Новый подход к получению оксадиазецинонов из N-замещённых аминоэтанолов и 1,4оксазепинонов
Данная работа посвящена расширению методологии синтеза циклов среднего размера (ЦСР) через реакцию раскрытия гидратированного имидазолинового фрагмента (HIRE) за счет использования в качестве прекурсоров N-замещённых аминоэтанолов и [1,4]оксазепинонов. Подобные соединения представляют огромный интерес в связи с тем, что молекулы, содержащие ЦСР, находят широкое применение в качестве биологически активных веществ.
В ходе проделанной работы была разработана методика синтеза [1,4]оксазепинов, конденсированных с кватернизированным имидазолиновым фрагментом, которые в дальнейшем подвергались гидролитическому раскрытию при действии водного раствора K2CO3, приводя в большинстве случаев к целевым [1,4,7]оксадиазецинонам. Кроме того, впервые было обнаружено альтернативное направление раскрытия гидратированного имидазолина, приводящее к образованию N-аминоэтильных производных. Также было показано, что N-аминоэтильные производные диареноксазепинонов могут быть перегруппированы в циклы среднего размера в более жёстких условиях.
Стоит отметить, что данный протокол применим и для формирования 11-членных лактамов, которые могут существовать в двух стабильных изомерных формах.
Перечень условных обозначений …………………………………………………………………………..4
Введение …………………………………………………………………………………………………………………6
1. Обзор литературы …………………………………………………………………………………………….10
1.1 Методы получения ди(гетеро)ареноксазепинонов …………………………………………..10
1.1.1 Получение оксазепинонов путём формирования связи C(=O)-N ………………..10
1.1.2 Получение оксазепинонов путём образования связи C-O …………………………..11
1.1.3 Получение оксазепинонов путём образования связей C-O и C(=O)-N ……….12
1.1.4 Получение оксазепинонов путём образования связей C-O и C-Nамид …………12
1.1.5 Получение оксазепинонов путём формирования связей C(=O)-N и C-Nамид .14
1.1.6 Получение оксазепинонов путём формирования связей С(=O)-N и C-C(=O)
………………………………………………………………………………………………………………………..15
1.1.7 Получение оксазепинонов путём образования связей C(=O)-N, C-O и C-
C(=O) ………………………………………………………………………………………………………………15
1.2 Методы гидролитического раскрытия имидазолинового фрагмента,
конденсированного с циклической системой ………………………………………………………16
1.2.1 Гидролитическое раскрытие в системах с циклами малого размера ………….16
1.2.2 Гидролитическое раскрытие в системах с циклами нормального размера ….17
1.2.3 Гидролитическое раскрытие в системах с циклами среднего размера ……….20
1.2.4 Гидролитическое раскрытие в системах с макроциклами …………………………21
1.3 Реакции трансамидирования …………………………………………………………………………..21
2. Обсуждение результатов …………………………………………………………………………………..27
2.1 Получение оксазепинонов ……………………………………………………………………………..27
2.2 Получение N-замещённых алифатических аминоспиртов ………………………………30
2.3 Формирование производных 1,4,7-оксадиазецинонов из оксазепинонов и N-
замещенных аминоэтанолов по реакции HIRE ……………………………………………………..31
2.4 Формирование производных [1]окса[4,8]диазациклоундецинонов из
оксазепинонов и N-замещенных аминопропанолов по реакции HIRE ……………………39
3. Экспериментальная часть ………………………………………………………………………………..47
Выводы …………………………………………………………………………………………………………………65
Благодарности ………………………………………………………………………………………………………66
Список цитированной литературы ……………………………………………………………………..67
Приложение ………………………………………………………………………………………………………….73
В последние годы среди ученых, занимающихся медицинской и
фармацевтической химией, наметился значительный рост интереса к исследованиям в
области методов получения и изучения свойств циклов среднего размера (далее ЦСР).
Структуры, в основе которых находится ЦСР, имеют четко определенную
конформацию, необходимую для связывания с целевыми рецепторами без
значительных потерь в энтропии [1]. При этом для ЦСР характерна большая гибкость
по сравнению с меньшими циклическими структурами, что дает возможность ЦСР
изменять свою конформацию, позволяя более легко связываться с рецептором. Также
в различных исследованиях показано, что ЦСР демонстрируют улучшенную
биодоступность, повышенную проницаемость через мембраны клеток и большую
метаболическую стабильность по сравнению с соответствующими линейными
аналогами [2]. Множество биологически активных природных соединений также
включают в свой состав ЦСР и макроциклические системы [3-9].
