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Einfache und ergiebige Totalsynthesen des 2-Desoxystreptamins und (▒)-Hyosamins.

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Die zur Hydrolyse (7) + (8) notwendige Druckreaktion lafit
sich durch cine Variante vermeiden, bei der statt ( 7 ) das
I
011
OH
H. Prinzhach, h i d . 85, 1107 (1973): bzw. 12. 989 (1973): S. Kogobu u. H .
Pritizhach, ibid. 87, 248 (1975) hzw. 14, 252 (1975): H. Prifirhuch. C. Knisr~r
u. H . Fritz, ibid. 87, 249 11975) bzw. 14. 253 (1975): H. Prrtrzhndi. H.-M.:
Sdiriridrv u. R . Sdnresingrr. noch unveriiffentlicht: L. Knot/!? ti. fl. Pruirhoch,
Tetrahedron Lett., irn Druck.
[4] b u r Anwendungen von 1 4 ) zur Syntliese u.a. von ir~n.~-.,Benzoltrioxid"
und cis-.,Benzoldiimin" s. R. Kellcr. Diplomarheit, Universitht Freiburg 1974:
B. G u / / ~ i i k u m pTed
,
der geplanten Dissertation, Universitit Freihurg.
[5] Friihere Synthesen: M . L. Widfrorn, S. M . Ohti ti. W J . Palglast~,J.
Amer. Chem. SOC. 72, 1724 (1950): K . H i y s u. H . Puu/seii, Chem. Ber.
89, 1152 (1956): T Suunii u. S. O y u w ~ Bull.
,
Chem. Soc. Jap. 38, 2026 (1965);
N. Kuriliara, 7: K r i r o k u w i u. M . Nokujitnn, Agr. Biol. Chem. 31. I166 (1967);
S. O ~ ~ J I I ,TU .Ihe, I / . SOMJ. K . K o i ~ r uu. T Siiumi, Bull. Chum. Sac. Jap.
40. 2405 (1967): I; W L i c h r m t h a l u . I l . Lvirrerr u. T Suorrti. Chem. Ber 100.
2383 (1967); T Simmr, S. Oguiru, if. L c h i n o ti. M. Lchrdu, Bull. Chem.
Soc. Jap. 46. 3840 (1973).
[6] K . S c l n r r s i r ~ g w .H.Fritz u. 11. P r m h u c h , Angew. Chrm. 85. I 1 I 1 (1973):
Angew. Chem. internat. Edit. 12. 994 (1973).
[7] T Siinmi. S. O g a ~ v u ,H . Uchino u. ,M. Lchidu. Bull. Chem. Soc. Jap.
46, 3x40 (I973).
[ X I Herrn Prof F. W! Lichrer~t/rrr/rrdankenwir fur eine Prohc Screptaminhexnacetat / / O h ) .
[9] Hcrrn Prof. H. Ac1wnbudi dankeii w i r fur MS-. Herrn Dr. Il. Frirr
(10)
( a ) , K = R' = H
(b)3K
19J
= K' = COCH3
Pyridazindion ( 1 2 ) (schwach gelbliche Kristalle, Fp ca. 246°C
(Zers.)) aus ( 6 a ) und Maleinsiiureanhydrid (wasserfreies
Methanol, 0"C, 10 min, anschliefiend sehr verdunnte Schwefelslure, 1 min, 50"C, 97 'x,)eingesetzt wird. Durch 5 h Erhitzen
in 5-proz. Schwefelsiiure auf i0O"C gewinnt man das Tetrol
(13) (947& Fp ca. 252°C (Zers.)), das man zuerst zu (14)
fiir Hochfeld-'H-NMR- und "C-NMR-Messungen,
f i r wertvolle Anregungen.
Herrn Dr. H . Kiirirq
Einfache und ergiebige Totalsynthesen des ZDesoxystreptamins und ( f)-Hyosamins[**]
Von Horst Prinzhrrch. Rrinhold Keller und
Reinliar-d Schwrsinyer[*l
Im Zusdnimenhang mit der Optimierung der Syntheseverfahren fur die Dibrom-epoxy-cyclohexene ( 1 ) und ( 3 ) [ ' ]
Ausgangsstoffe fur die Trioxa-tris-cr-homobenzole (,,Benzoltrioxide") (2) bzw. ( 4 ) hat sich auch ein priiparativ brauchbarer Zugang zu den Monobrom-epoxy-cyclohexenen (6) und
(7) ergeben. Diese aus Benzol in drei Schritten glatt zugiinglichen Bromide eroffnen wie ( I ) und (3) - vielversprechende
Anwendungsmoglichkciten im Bereich der inosit-ahnlichen
Naturstoffe. Hier berichten wir ubcr cinfache, an der Synthese
~
~
(Fp=218"C) hydriert (Raney-Ni, 2 0 T , 1 atm) und dann mit
wiifirigem Hydrazin zu (9) spaltet. Dieser Weg ist aber gegenuber der Reaktionsfolge ( 5 ) + ( 1 0 ) wegen der Notwendigkeit
zur Isolierung der Zwischenstufen ( h ) , ( 1 2 ) und ('13) nachteilig.
