(5R)-3-(2-Chloroacetyl)-4-methyl-5phenyl-1,3,4-oxadiazinan-2-one

The 1,3,4-oxadiazinan-2-one ring in the title compound, C(12)H(13)ClN(2)O(3), is in a distorted half-chair conformation. The phenyl and chloroacetyl groups occupy axial and equatorial positions, respectively, and lie to the opposite side of the molecule to the N-bound methyl substituent. Molecules are consolidated in the crystal structure by C-H center dot center dot center dot O interactions.

Synthesis of naturally occurring diene and trienes by Te/Li exchange on (1Z,3Z)-butyltelluro-4-methoxy-1,3-butadiene

(1Z,3Z)-Butyltelluro-o-4-methoxy-1,3-butadiene 2 was obtained by the hydrotelluration of(Z)-1-methoxy-but-1-en-3-ynes 1. The butadienyllithium 3 obtained by the Te/Li exchange reaction in the (1Z,3Z)-1-butyltelluro-4-methoxy-1.3-butadiene 2 reacted with aldehydes to form the corresponding alcohols 4a-d with total retention of configuration. The alcohols formed undergo hydrolysis, resulting in the alpha,beta,gamma,delta-unsaturated aldehydes of (E,E) configuration, which are precursors of trienes obtained from natural sources. The products of this reaction were employed in the synthesis of methyl-(2E,4E)-decadienoate 7, which is a component of the flavor principles of ripe Bartlett pears. Performing the Wittig reaction of the methyl triphenylphosphorane with the deca-(2E,4E)-dienal 5a, we were able to synthesize the undeca-(1,3E,5E)-triene 6a. This compound is a sex-pheromone component of the marine brown algae Fucus serratus, Dictyopteris plagiograma, and Dictyopteris australis. Performing the Wittig reaction of methyl triphenylphosphorane with the octa-(2E,4E)-dienal 5c, the nona-(1,3E,5E)-triene 6b was synthesized. The compound obtained is a sex-pheromone component of the marine brown alga Sargassum horneri. The octa-( 1,3E,5E)-triene 6c was easily obtained from hepta-(2E,4E)-dienal 5d by the Wittig reaction with methyl triphenylphophorane. This compound is a sex-pheromone component of the marine brown alga Fucus serratus. (C) 2010 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Probing dispersion and re-agglomeration phenomena upon melt-mixing of polymer-functionalized graphite nanoplates

A one-step melt-mixing method is proposed to study dispersion and re-agglomeration phenomena of the as-received and functionalized graphite nanoplates in polypropylene melts. Graphite nanoplates were chemically modified via 1,3-dipolar cycloaddition of an azomethine ylide and then grafted with polypropylene-graft-maleic anhydride. The effect of surface functionalization on the dispersion kinetics, nanoparticle re-agglomeration and interface bonding with the polymer is investigated. Nanocomposites with 2 or 10 wt% of as-received and functionalized graphite nanoplates were prepared in a small-scale prototype mixer coupled to a capillary rheometer. Samples were collected along the flow axis and characterized by optical microscopy, scanning electron microscopy and electrical conductivity measurements. The as-received graphite nanoplates tend to re-agglomerate upon stress relaxation of the polymer melt. The covalent attachment of a polymer to the nanoparticle surface enhances the stability of dispersion, delaying the re-agglomeration. Surface modification also improves interfacial interactions and the resulting composites presented improved electrical conductivity.

Síntese e caracterização de nanopartículas vetorizadas para células tumorais com possível aplicação na entrega controlada de fármacos

Dissertação de mestrado em Química Medicinal

Méthodologie pour la synthèse combinatoire d’azapeptides: application à la synthèse d’analogues aza-GHRP-6 en tant que ligands du récepteur CD36

