26 Mgyr Kémii Folyóirt - Közlemények Tetrhidroizokinolin-vázs vegyületek enzimes rezolválás szkszos és ármlásos kémii módszerrel SCHÖNSTIN László, FORRÓ nikő és FÜLÖP Ferenc * Szegedi Tudományegyetem, Gyógyszerkémii Intézet, ötvös utc 6., 6720, Szeged 1. Bevezetés A tetrhidroizokinolin-vázs vegyületeknek jelentős szerepük vn kémii és iológii szempontól. 1 Fontos építőelemei természeten előforduló egyes növényi lkloidoknk, mint például tumor ellenes htássl rendelkező Kriszpin A- nk, mit fodros ogáncsól (Crduus crispus) 2, vgy klikotominnk, mit Clycotome spinos nevű növényől izoláltk először. 3 A gyógyszergyártásn is fontos szerepe vn ezen enntiomertiszt vegyületeknek, hiszen egyes terápiás htássl rendelkező gyógyszermolekuláknk lpvető szerkezeti részei. Ilyen gyógyszerek például köhögéscsillpító noszkpin 4, köptető htású emetin 5, dgnt ellenes trectedin (Yondelis név ltt). 6 Az 1-metil és 1-fenil tetrhidroizokinolinoknk jelentős szerepük vn Prkinson kór és egyes neurológii etegségek kezeléséen is. 7 Tetrhidroizokinolin-vázs célvegyületeinket, zz klikotomin, homoklikotomin és kriszpin A mindkét enntiomerét ngy enntiomerfelesleggel enzimktlizált kinetikus rezolválássl terveztük előállítni. A kísérletek elvégzéséhez megfelelő intermedier (±)-1, (±)-2 és (±)-3 minolkoholokt válsztottunk kiindulási nygokként, melyek minocsoportját Boc-védőcsoporttl láttuk el, z enzimes cilezést pedig kirlitás centrumtól egy, kettő, ill. három széntomnyi távolságr lévő primer hidroxilcsoporton kívántuk elvégezni (1. ár). Az irodlomól ismert, hogy kirlitáscentrumtól tö széntomnyi távolságr levő primer hidroxilcsoportok enzimes cilezése, mind szkszos, mind folymtos ármú üzemmódn lcsony enntioszelektivitássl ( 11,6) játszódik le. 8 tetrhidroizokinolin-1-kronsv etilészter enzimes hidrolízisét, mjd z így kpott 1,2,3,4-tetrhidro izokinolin- 1-kronsv enntiomeről, z szolút konfiguráció meghtározás céljáól egy redukciós lépéssel állították elő z (R)-klikotomint (ee = 91%). 10 Az ármlásos üzemmódn végzett kísérletek npjinkn egyre ngyo teret hódítnk, 11 hiszen ezen módszer hsználtánk számos előnye vn, így reprodukálhtóság, gzdságos oldószerhsznált, rövid rekcióidő, gyorsn és egyenletesen fűthető és kompresszálhtó rendszer. 12 Az ármlásos üzemmódn lehetővé válik számos heterogén fázisú rekció megvlósítás, mihez különöző ktlizátorokt lehet hsználni: fém ktlizátort, 13 peptid 14 és nem utolsó sorn enzim ktlizátort. 15 2. Kísérleti eredmények 2.1. Kriszpin A enntiomerek szintézise A rcém kiindulási nygot z irodlomól ismert módszerrel állítottuk elő. 16 lső lépésen homovertrilmint regáltttunk γ-utirolktonnl, mjd z így kpott midon Bischler- Npierlski gyűrűzárási rekciót végeztünk. A következő lépésen gyűrűzárásól kpott 1-(3-cetoxipropil)-6,7- dimetoxi-3,4-dihidroizokino lint egy nátrium-orohidrides rekciónk lávetve kptuk meg z 1-(3-hidroxipropil)- 6,7-dimetoxi-1,2,3,4-tetrhidro izokinolint, melyet Boc védőcsoporttl védtük. A (±)-1 vegyület enzimktlizált cilezésének (2. ár) optimális rekciókörülményeinek meghtározás érdekéen előkísérleteket végeztünk, szkszos kémii módszerrel. 