Die naheliegende direkte Hydrolyse ( 6 )4 (9) ist priiparativ
nicht realisierbar ; in alkalischer wie auch in saurer wlBriger
Losung laufen selektive Konkurrenzreaktionen ab.
Die Strukturen der Verbindungen (6)-(14) sind durch Elementaranalyse und spektroskopische Daten, die stereochemischen Details vor allem durch 'H-NMR-Entkopplungsexperimente bei 270 und 360 MHz gesichert['!
Eingegangcn am I ? . November 1974 [Z 1251
Auf Wunsch der Autoren erst jetrt \erBffentlicht
CAS-Registry-N ummcrn :
( S J : 39078-11-0 ; ( 6 0 ) : 53993-34-3 1 ( 6 6 ) : 53993-35-4
171 : 53993-36-5 ./ ( 8 ) : 53993-37-6 / 1 9 ) : 51607-70-6 /
( 1 0 0 ) : 488-52-8 1 / / O h ) : 7380-63-4 / i l l ) : 54020-25-6 /
( 1 2 ) : 53993-38-7 _I 1 / 3 1 : 53993-39-8 / 1 / 4 1 : 53993-40-1.
des Streptamins aus ( 2 ) " ' orientierte und durch hohe Ausbeuten ausgezeichnete Totalsynthesen der Antibiotika-Bausteine
2-Desoxystreptamin (13)"' und ( f)-Hyosamin ( 14)12.'1.
Bei der Umsetzung von ( 5 ) mit iiquimolaren Mengen NBromsuccinimid in CC14 fgllt ein ca. 1 :9-Gemisch von (6)
und ( 7 ) an [85-90
bei Ansatzen von einem mol; restliches
( 5 ) und mitgebildete Dibromide'll lassen sich destillativ bzw.
durch Kristallisation aus Methanol ( - 50°C) weitgehend abtrennen].
[ I ] I<. S d i i w s l r ~ g r r u. H . Prrtirhuck, Angew Chem. 84, 990 (1972): Angew.
Chcm. internat. Edit. 11, 942 (1972): E. L ' c J ~ c ~ . H.-J. A/ri,nhu<h u. C. D.
.Sorrimer/e/rl. Angew. Chcm. 84, 986 ( 1972): Angew. Chem. internat. Edit.
I / . 939 (1972).
I*]
Prof. Dr. H Prinrhach. DipLChem
[2] R. S ~ h i w s i r i g r r Dissertation.
,
Univeruitiit Freihurg 1975
["*I
Diese Arbeit wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft und
dem Fonds der Chemischcn Industrie unterstutrt. Herrn Dr. H. Fritz verdanken wir die Hochfeld-lH-NMR-Speklren.
H . Frirr u. H . P r i r i r h u d i , Angew,. Chein. 85. 1 I10 (1973):
[3] R. S~Imr.sirig~~r,
Anges. Chem. internat. Edit. 12. 993 (1973): R. Sdiiwsiriger. H. F r i i ; u.
626
R. Keller und Dipl.-Chem. R. Schwesinger
Lehrstuhl fiir Orgaiiische Chemie der Univcrsitat
7X Freihurp, AlbertsuaMe 21
Systematische Aquilibrierungsversuche zur Anreicherung
des benotigten mdo-Bromids (6) erbrachten in Acetonitril
(Katalysator Tetraathylammoniunibromid) und Aceton (Tetrapropylammoniumbromid) ein Verhlltnis (6) : ( 7 ) von ca.