К примеру, в основе (+)-гелианана (выделен из морских губок и Spirastrella
hartmani) и (-)-оватолида (выделен из листьев Bridelia ouata) лежат 8-ми членные
кислородсодержащие циклы. (-)-Обтусенин (выделен из водорослей Laurencia obtusa)
и разинилам (алкалоид, выделенный из растения Melodinus australis) в своей
структуре имеют 9-ти членные ЦСР, а цефалоспоролид G (выделен из морских грибов
Cephalosporium aphidicola) – 10-ти членный лактон. Каркас (-)-пиренофорина
(выделен из грибов Pyrenophora avenae) состоит из 16-ти членной макроциклической
системы (рис. 1).
Рисунок 1. Примеры природных ЦСР и макроциклов
Также на сегодняшний день известен ряд синтетических и природных ЦСР и
макроциклов с выявленной биологической активностью, часть из которых нашли
применение в лечебной практике [10,11]. В частности, сульфонамидное производное
1,4-диазоцина H-0106 является ингибитором Rho-киназы [12], декурсивин –
природный алкалоид с антималярийной активностью [13], курзихалкон обладает
противораковой активностью [14], азитромицин – полусинтетический антибиотик
широкого спектра действия [15] (рис. 2).
1.Marsault E. Macrocycles as templates for diversity generation in drug
discovery //Diversity‐Oriented Synthesis: Basics and Applications in Organic Synthesis,
Drug Discovery, and Chemical Biology. – 2013. – С. 253-287;
2.Rezai T. et al. Testing the conformational hypothesis of passive membrane
permeability using synthetic cyclic peptide diastereomers //Journal of the American
Chemical Society. – 2006. – Т. 128. – №. 8. – С. 2510-2511;
3.Faulkner D. J. Marine natural products: metabolites of marine algae and
herbivorous marine molluscs //Natural Product Reports. – 1984. – Т. 1. – №. 3. – С. 251-
280;
4.Hussain A., Yousuf S. K., Mukherjee D. Importance and synthesis of
benzannulated medium-sized and macrocyclic rings (BMRs) //RSC Advances. – 2014. – Т.
4. – №. 81. – С. 43241-43257;
5.Gradillas A., Pérez‐Castells J. Macrocyclization by ring‐closing metathesis in
the total synthesis of natural products: reaction conditions and limitations //Angewandte
Chemie International Edition. – 2006. – Т. 45. – №. 37. – С. 6086-6101;
6.Yu M. et al. Synthesis of macrocyclic natural products by catalyst-controlled
stereoselective ring-closing metathesis //Nature. – 2011. – Т. 479. – №. 7371. – С. 88-93;
7.Madsen C. M., Clausen M. H. Biologically active macrocyclic compounds–
from natural products to diversity‐oriented synthesis //European journal of organic
chemistry. – 2011. – Т. 2011. – №. 17. – С. 3107-3115;
8.Unsworth W. P. et al. Direct imine acylation: Synthesis of the proposed
structures of ‘upenamide //Organic letters. – 2013. – Т. 15. – №. 2. – С. 262-265;
9.Yu X., Sun D. Macrocyclic drugs and synthetic methodologies toward
macrocycles //Molecules. – 2013. – Т. 18. – №. 6. – С. 6230-6268;
10.Driggers E. M. et al. The exploration of macrocycles for drug discovery—an
underexploited structural class //Nature Reviews Drug Discovery. – 2008. – Т. 7. – №. 7. –
С. 608-624;
11.Marsault E., Peterson M. L. Macrocycles are great cycles: applications,
opportunities, and challenges of synthetic macrocycles in drug discovery //Journal of
medicinal chemistry. – 2011. – Т. 54. – №. 7. – С. 1961-2004;
12.Sumi K. et al. IOP-lowering effect of isoquinoline-5-sulfonamide compounds
in ocular normotensive monkeys //Bioorganic & medicinal chemistry letters. – 2014. – Т.