1. Ár. Kiindulási minolkoholok. Az enzim-ktlizált kinetikus rezolválást szkszos és ármlásos kémii módszerekkel terveztük megvlósítni. 2. Ár. A (±)-1 vegyület enzim ktlizált cilezése. Szisztemtikusn vizsgálni kívántuk továá rekciócentrum és kirlitáscentrum közötti távolság változttásánk htását z enntioszelektivitásr és rekcióseességére. Célvegyületeink közül z (S)-klikotomin enntiomertiszt formán történő előállítás ismert z irodlomól, mely szintézisút egy szimmetrikus redukciós lépést trtlmz, mit irídium(i)-(r)-binap-ftlimid komplexszel végeztek. 9 Az irodlomn szintén leírták z 1,2,3,4- * Levelező szerző. Tel.: 62/545-562; fx: 62/545-705; e-mil: fulop@phrm.u-szeged.hu. Az előkísérletek során megvizsgáltuk különöző enzimek enntioszelektivitásr és rekcióseességre gykorolt htását, mely eredményeket z 1. táláztn foglltuk össze. CAL-A (Cndid ntrctic A lipáz), AK lipáz (Pseudomons fl uorescens), PPL (sertés hsnyálmirigy lipáz),és AY lipáz (Cndid rugos) hsznált esetéen nem volt megfigyelhető rekció 1 ór után, CAL-B (Cndid ntrctic B lipáz) esetéen viszonylg gyorsn, de szelektivitás nélkül zjlódott rekció (1. sor), míg PS lipáz (Burkholderi cepci) hsznált esetéen lcsony szelektivitási érték ( < 2) volt tpsztlhtó (2. sor). 120. évfolym, 1. szám, 2014.
Mgyr Kémii Folyóirt - Közlemények 27 1. Tálázt. A (±)-1 vegyület enzimktlizált cilezésének htás rekcióseességre és z enntioszelektivitásr. Sor nzim Acil-donor (ekv.) Oldószer 1 CAL-B vinil-cetát (1,1) ipr 2 O rc. Rc. 43 1 2 PS lipáz c vinil-cetát (1,1) ipr 2 O 4 22 15 1,6 3 PS lipáz c i-propenil-cetát (1,1) ipr 2 O 8 35 19 2,2 4 PS lipáz c vinil-utirát (1,1) ipr 2 O 12 71 14 7 5 PS lipáz c vinil-deknoát (1,1) ipr 2 O 9 85 10 13 6 PS lipáz c vinil-deknoát (1,1) toluol 5 67 7 5 7 PS lipáz c vinil-deknoát (1,1) n-hexán 26 88 23 20 8 PS lipáz c vinil-deknoát (1,1) t-buome 10 95 10 43 9 PS lipáz c vinil-deknoát (1,1)[+ t 3 N, + N 2 ] t-buome 15 95 14 45 10 PS lipáz c vinil-deknoát (3)[+ t 3 N, + N 2 ] t-buome 19 96 17 59 11 PS lipáz c vinil-deknoát (4)[+ t 3 N, + N 2 ] t-buome 33 95 26 53 0,0125 M szusztrát, 30 mg ml -1 enzim, 1 ml oldószer, cil donor, 45 ºC, rekcióidő 1 h. HPLC-vel meghtározv [Chirlpk IA oszlop, eluens: n-hexán:ipa (85:15), ármlási seesség: 0,5 ml min -1, detektálás 260 nm-en]. c 20% lipázt trtlmzó, cukor jelenlétéen celitre dszoreált. Az előkísérletek következő szkszán cildonor vizsgáltot végeztünk (1. tálázt, 2-5. sorok). A viszonylg hosszú szénláncú cildonor (vinil-deknoát) hsznált esetéen z enntioszelektivitás növekedését tpsztltuk (10%-os konverziónál = 13) (5. sor). Az optimális rekciókörülmények meghtározás céljáól ipr 2 O mellett tö oldószer is kipróálásr került (5-8 sorok). Az enntioszelektivitás függvényéen ( = 43) z ipr áltl zöld oldószerként elfogdott t-buome-t válsztottuk továi előkísérletekhez. Az előkísérletek utolsó szkszán cildonor mennyiségének és dléknygok rekcióelegyhez vló hozzádásánk rekció lefutásár gykorolt htását vizsgáltuk (9-11. sorok). Három ekvivlens vinil-deknoát, t 3 N és N 2 egyidejű hsznált esetéen rekció enntioszelektivitás tová emelkedett (11. sor). Az előkísérletek során optimálisnk tlált körülmények között (PS lipáz, vinil-deknoát, t-buome, t 3 N és N 2, 45 C) (±)-1 preprtív mennyiségű rezolválását két lépésen végeztük. A kpott lkohol (R)-1 és észter (S)-4 termékeket oszlopkromtográfiás elválsztásuk után igen jó enntiomerfeleslegekkel (ee > 94%) jellemeztük. vlmint z enzimes rekcióól visszmrdó elregáltln lkohol enntiomert (R)-1 egy lépésen lkítottuk (Boc védőcsoport eltávolítás és gyűrűzárás) kívánt kriszpin A enntiomerekké (ee = 95%) (3. ár). 