Hợp chất trung gian chìa khóa azide 1 được tổng hợp theo sơ đồ sau:
PFL, vinylOAc LAH THF
tBuPh2SiCl imidazole DMF NH3/MeOH
O O
O
Cl
Cl
h EtOAc
O O
O Cl
Cl
O O
O Zn
AcOAc
OH
OH
OH
OAc OTBDPS
OAc OTBDPS
OH MsCl Et3N
OTBDPS
OMs
NaN3 DMF
OTBDPS
N3 1
2 3 4
6 5 7
8
19
cis-Cyclobut-3-ene-1,2-dicarboxylic anhydride 3 có thể được tổng hợp bởi phản ứng quang hóa cộng hợp đóng vòng [2+2] giữa acetylene và maleic anhydride.
Phản ứng này đi từ các nguyên liệu rẻ tiền, tuy nhiên điều kiện phản ứng tương đối khắc nghiệt. Hệ phản ứng cần được chiếu đèn UV với công suất cao (1000 W) để giảm thời gian phản ứng và thực hiện ở nhiệt độ thấp (-60 0C). Để duy trì điều kiện này trong thời gian nhiều giờ là rất khó khăn và nguy hiểm. Khi bộ phận làm lạnh không đạt hiệu quả cần thiết hay có trục trặc nhỏ nhiệt độ của hệ phản ứng sẽ tăng lên rất nhanh, hệ quả là dung môi bị cháy và làm nổ hệ phản ứng.
Gần đây, Huet và các cộng sự đã hiệu chỉnh phương pháp trên để có thể thực hiện ở điều kiện êm dịu hơn. Thay vì đi từ acetylene, 1,2-dichloroethene được sử dụng làm chất đầu. Theo phương pháp này, phản ứng quang hóa cộng hợp đóng vòng [2+2]
của 1,2-dichloroethene và acide maleic được thực hiện khi chiếu đèn UV 400 W tại nhiệt độ phòng, hệ thống đèn được làm mát bằng nước [18]. Trong phản ứng này, cả hai đồng phân Z- và E-1,2-dichloroethene có thể được sử dụng. Sản phẩm tạo ra là hỗn 3 đồng phân 2.
Cả 3 đồng phân đều được khử với Zn hoạt hóa để thu được cis-Cyclobut-3- ene-1,2-dicarboxylic anhydride 3 [18].
Diol 4 thu được khi khử anhydride 3 bằng LiAlH4 trong THF. THF được làm khan bằng Na kim loại và chuyển tiếp luôn sang hệ phản ứng trong môi trường khí Ar. Phản ứng xảy ra toàn lượng. Muối vô cơ tạo ra sau khi thêm KOH được rửa
20
nhiều lần bằng diethyl ether và diclomethane, dịch rửa được kiểm tra để chắc chắn chất đã được rửa ra hết. Sản phẩm thu được tương đối tinh khiết, không cần tinh chế thêm.
Diol 4 được acetyl hóa chọn lọc nhóm hydroxyl gắn với carbon có cấu hình R bằng vinyl acetate. Phản ứng được xúc tác bởi enzyme lipase Pseudomonas fluorescens. Phản ứng được Huet và các cộng sự khảo sát ở nhiều điều kiện khác nhau [1]. Phản ứng xảy ra tốt ở 4 0C với hiệu suất 85% và 92% ee. Khi nhiệt độ phản ứng hạ thấp, cả hiệu suất phản ứng và ee đều tăng tuy nhiên thời gian phản ứng tăng. Tại 0 0C, hiệu suất phản ứng là 97% với 98% ee sau 9 h; tại -15 0C, hiệu suất phản ứng là 97% với 98,5% ee sau 19 h. Kết quả tốt nhất thu được khi phản ứng được thực hiện tại -25 0C sau 20,5 h với 97% hiệu suất và 98,5% ee. Phản ứng phải dừng lại ngay khi phát hiện vết sản phẩm diacetyl được tạo ra (kiểm tra bằng TLC). Nếu phản ứng tiếp tục, ee của sản phẩm giảm do enzyme PFL cũng xúc tác cho phản ứng thủy phân nhóm ester gắn với carbon có cấu hình R của diacetat được tạo ra.
Sản phẩm acetate 5 tạo ra cần được giữ ở nhiệt độ thấp, do ở nhiệt độ phòng, có hiện tượng chuyển nhóm acetyl giữa 2 nhóm hydroxy. Khi một lượng mẫu acetate 5 với 86% ee được giữ ở nhiệt độ phòng sau 17 ngày ee giảm xuống còn 71% [1].
Với điều kiện phòng thí nghiệm cho phép, chúng tôi thực hiện phản ứng ở - 10 0C (làm lạnh bằng đá muối). Phản ứng kết thúc sau 16h (kiểm tra bằng bản mỏng). Acetate 5 thu được dưới dạng dầu không màu, có mùi đặc trưng, 24[α]D = - 8,5 (c = 2, CHCl3). Lit.[1] 20[α]D = -8,9 (c = 2, CHCl3) cho mẫu 98% ee.
21
Nhóm hydoxy còn lại được bảo vệ bằng TBDPS, tiếp đó nhóm acetyl được loại bỏ bằng NH3/MeOH. Cả hai phản ứng này được thực hiện dễ dàng với hiệu suất cao. Nhóm hydroxy được chuyển thành nhóm đi ra dễ hơn, mesylate 8, sau đó thực hiện phản ứng thế với NaN3 để thu được hợp chất trung gian chìa khóa azide 1.
Cấu trúc của hợp chất này được khẳng định bằng phổ cộng hưởng từ hạt nhân và phổ khối.