Les azapeptides sont des mimes peptidiques où le carbone alpha d’un ou de plusieurs acides aminés est remplacé par un atome d’azote. Cette modification tend à stabiliser une conformation en repliement beta en raison de la répulsion électronique entre les paires d’électrons libres des atomes d’azote adjacents et de la géométrie plane de l’urée. De plus, le résidu semicarbazide a une meilleure résistance face aux protéases en plus d’être chimiquement plus stable qu’une liaison amide. Bien que les propriétés des azapeptides en fassent des mimes peptidiques intéressants, leurs méthodes de synthèses font appel à la synthèse laborieuse d’hydrazines substituées en solution. Le peptide sécréteur d’hormone de croissance 6 (GHRP-6, His-D-Trp-Ala-Trp-D-Phe-Lys-NH2) est un hexapeptide synthétique qui possède une affinité pour deux récepteurs distincts: les récepteurs GHS-R1a et CD36. Les travaux effectués au cours de mon doctorat qui seront détaillés dans cet ouvrage visent à atteindre deux objectifs: (1) le développement d’analogues du peptide GHRP-6 sélectif à un seul récepteur et (2) la mise au point d’une nouvelle méthodologie pour la synthèse combinatoire d’azapeptides. En réponse au premier objectif, la synthèse parallèle de 49 analogues aza-GHRP-6 a été effectuée et certains candidats sélectifs au récepteur CD36 ont été identifiés. L’étude de leurs propriétés anti-angiogéniques, effectuée par nos collaborateurs, a également permis d’identifier des candidats intéressants pour le traitement potentiel de la dégénérescence maculaire liée à l’âge. Une nouvelle approche pour la synthèse combinatoire d’azapeptides, faisant appel à l’alkylation et la déprotection chimiosélective d’une sous-unité semicarbazone ancrée sur support solide, a ensuite été développée. La portée de cette méthodologie a été augmentée par la découverte de conditions permettant l’arylation régiosélective de cette sous-unité semicarbazone, donnant accès à treize nouveaux dérivés aza-GHRP-6 possédant des résidus aza-arylglycines aux positions D-Trp2 et Trp4. L’élaboration de conditions propices à l’alkylation et la déprotection chimiosélective de la semicarbazone a donné accès à une variété de chaînes latérales sur l’acide aminé « aza » préalablement inaccessibles. Nous avons, entre autres, démontré qu’une chaîne latérale propargyl pouvait être incorporée sur l’acide aminé « aza ». Tenant compte de la réactivité des alcynes, nous avons ensuite élaboré des conditions réactionnelles permettant la formation in situ d’azotures aromatiques, suivie d’une réaction de cycloaddition 1,3-dipolaire sur support solide, dans le but d’obtenir des mimes de tryptophane. Sept analogues du GHRP-6 ont été synthétisés et testés pour affinité au récepteur CD36 par nos collaborateurs. De plus, nous avons effectué une réaction de couplage en solution entre un dipeptide possédant un résidu aza-propargylglycine, du paraformaldehyde et une variété d’amines secondaires (couplage A3) afin d’accéder à des mimes rigides d’aza-lysine. Ces sous-unités ont ensuite été incorporées sur support solide afin de générer sept nouveaux azapeptides avec des dérivés aza-lysine à la position Trp4 du GHRP-6. Enfin, une réaction de cyclisation 5-exo-dig a été développée pour la synthèse de N-amino imidazolin-2-ones en tant que nouveaux mimes peptidiques. Leur fonctionnalisation par une série de groupements benzyliques à la position 4 de l’hétérocycle a été rendue possible grâce à un couplage Sonogashira précédant la réaction de cyclisation. Les propriétés conformationnelles de cette nouvelle famille de composés ont été étudiées par cristallographie aux rayons X et spectroscopie RMN d’un tétrapeptide modèle. L’activité biologique de deux mimes peptidiques, possédant un résidu N-amino-4-méthyl- et 4-benzyl-imidazolin-2-one à la position Trp4 du GHRP-6, a aussi été examinée. L’ensemble de ces travaux devrait contribuer à l’avancement des connaissances au niveau des facteurs structurels et conformationnels requis pour le développement d’azapeptides en tant que ligands du récepteur CD36. De plus, les résultats obtenus devraient encourager davantage l’utilisation d’azapeptides comme peptidomimétiques grâce à leur nouvelle facilité de synthèse et la diversité grandissante au niveau de la chaîne latérale des acides aminés « aza ».

