiendo el mismo procedimiento que para el compuesto 6. El crudo obtenido se purifica en columna sobre gel de sílica (hexano/AcOEt, 8:2) consiguiendo el sulfamidato 7 en forma de sólido blanco con un rendimiento del 77%. Punto de fusión: 95ºC

D

(c 1.00, CHCl3): +2.1

ESI+ (m/z): 323.10387

1H RMN (400 MHz, CDCl3) (ppm): 1.53 (s, 9H,tBu), 1.55 (s, 9H, tBu), 4.10 (dd, 1H, J = 10.2, 7.6 Hz NCH2), 4.21 (dd, 1H, J = 10.2, 7.2 Hz, NCH2), 5.04 (t, 1H, J = 7.3 Hz, CHCO2

tBu). 13C RMN (100 MHz, CDCl3(ppm): 28.0 (C(CH3)3), 47.4 (NCH2), 72.9 (CHCO2

tBu), 85.4, 86.0 (C(CH3)3), 148.4 (NCO), 163.8 (CHCO).


3-(terc-butil) (S)-1,2,3-oxatiazolidina-3,5-dicarboxilato 2,2-dióxido de 5-

metilo [8]

El sólido 8 se sintetiza a partir de 5 (276 mg, 1.26 mmol) siguiendo el mismo procedimiento que para el compuesto 6. El crudo obtenido se purifica en columna sobre gel de sílica (hexano/AcOEt, 7:3) consiguiendo un sólido blanco con un rendimiento del 80%.

Punto de fusión: 75ºC

D

(c 1.00, CHCl3): + 0.9

ESI+ (m/z): 281.05692

1H RMN (400 MHz, CDCl3) (ppm): 1.55 (s, 9H, Boc), 3.90 (s, 3H, CH3), 4.17 (dd, 1H, J = 10.1, 7.4 Hz NCH2), 4.26 (dd, 1H, J = 10.1, 7.4 Hz, NCH2), 5.17 (t, 1H, J = 7.2 Hz, CHCO2Me).

13C RMN (100 MHz, CDCl3(ppm): 28.0 (C(CH3)3), 47.1 (NCH2), 53.8 (CH3), 72.5 (CHCO2Me), 86.3(C(CH3)3), 148.3 (NCO), 165.6 (CHCO).


4-nitrobenzoato de (R)-1-(benziloxi)-3-((terc-butoxicarbonil)amino)-1-oxopropan-2-ilo [9]

Sobre una disolución de PNB-A (17 mg, 0.10 mmol) en DMF (3 ml) se añade CsF (15.2 mg, 0.10 mmol) y el compuesto 6 (36 mg, 0.10 mmol). Se agita la mezcla a 50 ºC durante 12 horas. A continuación, se elimina el resto sulfámico con H2SO4 2N, se lava con CH2Cl2 (3 x 10 mL), se seca con Na2SO4 anhidro, se filtra y se elimina el CH2Cl2 en rotavapor. Finalmente se elimina la DMF en baño de aceite a 60 ºC y a vacío. El producto obtenido se purifica en columna de sílica (hexano/AcOEt, 6.5:3.5) logrando finalmente un sólido blanco con un rendimiento del 74%. ESI+ (m/z): 444.1533 4-nitrobenzoate de (R)-1-(terc-butoxi)-3-((terc-butoxicarbonil)amino)-1-

oxopropan-2-ilo [10]


Para obtener el compuesto 10 se sigue el mismo procedimiento que para el compuesto 9 pero a partir del compuesto 7 (21 mg, 0,06 mmol). El producto obtenido se purifica en columna de sílica (hexano/AcOEt, 6.5:3.5) logrando finalmente un sólido blanco con un rendimiento del 76%. ESI+ (m/z): 410.1689 D

(c 0.50, CHCl3): + 1.7 1H RMN (400 MHz, CDCl3) (ppm): 1.44 (s, 9H,tBu), 1.49 (s, 9H, tBu), 3.77 (dd, 1H, J = 11.1, 6.0 Hz NCH2), 4.83 (s, 1H, NH), 5.26 (t, 1H, J = 4.9 Hz, CHCO2

tBu), 8.28 (d, 4H, J = 7.9 Hz).

4-nitrobenzoato de (R)-3-((tert-butoxicarbonil)amino)-1-metoxy-1-oxopropan-2-ilo [11]

Para obtener el compuesto 10 se sigue el mismo procedimiento que para el compuesto 9 pero a partir del compuesto 7 (30 mg, 0,11 mmol). El producto obtenido se purifica en columna de sílica (hexano/AcOEt, 6.5:3.5) logrando finalmente un sólido blanco con un rendimiento del 72%.

ESI+ (m/z): 368.12197 D

(c 0.50, CHCl3): + 0.8


1H RMN (400 MHz, CDCl3) (ppm): 1.43 (s, 9H, Boc), 3.75 - 3.80 (m, 2H, CH2NHBoc), 3.81 (s, 3H, CH3), 4.86 (s, 1H, NH), 5.38 (t, 1H, J = 4.6 Hz, CHCO2Me), 8.28 (q, 4H, J = 8.8 Hz, Ph).

13C RMN (100 MHz, CDCl3(ppm): 28.4 (C(CH3)3), 41.4 (NCH2), 53.0 (CH3), 73.0 (CHCO2Me), 80.33 (C(CH3)3) 123.8, 131.3 (Ph), 134.7 (CPh cuat.), 151.0 (NPh cuat.) 155.8 (NCO), 164.1 (PhCO2), 168.4 (CO2Me) .

ácido (R)-3-((terc-butoxicarbonil)amino)-2-hidroxipropanoico [12]

En un matraz esférico se hace reaccionar el compuesto 9 (12 mg, 0.03 mmol) con una disolución de metóxido de sodio en MeOH (5 mL, 1:1) y se agita durante 24 horas a temperatura ambiente. Transcurrido ese tiempo, se pasa la mezcla por una resina de intercambio iónico (Dowex), se lava con CH2Cl2 y se evapora el disolvente. Los datos espectroscópicos son iguales que para el compuesto 1. D

(c 0.1, CHCl3): - 0.65

ANEXO: Espectros de RMN

53 ANEXO: Espectros de RMN

A continuación se presentan los espectros de RMN mono y bidimensionales de los productos más representativos.

Los espectros de RMN de 1H, 13C, COSY y HSQC fueron tratados y representados con el programa MestreNova a partir de los archivos fid y ser obtenidos del espectrómetro Bruker Avance-400.


1H RMN 400 MHz en CDCl3

13C RMN 100 MHz en CDCl3


COSY en CDCl3

HSQC en CDCl3

síntesis de sulfamidatos cíclicos derivados de isoserina · ac acetilo accl cloruro de acetilo...

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