24. – №. 3. – С. 831-834;
13.Zhang H. et al. Antimalarial agents from plants II. Decursivine, a new
antimalarial indole alkaloid from Rhaphidophora decursiva //Pharmaceutical biology. –
2002. – Т. 40. – №. 3. – С. 221-224;
14.Fu X. et al. Flavanone and chalcone derivatives from Cryptocarya kurzii
//Journal of natural products. – 1993. – Т. 56. – №. 7. – С. 1153-1163;
15.Peters D. H., Friedel H. A., McTavish D. Azithromycin //Drugs. – 1992. – Т.
44. – №. 5. – С. 750-799;
16.Sapegin A., Osipyan A., Krasavin M. Structurally diverse arene-fused ten-
membered lactams accessed via hydrolytic imidazoline ring expansion //Organic &
biomolecular chemistry. – 2017. – Т. 15. – №. 14. – С. 2906-2909;
17.Osipyan A. et al. Rare Medium-Sized Rings Prepared via Hydrolytic
Imidazoline Ring Expansion (HIRE) //The Journal of organic chemistry. – 2018. – Т. 83. –
№. 17. – С. 9707-9717;
18.Reutskaya E. et al. Rethinking Hydrolytic Imidazoline Ring Expansion: A
Common Approach to the Preparation of Medium-Sized Rings via Side-Chain Insertion into
[1.4]Oxa- and [1.4]Thiazepinone Scaffolds //The Journal of organic chemistry. – 2018. – Т.
84. – №. 4. – С. 1693-1705;
19.Parker D. et al. (ed.). Macrocycle synthesis: a practical approach. – Oxford
University Press, 1996. – Т. 2;
20.Chaudhuri P., Wieghardt K. The chemistry of 1, 4, 7-triazacyclononane and
related tridentate macrocyclic compounds //Prog. Inorg. Chem. – 1987. – Т. 35. – С. 329-
436;
21.Wieghardt K. The active sites in manganese‐containing metalloproteins and
inorganic model complexes //Angewandte Chemie International Edition in English. – 1989.
– Т. 28. – №. 9. – С. 1153-1172;
22.Wu A. J., Penner-Hahn J. E., Pecoraro V. L. Structural, spectroscopic, and
reactivity models for the manganese catalases //Chemical Reviews. – 2004. – Т. 104. – №.
2. – С. 903-938;
23.Hage R. et al. Efficient manganese catalysts for low-temperature bleaching
//Nature. – 1994. – Т. 369. – №. 6482. – С. 637-639;
24.De Vos D. E. et al. Epoxidation of terminal or electron-deficient olefins with
H2O2, catalysed by Mn-trimethyltriazacyclonane complexes in the presence of an oxalate
buffer //Tetrahedron Letters. – 1998. – Т. 39. – №. 20. – С. 3221-3224;
25.Hegg E. L., Burstyn J. N. Copper (II) macrocycles cleave single-stranded and
double-stranded DNA under both aerobic and anaerobic conditions //Inorganic Chemistry. –
1996. – Т. 35. – №. 26. – С. 7474-7481;
26.Ehmann A. et al. (1,4,7-trimethyl-1,4,7-triazacyclononane) iron (III)-mediated
cleavage of DNA: detection of selected protein-DNA interactions //Nucleic acids research. –
1998. – Т. 26. – №. 9. – С. 2086-2091;
27.Young M. J., Chin J. Dinuclear copper (II) complex that hydrolyzes RNA
//Journal of the American Chemical Society. – 1995. – Т. 117. – №. 42. – С. 10577-10578;
28.Hegg E. L. et al. Hydrolysis of double-stranded and single-stranded RNA in
hairpin structures by the copper (II) macrocycle Cu([9]aneN3)Cl2 //Inorganic chemistry. –
1997. – Т. 36. – №. 8. – С. 1715-1718;
29.Bunce R. A., Schammerhorn J. E. Dibenzo‐fused seven‐membered nitrogen
heterocycles by a tandem reduction‐lactamization reaction //Journal of heterocyclic
chemistry. – 2006. – Т. 43. – №. 4. – С. 1031-1035;
30.Yadav N. et al. Tricyclic dihydrobenzoxazepine and tetracyclic indole
derivatives can specifically target bacterial DNA ligases and can distinguish them from
human DNA ligase I //Organic & biomolecular chemistry. – 2015. – Т. 13. – №. 19. – С.