17 2.2. Klikotomin enntiomerek szintézise A (±)-3 homológ minolkohol enntioszelektív cilezésére korán emuttott szkszos kémii módszert folymtos ármú módszerrel kiővítve terveztük elvégezni. Az optimális körülmények meghtározás végett egy sor előkísérletet végeztünk folymtos ármú üzemmódn (4. ár). A kísérleteket egy folymtos ármú rektorn (H- Cue) végeztük No H 2 üzemmódn. A regálttni kívánt szusztrátot és regenst feloldottuk, mjd rekcióelegyet egy HPLC pump segítségével, átármoltttuk egy fűthető és kompresszálhtó fogllt helyezett enzim töltetű ktlizátor ágyon. A (±)-3 vegyületet z irodlomól ismert szintetikus úton állítottuk elő. 16c,d 4. Ár. A (±)-3 vegyület enzim ktlizált cilezése. 3. Ár. Kriszpin A enntiomerek előállítás. Az enntiomertiszt észtert (S)-4 előzetesen lkohollá lkítottuk (K 2 CO 3 ), mjd z így kpott terméket (S)-1, Az előkísérletek során megvizsgáltuk különöző enzimek htását rekcióseességre és z enntioszelektivitásr (2. tálázt. A vizsgált enzimek közül PPL lipáz nem ktlizált rekciót, CAL-A hsznált esetéen pedig nem volt szelektivitás tpsztlhtó (1. sor), AY és PS lipáz 120. évfolym, 1. szám, 2014.
28 Mgyr Kémii Folyóirt - Közlemények esetéen lcsony szelektivitási értéket kptunk (2-3. sorok). CAL-B-vel végzet kísérletek során sikerült kiváló > 200-t elérni 35%-os konverzió mellett (4. sor). 2. Tálázt. A (±)-3 vegyület enzim vizsgált. Sor nzim T ( C) 1 CAL-A c 45 rc. rc. 14 1 2 AY lipáz c 45 4 50 7 3 3 PS-IM lipáz 45 6 54 10 3 4 CAL-B 60 52 99 35 > 200 0,012 M szusztrát, 2 ekv. vinil-cetát, 80 r, 60 C, 0,1 ml min -1 ármlási seesség. HPLC-vel meghtározv [Chirlpk IA oszlop, eluens: n-hexán:ipa (85: 15), ármlási seesség: 0,5 ml min -1, detektálás 260 nm-en]. c 20% lipázt trtlmzó, cukor jelenlétéen celitre dszoreált. A kinetikus rezolválás során elérhető mximális konverzió (50%) egy kören történő elérése céljáól továi előkísérletek keretéen vizsgáltuk z oldószerek rekcióseességre gykorolt htását (3. tálázt, 1-3. sorok). t-buome-en végzett kísérletek esetéen rekcióseességének jelentős csökkenése mellett szelektivitás vártlnul = 45-re csökkent (2. sor). Toluoln végezve z cilezést kiváló enntioszelektivitást ( > 200) tpsztltunk és rekció konverziój elérte kívánt 50 %-ot (3. sor). 3. Tálázt. A (±)-3 vegyület oldószer és hőmérséklet vizsgált. Sor sz. Oldószer T ( C) 1 n-hexán 60 52 99 35 > 200 2 t-buome 60 15 95 14 45 3 toluol 60 99 99 50 > 200 4 toluol 40 92 99 48 > 200 5 toluol 25 71 99 42 > 200 0,012 M szusztrát, 2 ekv. vinil-cetát, CAL-B, 80 r, 60 C, 0,1 ml min -1 ármlási seesség. HPLC-vel meghtározv Továá vizsgáltr kerül hőmérséklet (3. tálázt, 3-5. sorok) htás z enentioszelektivitásr, hol z volt tpsztlt, hogy hőmérséklet csökkentésével rekció konverziój is csökkent. 