6 :4. Entscheidend fur den Wert dieser Synthese sind folgende
Befunde : 1. Die Bromide (6) und ( 7 ) werden mit Trifluorper-
als Hydrogenchlorid und als Pentaacetat [ 'H-NMR (DhDMSO, 2 7 0 M H ~ )T=2.21
:
(d, N-H, J=Y Hz); 4.93 (t, 5-H,
J=IOHz); 5.14 (t. 4(6)-H, J=IOHz); 5.94 (dq, 1(3)-H, J = 10,
4.5Hz); 8.1 (s, OAc); 8.26 (s, NAc); 8.1-8.3 (m, CH2)] durch
Vergleich mit authentischen Proben identifiziert wordenL81.
(+)-Hyosamin ( 1 4 ) wird analog aus (Y) rnit Methylhydrazin in bislang ca. 70 Ausbeute gewonnen.
Fur simtliche neuen Produkte liegen korrekte Elementaranalysen vor; die Strukturen sind durch zusatzliche spektroskopische Daten (IR, %-NMR, MS) gesichert.
Eingegangen mi 20. Mai 1975 [ Z 249a]
CAS-Kegisfry-Nunimern :
151: 6253-27-6 ; ill! : 55990-87-9 II 171 : 56084-57-2 fK1 : 55990-88-0
fY! : 55990-89-1 ,' f l O i : 55990-90-4
i l l ) : 56084-58-3
" 3 ) : 2037-48-1 ' 1 / 4 1 : 6216-02-0.
I
~-
NHR
(I3), R
(I4), R
=
=
H
CII,
essigsiiure quantitativ und stereospezifisch zu den cis-Diepoxiden (10) und ( I 1 ) oxidiert. 2. (10) und ( I I) lassen sich - wie
die Allylbromide ( 1 ) / ( 3 ) und ( 6 ) / ( 7) Cquilibrieren, wobei
das Gleichgewicht in Acetonitril (und in Aceton) sehr vie1
mehr als auf der Stufe der Bromide ( 6 ) / ( 7 ) das angestrebte
Das 1 : 9-Rohgeendo-Produkt ( 1 0 ) begunstigt (ca. 9 :
misch (6)/(7) wird deshalb direkt zu ( 1 0 ) / ( 1 1 ) (ca. 1 :9)
oxidiert [ ( / l ) ,farblose Kristalle, F p = I I O T , 'H-NMR
(CDC13,270 MHz): T = 5.21 (m, 3-H, J z 1.5 Hz); 6.59 (dd, 2(4)H, J=4.0, ~ 1 . 5 H z ) ;6.80 (m. 1(5)-H); 7.21 (sd, 6,,-H,
J = 17.5 Hz); 7.45 (dt, 6,,-H, J = 17.5,3 Hz)], das endo-Brom-diepoxid (10) durch Erhitzen in Aceton/Tetrapropylammoniumbromid (5h) angereichert (ca. 9 : l ) und aus Methanol rein
isoliert [ ( l o ) , farblose Kristalle, F p = 142"C, 'H-NMR
(CDCl3,270MHz):z=5.27 (t, 3-H, J = 3 Hz); 6.58 (m, 1(5)-H);
6.64 (t, 2(4)-H, J=3, 4Hz); 7.19 (dt, 6,,-H, J=17.5, 1.5Hz);
7.72 (dt, 6,,-H, J = 17.5, 3 Hz)]'"'.
Die Umsetzung von (10) zum exo-Acetat (8) [farblose
Kristalle (Methanol), F p = 91 "C, 'H-NMR (CDC13,
270MHz): .r=4.46 (ni, 3-H, Jz1.5Hz); 6.86 (m. 1(5)-H); 6.93
(dd, 2(4)-H, J = 4 , z 1.5 Hz); 7.25 (sd, 6,,-H, J = 17.3Hz); 7.68
(dt, 6,,-H, J = 17.3,3 Hz)] gelingt mit 97 Ausbeute in AcetonLosung (56°C) mit Tetramethylammoniumacetat; eine Gleichgewichtseinstellung des reinen (10) mit ( Z l ) 1st bei der Geschwindigkeit der Reaktion und der geringen Loslichkeit de:
gebildeten Tetramethylammoniumbromids ausgeschlossen.
