Esquema I. Esquema retrosintético de rac-TTX (rac-1)
Esquema 2.1.3.1. Reacción de dihidroxilación de la β-lactama 19.
La utilización de acetona como disolvente puede jugar un papel importante en el transcurso de la reacción, ya que cuando no se utiliza como disolvente, la reacción se ralentiza mucho o no tiene lugar. En este sentido, se propone la adición reversible del enol de la acetona al carbonilo de la β-lactama 19, promovida por la 4-metilmorfolina que se genera en el medio de reacción, formando un alcohol alílico que activa sus dobles enlaces para la dihidroxilación.
Adolfsson, H. Synthesis 2006, 1725-1756. Kolb, H.C.; VanNieuwenhze, M.S.; Sharpless, K.B.
Chem. Rev. 1994, 94, 2483-2547.
30 Para la utilización de NMO como cooxidante estequiométrico en reacciones de dihidroxila-
ción catalizadas con OsO4 (conocido como proceso Upjohn), ver: (a) Eames, J.; Mitchell, H. J.;
Nelson, A.; O′Brien, P.; Warren, S.; Wyatt, P. J. Chem. Soc., P. T. 1 1999, 1095-1104. (b) Van Rheenen, V.; Kelly, R.C.; Cha, D.Y. Tetrahedron Lett. 1976, 23, 1973-1976.
31 Proceso Upjohn. Ver: Van Rheenen, V.; Kelly, R.C.; Cha, D.Y. Tetrahedron Lett. 1976, 23,
1973-1976.
32a) La reacción se da por terminada en tres horas, a pesar de que queda algo de sustrato de
partida sin reaccionar, ya que cuando se prolongó el tiempo de reacción se observó la desaparición del 1,2-diol 20 por TLC. Tras su posterior aislamiento y purificación se obtuvo el 1,2-diol racémico 20 como un sólido blanco con un rendimiento del 56% y un e.d. 98%. b) Otras condiciones de dihidroxilación que se ensayaron, variando el cooxidante, el número de equivalentes de éste o el disolvente, fueron: a) OsO4 (6%) y NMO (1-4 equiv.) en acetona/agua
[5:1]; b) OsO4 (6%) y NMO (2.2 equiv.) en acetona/agua [5:1]; c) OsO4 (2%), NMO (2 equiv.)
y piridina (1 equiv.) en acetona/agua [3:1]; y d) OsO4 (2%), NMO (1.2 equiv.) y PhB(OH)2 g
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La asignación estructural del 1,2-diol 20 se realizó en función de sus datos espectroscópicos (Figura 2.1.3.1).33
Figura 2.1.3.1. Selección de datos espectroscópicos de 1H-RMN y 13C-RMN del 1,2-diol 20.
En el espectro de 1H-RMN, los protones del metileno bencílico, que en la β-lactama 19 aparecían como un singlete, se muestran como un sistema AB cuyas partes A y B se encuentran a 5.02 y 4.92 ppm (JAB = 11.2 Hz). Por otra parte, los
dobletes aparentes centrados a 3.14 y 2.75 ppm se asignaron al sistema AB (JAB =
14.4 Hz) constituido por los protones metilénicos de la -lactama (se propone que H-3 aparece más desapantallado que H-3′ debido posiblemente a su proximidad al grupo hidroxilo de la posición C-5).
En el espectro 13C-RMN, además de los dos carbonos olefínicos a 131.1 ppm (C-8) y 146.6 ppm (C-9), se observan dos señales a 74.0 y 76.0 ppm que se asignan a los carbonos C-5 y C-6 respectivamente.
En el espectro IR, aparece una banda ancha e intensa a 3429 cm-1 atribuida a la tensión O-H de los hidroxilos.
33 La asignación de las señales de RMN del 1,2-diol 20 está apoyada en los siguientes
experimentos bidimensionales: COSY, HSQC, HMBC y NOESY. Los espectros se realizaron empleando CD3OD como disolvente debido a la baja solubilidad del 1,2-diol 20 en CDCl3.
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La estereoquímica relativa de los centros C-5 y C-6, junto a la conformación mayoritaria del anillo de ciclohexenona en disolución, se determinaron mediante el análisis de las constantes de acoplamiento y experimentos NOE (Figura 2.1.3.2).
H-5, H-6 2.9 H-5, H-9 1.2 H-8, H-9 10.0 H-3, H-3' 14.4 H-a, H-b Ja,b (Hz) OHax H5ec H6ax OHec H9 H8 O N O H3 H3' O Ph
Figura 2.1.3.2. Relación de constantes de acoplamiento y NOEs (en color rojo) más
significativos del 1,2-diol 20.
El protón H-5, además de tener una constante de acoplamiento tipo gauche (2.9 Hz) con H-6, presenta una constante de acoplamiento a larga distancia con el protón H-9 (Jw = 1.2 Hz), lo cual implica que se encuentra en una posición ecuatorial. Por otra parte, el NOE que presenta el protón H-3 de la -lactama con H-5 (no observado para H-6), así como la existencia de NOEs entre los protones aromáticos del fenilo y los del ciclohexeno (especialmente con H-6 y, en menor medida, con H-5), indican la orientación axial de H-6 por la cara de la molécula (Figura 2.1.3.2).