60 C-on konverzió 50% (3. sor) volt, zonn 25 C-on ez z érték 42%-r csökkent (5. sor). Mivel z előkísérleteket folymtos ármú üzemmódn végeztük, ezért lehetővé vált megvizsgálni nyomás htását is rekcióseességre és z enntioszelektivitásr (5. ár). Atmoszférikus nyomáson végzett rekciók esetéen konverzió 38% volt szusztrát enntiomerfeleslege pedig 62%, mjd 20 r egységenként növeltük nyomást 5. Ár. A nyomás htás rekcióseességre. és zt tpsztltuk, hogy nyomás növelésével rekció konverziój és szusztrát enntiomerfeleslege is nőtt, egészen 60 r nyomásig, hol rekció elérte z 50%-os konverziót 98%-os szusztrát enntiomerfelesleg mellett. A nyomás tová növelésének már nem volt htás konverziór és z enntiomerfeleslegre. A szelektivitási érték nyomás vizsgált során végig 200 fölött volt. Az előkísérleteket 4 mg/ml (0,012 M) szusztrátkoncentráción végeztük, és mikor ezt koncentrációt ötszörösére, mjd tízszeresére növeltük, n z eseten is megmrdt z 50% konverzió melletti 200 feletti enntioszelektivitás. Az előkísérletek során kpott eredmények lpján z optimális körülmények között végeztük el grmm mennyiségű rezolválást szkszos kémii módszerrel. Így z N-Boc védett (±)-3 minolkohol enzimes úton történő cilezésével sikerült enntiomertiszt (ee = 99%) termékeket [(R)-3 és (S)-6] izolálni ngy enntio szelektivitássl ( > 200). Az így kpott enentiomertiszt termékekől egy hidrolízises lépéssel sikerült Klikotomin mindkét enntiomerét előállítni 99%-os enntiomerfelesleggel. 17 2.3. Rekciócentrum és kirlitáscentrum közötti távolság vizsgált Primer hidroxilcsoporttl rendelkező vegyületek enzimes rezolválás során rekciócentrum és kirlitáscentrum közötti távolság változás eltérő enntioszelektivitást és rekcióseességet eredményezhet. zért kriszpin A intermedier (n = 3) enntiomertiszt előállításár optimálisnk tlált rekciókörülmények között végeztünk el egy rekciósoroztot és megvizsgáltuk ezen körülmények között z enntioszelektivitásr és rekcióseességre gykorolt htását klikotomin és homoklikotomin intermedierekre esetéen (6. ár). 6. Ár. Rekciócentrum és kirlitáscentrum közötti távolság változttás. 120. évfolym, 1. szám, 2014.
Mgyr Kémii Folyóirt - Közlemények 29 A rekciósorztn (4. tálázt) z volt tpsztlt, hogy h három széntomnyi távolságr (n = 3) vn rekciócentrum kirlitáscentrumtól kkor rekció 17%-os konverzió mellett = 59 enntioszelektivitást értünk el. H ez távolság egy széntomml rövide (n = 2, homo klikotomin intermedier) rekció enntioszelektivitás 4,8-r csökken 27%-os konverzió mellett. A klikotomin intermedier estéen, mikor rekciócentrum és kirlitáscentrum közötti távolság egy széntom (n = 1) rekció nem is játszódik le z optimálisnk tlált körülmények között. irodlomól ismert úton állítottuk elő. 16c,d Az előkísérleteket folymtos üzemmódú rendszeren végeztük, kihsználv módszeren rejlő előnyöket (rövid rekcióidő). 4. Tálázt. [(±)-1-(±)-3] vegyületek enzimes rezolválás PS lipázzl. n 3 19 96 17 59 2 34 90 27 4,8 1 nincs rekció 0,0125 M szusztrát, 30 mg ml -1 PS lipáz, 1 ml t-buome, vinildeknoát [+ t 3 N, + N 2 ], 45 ºC, rekcióidő 1 h. HPLC-vel meghtározv. A rekciócentrum és kirlitáscentrum közötti távolság változttás htásánk vizsgált következő szkszán egy új rekciósoroztot végeztünk klikotomin intermedierre optimálisnk tlált rekciókörülmények között. 