Zur Reindarstellung des Alkohols ( 9 ) [farblose Kristalle (Methylacetat), Fp= 82-84"CI wird (8) durch Einleiten von Ammoniak in eine methanolische Losung verseift. Fur die Einfuhrung der 1,3-cis-standigen Aminosubstituenten nach der von
Suarni et al.['] beschriebenen Methode wird das Acetat (8)
mit uberschussiger Hydrazin-Losung bei 50°C umgesetzt und
das Addukt ( l 2 ) [ ' ' ohne Isolieruiig niit Raney-Nickel zu Desoxystreptaniin ( l 3 ) hydriert [75--80% bez. auf (8)]. (13) ist
-
A n g m . . Chrrn. X7. Juhrg. 1975
N r . 17
R. Schwr~simqrru. H. P r i n z h u h . Angcw. Chem. 87, 625 (1975): Angew.
Chem. internat. Edit. 14, Nr. Y (1975): H. Priri~brrdi.R. K d l r r 11. R. S1.1rn.csinger, Angew. Cheni K7. 621 (1975): Angcw. Chenl. internat Edit. 14,
Nr. 9 (1975).
Die von M . Nokojima et al. (Liehigs Ann. Chem. M Y . 235 (1963)) iius
Kondurit F und die von D. I)ijkstro (Rcc. Trav. Chim. Pays-Bab X7.
I61 (I968)) aus 4.6-Dinitropyrogallol entwickeltcn Totnlsynthesen criniiglichen nur sehr geringe Ausheuten.
T Suumi. S. O ~ ~ u wu.o H. Sam. Bull. Chem. Soc. .Isp. 43, I843 (1970):
7: Suunii. S. O~ion.tr.N . T m r i o . ?.!. SII~JLIIYI
ti. K . RIiii4i~irt.J r . , J. Anier.
Chem. Soc. Y j . 8734 (1973).
Wir habenauch dieden Rromidcn ( 6 ) und f 7) entsprechcnden Formiatc.
Alkoholc. 4-Nitrobenzoate. 4-Nitro- und 2,4-Dinitrophenolate hergeslellt. Lediglich der tmio-Alkohol iind die em-Nitrophenolate werden
stereospe7ifisch zii den ( 1 0 ) und ( / I ) ;inalogen (,is- 1.4-Diepoxiden oxidiert. Die letzteren setzen aich mil Hydrarin unter glcichzeitiger Suhstitution der Schutrgruppe zu ( 1 2 ) um. Diescr Altcrnativwcp z u ( 1 . 1 ) ist
jedoch im LahormaBstab eindeutig unterlcgcn.
Da die Mutterlauge wieder zur Aquilibrierung cingesetzt wird. ist d ~ e s e
Trennung verlustfrei.
T Szromi, S . Oqawo. H . L ' d ~ i n o u. M . L'diido. Bull. Chein. Soc. Jap.
46. 3840 (1973): vgl. die jungst publizierte Synthese des 2.5-Didesoxystreptamins aus ri.9-1.2 :4.5-Diepoxycyclohexan: T S U U ~ I ISI . O y r n ~ ~11.
r.
Ucltino u. Y Funukr, J Org. Chem. 40, 456 (1975).
Es durftc crwartet werden. d a 8 Hydrazin i n ( X ) / ( Y ) bevormgt. wenn
nicht ausschlie8lich a n C-I C-5 iingreift. Es wird derzeit noch iiberpriift.
ob danebeii eine Addition an C-2/C-4 stattfindet.
flerrn Prof. H . P o d w n iind Herrn Prof. F. W L i 0 1 1 ~ ~ 1 1 r h odanken
1~~r
wir fur Prohen Desoxystreptamin-hydrogenchloridbzw. Dcsohystreptamin-pentaacetat.
Ergiebige Synthese des rims-Trioxa-tris-o-homobenzols (trans-,,Benzoltrioxid")[**I
Von Horst Prinzbuch, Reinhold Keller und
Rrinhard Schwesinger I'[
cis-Trioxa-tris-o-homobenzol( 1 ) hat in seiner Eigenschaft
als 1,2 : 3.4 :5,6-Trisanhydro-cis-inositin der Inositchemie
zahlreiche neuartige Synthesen ermoglicht[']. Ahnliche Anwendungen lassen sich vom truns-Trioxid (2) (1,2 : 3,4 : 5,6Trisanhydro-do-inosit) erwarten. Allerdings ist die fur (2)
bekannte"] Synthese durch thermische Umlagerung des rxoPeroxids (3) aufwendig und nicht sonderlich ergiebig.
[*] Prof. Dr. H. Prinzhach. Dipl.-Chem. R. Keller und DipILCheni. R. Schwesinger
Lchrstuhl fur Organische Chemie der Universitht
78 Freiburg, AlbertstraRe 21
[**I Diese Arbeit wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft iind
dem Fonds der Chemischen Indostrie unterstiitzt.
627
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