De estos datos espectroscópicos se deduce que la ciclohexenona presenta una conformación mayoritaria tipo semisilla 5H
6 en la que los grupos hidroxilos sobre los carbonos C-5 y C-6, se encuentran en disposición axial y ecuatorial, respectivamente, ambos en anti con respecto al nitrógeno.
Proponemos que la conformación mayoritaria del 1,2-diol 20 en disolución es aquella en la que el sustituyente bencilo se encuentra ocupando la cara del anillo de ciclohexenona. Esta conformación está estabilizada por la
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presencia de una interacción C-H... aromático34 entre el enlace C(6)-H(6) y el fenilo (Figura 2.1.3.3).35 El hecho de que los protones del metileno bencílico aparezcan como un sistema AB (AB = 0.10 ppm)36 en el espectro de 1H-RMN,
que sugiere la presencia de un rotámero predominante, apoyaría dicha propuesta.
O OHax H6ax OHec H5ec N O H9 H8 H H O OH OH N O O 5 6 O
Figura 2.1.3.3. Interacción C-H... aromático propuesta para el 1,2-diol 20.
La existencia de una interacción - intramolecular entre la ciclohexadienona y el anillo aromático del sustituyente bencilo, presumiblemente favorecerá que la reacción de dihidroxilación transcurra de forma diastereoselectiva por la cara de la molécula, menos impedida estéricamente y anti al nitrógeno alílico que activa el doble enlace. El grupo benciloxi de la - lactama 19, permanece el tiempo suficiente por la cara como para impedir la aproximación del oxidante por esta cara.
34 Para algunos estudios sobre las interacciones C-H..., ver: (a) Nishio, M. Tetrahedron 2005, 61, 6923-6950. (b) Nishio, M.; Umezawa, Y.; Hirota, M.; Takeuchi, Y. Tetrahedron 1995, 51,
8665-8701. (c) Nishio, M.; Hirota, M. Tetrahedron 1989, 45, 7201-7245. (d) Meyer, E.A.; Castellano, R.K.; Diederich, F. Angew. Chem. Int. Ed. 2003, 42, 1210-1250. (e) Muraki, M.
Protein Peptide Lett. 2002, 9, 195-209. (f) Bogdanovic, G.A.; Medakovic, V.; Milcic, M.K.;
Zaric, S.D. Int. J. Mol. Sci. 2004, 5, 174-185. (g) Tóth, G.; Murphy, R.F.; Lovas, S. Protein
Engineering 2001, 14, 543-547.
35 En el espectro 1H-RMN, el desapantallamiento esperable para H-6 debido a su orientación
axial se ve disminuido por el efecto apantallante del anillo aromático.
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De ahora en adelante, para los protones que constituyan un sistema AB se representará con ΔAB la diferencia de desplazamiento químico de 1H-RMN entre las correspondientes partes A
y B del sistema (asignando la letra A al núcleo que resuena a campo más bajo). Los valores de ΔAB se calcularán según el siguiente criterio: AB = A - B.
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Además, proponemos que las interacciones entre el par de electrones del N con el H del bencilo son desestabilizantes, mientras que las interacciones - intramolecular entre la ciclohexadienona y el anillo aromático del sustituyente bencilo son estabilizantes. Por ello, la presencia del grupo bencilo por la cara e interaccionando con el doble enlace más rico en electrones, favorece la dihidroxilación del doble enlace más deficiente en electrones por la cara α.
El moderado rendimiento en la dihidroxilación de la -lactama 19 puede deberse a un proceso de β-eliminación del hidroxilo (C(5)-OH). Este proceso estaría favorecido por la disposición anti que presenta el C(5)-OH con respecto al protón ácido H-6, en α al carbonilo, en la conformación 5H6 de su anillo de ciclohexanona.
2.1.4. Protección del diol 20 con el grupo bifuncional TIPDS37
La reacción del 1,2-diol 20, TIPDSCl2 e imidazol en DMF, después de 18 horas a temperatura ambiente y tras purificación del crudo de reacción en columna,38 dió lugar a la ciclohexenona 6 como un sólido blanco con un rendimiento de 89%. (Esquema 2.1.4.1).
37 El grupo TIPDS es un grupo protector basado en silicio bifuncional, voluminoso y bastante
estable frente a medios ácidos y básicos, que es utilizado para proteger 1,2- y 1,3-dioles. (a) Greene, T.W.; Wuts, P.G.M. Protective Groups in Organic Synthesis; Wiley-Interscience: New York, 2007; p.p. 356-360. (b) Para el primer ejemplo de protección de dioles con
TIPDSCl2, ver: Markiewicz, W.T. J. Chem. Res. Synop. 1979, 24-25. (c) Como ejemplo de
protección simultánea de dos hidroxilos secundarios con el grupo TIPDS, ver: Schaumberg, J. P.; Hokanson, G. C.; French, J. C. J. Org. Chem. 1985, 50, 1651-1656;Verdegaal, C.H.M.; Jansse, P.L.; De Rooij, J.F.M.; Van Boom, J.H. Tetrahedron Lett. 1980, 21, 1571-1574.
38 El ciclohexenona 6 se aísla siguiendo el procedimiento habitualmente empleado para este
tipo de reacciones de sililación: Tras tratar la mezcla de reacción con agua y extraerla con AcOEt; la fase orgánica se lava sucesivamente con CuSO4 sat. y NaCl sat.
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