5. Tálázt. [(±)-1-(±)-3] vegyületek enzimes rezolválás CAL-B-vel. n 1 99 99 50 > 200 2 41 56 42 5,2 3 rc. rc. 64 1 0,012 M szusztrát, 2 ekv. vinil-cetát, CAL-B, 80 r, 60 C, 0,1 ml min -1. HPLC-vel meghtározv. en rekciósoroztn (5. tálázt) épp z ellenkezője volt tpsztlhtó, mint kriszpin A intermedierre optimálisnk tlált rekciókörülmények között, hiszen h rekciócentrum és kirlitáscentrum között egy széntomnyi távolság vn n z eseten értük el legmgs szelektivitási értéket > 200 (1. sor). Azonn h ezt távolság növekedett rekció szelektivitás is csökkent (2. és 3. sorok), egészen = 1-ig, mit Kriszpin A intermedier (n = 3) három széntmonyi távolság esetéen tpsztltunk. 2.4. Homoklikotomin enntiomerek szintézise Mivel kriszpin A és klikotomin intermedierekre z előkísérletek során optimálisnk tlált rekciókörülmények nem izonyultk megfelelőnek homoklikotomin intermedier enntiomertiszt formán történő előállítsár (7. ár), ezért egy új sor előkísérletre volt szükség. A kísérletekhez szükséges kiindulási nygokt z 7. Ár. A (±)-2 vegyület enzim ktlizált cilezése. Az előkísérleteket een z eseten is enzimvizsgálttl kezdtük. A vizsgált enzimek közül CAL-A, PS IM és PPL lipáz esetéen nem volt rekció tpsztlhtó. AK lipáz hsznált esetéen lcsony 1,6-os enntioszelektivitást mértünk (6. tálázt, 1 sor), CAL-B lipáz hsznált esetéen ez z érték 5,2 volt (2. sor). 6. Tálázt. A (±)-2 vegyület enzim és hőmérséklet vizsgált. Sor sz. zim T ( C) 1 AK lipáz 45 10 20 33 1,6 2 CAL-B 60 41 56 42 5,2 3 CAL-B 40 17 80 18 10 4 CAL-B 25 17 90 16 22 0,012 M szusztrát, 4 ekv. vinil-cetát, toluol, 80 r, 0,1 ml min -1 HPLC-vel meghtározv [Chirlpk IA oszlop, eluens: n-hexán:ipa (85: 15), ármlási seesség: 0,5 ml min -1, detektálás 260 nm-en]. Az előkísérleteket hőmérséklet vizsgálttl folytttuk z optimális rekciókörülmények meghtározás végett (6. tálázt) és hőmérséklet csökkentésének htásár rekció enntioszelektivitás nőtt, konverzió pedig csökkent (3. és 4. sorok). 7. Tálázt. A (±)-2 vegyület oldószer vizsgált. Sor sz. Oldószer 1 t-buome 7 26 21 1,8 2 n-hexán 4 5 44 1,1 3 toluol 17 90 16 22 0,012 M szusztrát, 4 ekv. vinil-cetát, CAL-B, 80 r, 60 C, 0,1 ml min -1 HPLC-vel meghtározv. Különöző oldószereken (7. tálázt) is elvégeztük rekciókt zonn legngyo szelektivitási értéket toluoln végzet kísérletek esetéen értük el (3. sor). A folymtos ármú üzemmódn végzett előkísérletek után szkszos üzemmódn folytttuk és megvizsgáltuk különöző dléknygok (ktlitikus mennyiség) htását z enntioszelektivitásr és rekcióseességre 3 C-on (8. 120. évfolym, 1. szám, 2014.
30 Mgyr Kémii Folyóirt - Közlemények tálázt). t 3 N és N 2 egyidejű hsznált esetéen értük el legjo enntioszelektivitást ( = 88). 8. Tálázt. A (±)-2 vegyület enzim ktlizált cilezéséhez hsznált dléknygok htás rekcióseességre és z enntioszelektivitásr. Sor sz. Adléknyg 1-12 96 11 55 2 LiCl 15 83 15 12 3 KCl 14 86 14 15 4 N,Ndiizopropiletilmin 41 81 34 14 5 t 3 N 22 96 19 60 6 t 3 N + N 2 30 97 24 88 0,012 M szusztrát, 30 mg ml -1 CAL-B, 4 ekv. vinil-cetát, 1 ml toluol, 3 C, rekcióidő 10 min. HPLC-vel meghtározv. Mjd ezen optimlizált prméterek között elvégeztük preprtív mennyiségű rezolválást két lépésen, melyek során jó ee-vel ( 94%) kptuk meg z minoésztert (R)-8 és z el nem regált minolkoholt (S)-2. zen termékekől z enntiomerfeleslegek csökkenése nélkül (ee 94%) tudtuk kívánt homoklikotomin mindkét enentiomerét előállítni. 