5475-5487;
31.Shi J. et al. Microwave-Assisted intramolecular ullmann diaryl etherification
as the post-ugi annulation for generation of dibenz[b,f][1,4]oxazepine scaffold //The Journal
of organic chemistry. – 2016. – Т. 81. – №. 21. – С. 10392-10403;
32.Feng J. B., Wu X. F. Oxidative synthesis of quinazolinones under metal‐free
conditions //Journal of Heterocyclic Chemistry. – 2017. – Т. 54. – №. 1. – С. 794-798;
33.Chen Y. et al. Ligand Controlled Chemoselective One-Pot Synthesis of
Dibenzothiazepines and Dibenzoxazepinones via Twice Copper-Catalyzed Cross Coupling.
– 2017;
34.Liu Y. et al. Regioselective synthesis of fused oxazepinone scaffolds through
one-pot Smiles rearrangement tandem reaction //ACS combinatorial science. – 2011. – Т.
13. – №. 5. – С. 547-553;
35.Zhang Z. et al. Cu-catalyzed one-pot synthesis of fused oxazepinone
derivatives via sp2 C–H and O–H cross-dehydrogenative coupling //Organic Chemistry
Frontiers. – 2016. – Т. 3. – №. 7. – С. 799-803;
36.Tsvelikhovsky D., Buchwald S. L. Concise palladium-catalyzed synthesis of
dibenzodiazepines and structural analogues //Journal of the American Chemical Society. –
2011. – Т. 133. – №. 36. – С. 14228-14231;
37.Wang S. et al. MeOTf-and TBD-Mediated carbonylation of ortho-arylanilines
with CO2 leading to phenanthridinones //The Journal of organic chemistry. – 2016. – Т. 81.
– №. 15. – С. 6672-6676;
38.ShenC.,WuX.F.Base-regulatedtunablesynthesisof
pyridobenzoxazepinones and pyridobenzoxazines //Catalysis Science & Technology. –
2015. – Т. 5. – №. 9. – С. 4433-4443;
39.Shen C., Neumann H., Wu X. F. A highly-efficient palladium-catalyzed
aminocarbonylation/SNAr approach to dibenzoxazepinones //Green Chemistry. – 2015. – Т.
17. – №. 5. – С. 2994-2999;
40.Yuan Y., Wu X. F. Palladium‐Catalyzed Carbonylative Synthesis of N‐
Heterocycles from 1‐Chloro‐2‐fluorobenzenes //European Journal of Organic Chemistry. –
2019. – Т. 2019. – №. 11. – С. 2172-2175;
41.Alajarín M., Vidal A., Tovar F. The consecutive [2+2] cycloaddition-ring
expansion route to diastereomeric 1, 4-diazepin-5-ones from imino-ketenimines. Alternative
intramolecular transamidation of β-lactams //Tetrahedron. – 2005. – Т. 61. – №. 6. – С.
1531-1537;
42.VanAllanJ.A.TheRearrangementof2-
Carboxymethylmercaptoimidazolidine //The Journal of Organic Chemistry. – 1956. – Т. 21.
– №. 2. – С. 193-196;
43.Campaigne E., Wani M. C. Reactions of Ethylenethiourea with α- and β-Halo
Acids and Derivatives1 //The Journal of Organic Chemistry. – 1964. – Т. 29. – №. 7. – С.