17c 3. Összefogllás Optimlizáltuk klikotomin, homoklikotomin és kriszpin A intermedierjeinek folymtos és szkszos üzemmódn végzett enzimes rezolválásánk körülményeit. A preprtív mennyiségű rezolválásokt mindegyik eseten szkszos módszerrel vlósítottuk meg és termékeket ngy enntiomerfelesleggel (ee 94%) izoláltuk. Szisztemtikusn vizsgáltuk rekciócentrum kirlitás - centrumtól vló távolságánk z enntioszelektivitásr és rekcióseességére gykorolt htását, két optimlizált körülményre. PS lipáz hsznált esetén távolság csökkenése z enntioszelektivitás csökkenéséhez vezetett ( = 59 1), míg CAL-B esetén távolság növelése ered ményezte z enntioszelektivitás csökkenését ( = 200 1) Köszönetnyilvánítás A szerzők köszönetet mondnk z OTKA NK-81371, K-108943 és TÁMOP-4.2.2/A-11/1/KONV-2012-0035 támogtásáért Hivtkozások 1. () Herert, R. B. in The Chemistry nd Biology of Isoquinoline Alkloids, ds.; Philips, J. D.; Roerts, M. F.; Zenk, M. H. Springer Verlg, Berlin, Heidelerg, New York, Tokyo, 1985, pp. 213. () Chrznowsk, M.; Rozwdowsk, M. D.; Chem. Rev., 2004, 104, 3341-3370. (c) Miyzki, M.; Ando, N.; Sugi, K.; Seito, Y.; Fukuok, H.; Knemitsu, T.; Ngt, K.; Odnk, Y.; Nkmur, K. T.; Itoh, T. J. Org. Chem., 2011, 76, 534-542. 2. Zhng, Q.; Tu, G.; Zho, Y.; Cheng, T. Tetrhedron 2002, 58, 6795-6798. 3. White,. P. New Zelnd J. Sci. Tech. 1944, 25B, 137-162. 4. Al-Yhy, M. A.; Hssn, M. M. A. Anl. Profi les Drug Sust. 1982, 11, 407-461. 5. Boyd,. M.; Knight, L. M. J. Phrm. Phrmcol. 1964, 16, 118-124. 6. () Ortín, I.; González, J. F.; Cuest,.; Mngun-Grcí, C.; Peron, R.; Avendńo, C. Bioorg. Med. Chem. 2008, 16, 9065-9078. () Cuevs, C.; Frncesch, A. Nt. Prod. Rep. 2009, 26, 322-337. (c) Schwrtsmnn, G.; Brondni d Roch, A.; Mttei, J.; Lopes, R. M. xpert Opin. Investig. Drugs 2003, 12, 1367-1383. 7. Tniym, D.; Hsegw, M.; Tomiok, T. Tetrhedron: Asymmetry 1999, 10, 221-223. 8. Sni, S.; Hedenström,.; Andersson, J. Tetrhedron: Asymmetry 2007, 18, 1712-1720. 9. Morimoto, T.; Suzuki, N.; Achiw, K. Tetrhedron: Asymmetry 1998, 9, 183-187. 10. Pál, T. A.; Liljeld, A.; Knerv, L. T.; Forró,.; Fülöp, F. ur. J. Org. Chem. 2008, 5269-5276. 11. Wegner, J.; Ceyln, S.; Kirschning, A. Chem. Commun. 2011, 47, 4583-4592. 12. Wiles, C.; Wtts, P. Green Chem. 2012, 14, 38-54. 13. Flus, P.; Boros, Z.; Hornyánszky, G.; Ngy, J.; Drvs, F.; Ürge, L.; Poppe, L. Tetrhedron Lett. 2011, 52, 1310-1312. 14. Ötvös, S. B.; Mándity, I. M.; Fülöp, F. ChemSusChem 2012, 5, 266-269. 15. Tomin, A.; Hornyánszky, G.; Kupi, K.; Dorkó, Zs.; Ürge, L.; Drvs, F.; Poppe, L. Process Biochem. 2010, 45, 859-865. 16. () Lázár, L.; Fülöp, F.; Bernáth, G.; Mttinen, J. Org. Prep. Proc. 1993, 25, 91-97. () Cmpell, J. A.; Lee, W. K.; Rpoport, H. J. Org. Chem. 1995, 60, 4602-4616. (c) Fülöp, F.; Forró,.; Mrtinek, T.; Günther, G.; Sillnpää, R. J. Mol. Struct. 2000, 554, 119-125. (d) Kóor, J.; Fülöp, F.; Bernáth, G. Heterocycles 1986, 24, 2227-2231. 17. () Forró,.; Schönstein, L.; Fülöp, F. Tetrhedron: Asymmetry 2011, 22, 1255-1260. () Schönstein, L.; Forró,.; Fülöp, F. Tetrhedron: Asymmetry 2013, 24, 202-206. (c) Schönstein, L.; Forró,.; Fülöp, F. Tetrhedron: Asymmetry 2013, In Press. nzymtic resolution of tetrhydroisoquinoline derivtives in tch nd continuous-flow systems The tetrhydroisoquinoline derivtives re importnt uilding locks for lrge numer of nturlly-occurring lkloids. nntiomericlly pure tetrhydroisoquinoline derivtives with iologicl ctivity re pplied in the synthesis of severl drugs, such s the ntitumour gent trectedin (s Yondelis ), the ntitussive noscpin nd the expectornt emetin. 1-Methyl- nd 1-p henyltetrhydroisoquinoline ply significnt roles in the prevention of certin neurologicl diseses nd Prkinson s disese. A new enzymtic strtegy ws developed for the preprtion of the enntiomers of tetrhydroisoquinoline derivtives such s clycotomine [1-(hydroxymethyl)-6,7-dimethoxy-1,2,3,4- tetrhydroisoquinoline, (S)-7 nd (R)-7 ], homoclycotomine [1-(2- hydroxyethyl)-6,7-dimethoxy-1,2,3,4-tetrhydroisoquinoline, (S)-9 nd (R)-9] nd crispine A [8,9-dimethoxy-1,2,3,5,6,10hexhydrop yrrolo[2,1]isoquinoline, (S)-5 nd (R)-5]. Two of these sustnces were initilly isolted from plnts: clycotomine from Clycotome spinos nd crispine A from Crduus crispus, ut severl synthetic methods hve lso een descried. For exmple, new enzymtic dynmic kinetic resolution ws developed for the synthesis of (R)-6,7-dimethoxy-1,2,3,4-tetrhydroisoquinoline-1-croxylic 120. évfolym, 1. szám, 2014.
Mgyr Kémii Folyóirt - Közlemények 31 cid, from which (R)-clycotomine ws prepred with reltively modest ee of 91%. (S)-Clycotomine hs lso een prepred y symmetric synthesis involving ctlytic hydrogention with n iridium(i)-(r)-binap-phthlimide complex. The enzymtic resolutions of (±)-1 - (±)-3 (Scheme 1) were chieved through lipse (PS or CAL-B)-ctlysed cyltion of the primry OH group of these compounds with remote stereogenic centre. A few literture rticles deling with the possiility of the enzymtic cyltion of primry lcohols with remote stereogenic centre hve reported only low to moderte selectivity ( 11.6) nd ee vlues. In order to determine the optimum conditions for the enzymectlysed O-cyltions of (±)-1 - (±)-3, preliminry rections were performed in oth continuous-flow nd tch systems. An incutor shker ws used for the tch rections, while the continuous-flow rections were performed in flow rector (H- Cue in no H 2 mode). The continuous-flow technique hs mny dvntges, such s rpid heting nd compression, short rection time nd sfer solvents, which explins its current populrity. The continuous-flow techniques re widely pplied in heterogeneous ctlysis procedures such s ctlysis with metls or metls on ctivted chrcol, peptide ctlysis nd enzyme ctlysis. The effects of the enzyme, cyl donor, solvent, temperture nd dditive on the enntioselectivity nd rection rte were investigted in the cyltion of N-Boc-protected 1-(3-hydroxypropyl)-6,7- dimethoxy-1,2,3,4-tetrhydroisoquinoline [(±)-1] (Tle 1). The highest enntioselectivity ( = 59) ws otined in the presence