1715-1719;
44.Kushakova P. M., Ramsh S. M., Garabadgiu A. V. New data on the alkylation
of cyclic thioureas with α-halo-carboxylic acids and their esters. 1. Alkylation of ethylene
thiourea //Chemistry of Heterocyclic Compounds. – 2006. – Т. 42. – №. 2. – С. 221-226;
45.Temple Jr. D. L. et al. Substituted 6,7-dihydroimidazo[1,2-a]purin-9(4H)-ones
//Journal of medicinal chemistry. – 1980. – Т. 23. – №. 11. – С. 1188-1198;
46.Yin P. et al. Synthesis of 2, 4-diaminoquinazolines and tricyclic quinazolines
by cascade reductive cyclization of methyl N-cyano-2-nitrobenzimidates //The Journal of
organic chemistry. – 2012. – Т. 77. – №. 6. – С. 2649-2658;
47.Chou S. Y. et al. Kilogram-Scale Synthesis of a Highly Selective α1-
Adrenoceptor Antagonist (DL-028A) //Organic process research & development. – 2002. –
Т. 6. – №. 3. – С. 273-278;
48.Sherrill M. L. et al. The condensation of 4,6-dichloroquinazoline with
ethylaminoethanol and with 2-chloroethylethylamine. The formation of a tricyclic fused
ring compound1 //The Journal of Organic Chemistry. – 1954. – Т. 19. – №. 5. – С. 699-710;
49.Li Z., Undheim K. Selective mono-and 1,4-Di-N-Alkylations of 1,4,7,10-
tetraazacyclododecane //Acta Chemica Scandinavica. – 1998. – Т. 52. – №. 10. – С. 1247-
1253;
50.HeidelbergerC.etal.AmidinealsZwischenproduktebei
Umamidierungsreaktionen. 9. Mitteilung über Umamidierungsreaktionen //Helvetica
Chimica Acta. – 1981. – Т. 64. – №. 2. – С. 399-406;
51.Wang X. et al. Effect of 3d transition elements substitution for Ni in
Ni2Mn1+ xSn1-x on the phase stability and magnetic properties: A first principle investigation
//Journal of magnetism and magnetic materials. – 2014. – Т. 368. – С. 286-294;
52.Ali M. A. et al. Fe3+-exchanged clay catalyzed transamidation of amides with
amines under solvent-free condition //Tetrahedron Letters. – 2014. – Т. 55. – №. 7. – С.
1316-1319;
53.Becerra-Figueroa L., Ojeda-Porras A., Gamba-S nchez D. Transamidation of
carboxamides catalyzed by Fe (III) and water //The Journal of organic chemistry. – 2014. –
Т. 79. – №. 10. – С. 4544-4552;
54.Eldred S. E. et al. Catalytic transamidation under moderate conditions
//Journal of the American Chemical Society. – 2003. – Т. 125. – №. 12. – С. 3422-3423;
55.Pathare S. P., Jain A. K. H., Akamanchi K. G. Sulfated tungstate: a highly
efficient catalyst for transamidation of carboxamides with amines //RSC advances. – 2013.
– Т. 3. – №. 21. – С. 7697-7703;
56.Gu D. W., Guo X. X. Synthesis of N-arylcarboxamides by the efficient
transamidation of DMF and derivatives with anilines //Tetrahedron. – 2015. – Т. 71. – №.
48. – С. 9117-9122;
57.Nguyen T. B. et al. Boric acid: a highly efficient catalyst for transamidation of
carboxamides with amines //Organic letters. – 2012. – Т. 14. – №. 12. – С. 3202-3205;
58.Allen C. L., Atkinson B. N., Williams J. M. J. Transamidation of primary
amides with amines using hydroxylamine hydrochloride as an inorganic catalyst
//Angewandte Chemie International Edition. – 2012. – Т. 51. – №. 6. – С. 1383-1386;
59.Wu J. W. et al. Benzoic Acid‐Catalyzed Transamidation Reactions of
Carboxamides, Phthalimide, Ureas and Thioamide with Amines //Advanced Synthesis &
Catalysis. – 2014. – Т. 356. – №. 11‐12. – С. 2429-2436;
60.Srinivas M. et al. A metal-free approach for transamidation of amides with
amines in aqueous media //Tetrahedron letters. – 2015. – Т. 56. – №. 33. – С. 4775-4779;
61.Rasheed S. et al. Sulphuric acid immobilized on silica gel (H2SO4–SiO2) as an
eco-friendly catalyst for transamidation //RSC Advances. – 2015. – Т. 5. – №. 14. – С.
10567-10574;
62.Li G. et al. Highly chemoselective, transition-metal-free transamidation of
unactivated amides and direct amidation of alkyl esters by N–C/O–C cleavage //Journal of
the American Chemical Society. – 2019. – Т. 141. – №. 28. – С. 11161-11172.
Последние выполненные заказы
Хочешь уникальную работу?
Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!