of lipse PS with vinyl decnote nd ctlytic mounts of t 3 N nd N 2, in t-buome s green solvent, t 45 C (Scheme 2). After the preliminry experiments, the grm-scle resolution of [(±)-1] ws performed in two steps nd the product mino ester (S)-4 nd the unrected mino lcohol (R)-1 were otined with good ee ( 94%). The O-cylted mino ester (S)-4 ws hydrolysed to the corresponding lcohol. The deprotection nd the cycliztion of the N-Boc-protected mino lcohol enntiomers were performed in one step, which resulted in the corresponding crispine A enntiomers [(R)-5 nd (S)-5] without loss in enntiopurity (ee 94%) (Scheme 3). To prepre oth clycotomine enntiomers [(R)-7 nd (S)-7] (Scheme 4), the optimum conditions for the enzymtic resolution were determined in continuous-flow rections. In the preliminry rections, the effects of the enzyme, solvent, temperture nd sustrte concentrtion on the enntioselectivity nd rection rte were tested (Tles 2 nd 3). The use of continuous-flow system lso llows the possiility of testing the effect of pressure (Scheme 5). The optimized conditions for the enzymtic cyltion of N-Boc-protected 1-(hydroxymethyl)-6,7-dimethoxy-1,2,3,4- tetrhydroisoquinoline [(±)-3] were s follows: CAL-B s enzyme with vinyl cette s cyl donor in toluene, t 80 r, 60 C nd flow rte of 0.1 ml min -1. A smll-scle enzymtic tch rection ws performed in the presence of CAL-B with vinyl cette in toluene t 60 C in n incutor shker. After rection time of 1 h, high enntioselectivity ( > 200) ws oserved t 50% conversion. The preprtive-scle tch rection ws performed under the optimized conditions nd the resulting mino ester (S)-6 nd the unrected mino lcohol (R)-3 were otined with high ee ( 99%). The product enntiomers were further trnsformed into the desired clycotomine enntiomers (R)-7 nd (S)-7 with ee = 99%. The homoclycotomine enntiomers [(R)-9 nd (S)-9] were prepred (Scheme 7) through n enzyme-ctlysed O-cyltion of N-Boc-protected 1-(2-hydroxyethyl)-6,7-dimethoxy-1,2,3,4- tetrhydroisoquinoline. In the preliminry smll-scle experiments, the effects of the enzyme, solvent, temperture nd pressure on the enntioselectivity nd rection rte were investigted in continuous-flow system (Tles 6 nd 7) nd the effects of dditives were tested in tch rection (Tle 8). The preprtivescle resolution of [(±)-2] ws crried out in two steps in the presence of CAL-B with vinyl cette, t 3 N nd N 2 in toluene t 3 C. After hydrolysis nd deprotection, homoclycotomine enntiomers (R)-9 nd (S)-9 were otined with high ee vlues ( 94%) (Scheme 7). A systemtic study ws lso performed on the O-cyltion of mino lcohols with remote stereogenic centre [n = 3: crispine A intermedite, (±)-1, n = 2: homoclycotomine intermedite, (±)-2 nd n = 1: clycotomine intermedite, (±)-3] (Scheme 6) under the optimized conditions. In the presence of lipse PS, the enntioselectivity incresed from 1 to 59 when the distnce etween the hydroxy group nd the stereogenic centre incresed from one cron tom [(±)-3] to three cron toms [(±)-1] (Tle 4), while with CAL-B the enntioselectivity decresed from 200 to 1 when the distnce incresed from 1 to 3 cron toms (Tle 5). 120. évfolym, 1. szám, 2014.