Synthesis and Transformations of a Few Nitrogen and Oxygen Heterocycles

Department of Applied Chemistry, Cochin University of Science and Technology

Studies On Developing A Facile Route For The Synthesis Of Highly Substituted Quinoline And Indole Derivatives

the thesis entitled “STUDIES ON DEVELOPING A FACILE ROUTE FOR THE SYNTHESIS OF HIGHLY SUBSTITUTED QUINOLINE AND INDOLE DERIVATIVES” portrays our attempt to revisit the mechanism of 1,3- dipolar additions with a view to establishing whether it follows a concerted pathway or a stepwise reaction sequence through the formation of a zwitterionic intermediate, which will definitely contribute to the better use of this technique. Furthermore, we propose to develop novel routes for the synthesis of quinoline and indole derivatives with predefined substitution pattern. The thesis is devided into four chapters

Synthetic strategies of new molecular paramagnetic mechanically-interlocked complexes

Supramolecular chemistry is a multidisciplinary field which impinges on other disciplines, focusing on the systems made up of a discrete number of assembled molecular subunits. The forces responsible for the spatial organization are intermolecular reversible interactions. The supramolecular architectures I was interested in are Rotaxanes, mechanically-interlocked architectures consisting of a "dumbbell shaped molecule", threaded through a "macrocycle" where the stoppers at the end of the dumbbell prevent disassociation of components and catenanes, two or more interlocked macrocycles which cannot be separated without breaking the covalent bonds. The aim is to introduce one or more paramagnetic units to use the ESR spectroscopy to investigate complexation properties of these systems cause this technique works in the same time scale of supramolecular assemblies. Chapter 1 underlines the main concepts upon which supramolecular chemistry is based, clarifying the nature of supramolecular interactions and the principles of host-guest chemistry. In chapter 2 it is pointed out the use of ESR spectroscopy to investigate the properties of organic non-covalent assemblies in liquid solution by spin labels and spin probes. The chapter 3 deals with the synthesis of a new class of p-electron-deficient tetracationic cyclophane ring, carrying one or two paramagnetic side-arms based on 2,2,6,6-tetramethylpiperidine-N-oxyl (TEMPO) moiety. In the chapter 4, the Huisgen 1,3-dipolar cycloaddition is exploited to synthesize rotaxanes having paramagnetic cyclodextrins as wheels. In the chapter 5, the catalysis of Huisgen’s cycloaddition by CB[6] is exploited to synthesize paramagnetic CB[6]-based [3]-rotaxanes. In the chapter 6 I reported the first preliminary studies of Actinoid series as a new class of templates in catenanes’ synthesis. Being f-block elements, so having the property of expanding the valence state, they constitute promising candidates as chemical templates offering the possibility to create a complex with coordination number beyond 6.

Synthese organisch-anorganischer Hybridmaterialien in Mehrkomponenten-Lösungsmittelsystemen

Die Funktionalisierung anorganischer Nanopartikel stellt einen Schlüsselschritt in der Herstellung von Nanokompositen dar. Nanokomposite erzielen ein wachsendes Interesse im Bereich der Polymer- und der Materialwissenschaften, da die Kombination mehrerer Materialien mit unterschiedlichen Eigenschaften, wie etwa die Kombination anorganischer Nanopartikel mit Polymeren, große Synergieeffekte erhoffen lässt.rnrnDer Einbau anorganischer Nanopartikel in polymere Matrixmaterialien zur Verbesserung oder Einführung mechanischer, optischer oder magnetischer Eigenschaften von Polymeren bedarf allerdings der Modifizierung der Oberfläche des anorganischen Materials, um die für die positiven Synergieeffekte essentielle Kompatibilität zwischen Füllstoff und Matrix zu erreichen.rnrnEine Vielzahl anorganischer Partikel ist bereits als wässrige Dispersion erhältlich (SiO2, Al2O3, CeO2, ZrO2, ...). Mehrkomponenten- Lösungsmittelsysteme ermöglichen den Transfer dieser Partikel in eine unpolare Umgebung und gleichzeitig deren Funktionalisierung mit amphiphilen Copolymeren. Aufgrund der reversiblen Schaltbarkeit dieser Lösungsmittelsysteme zwischen einem einphasigen und zweiphasigen Zustand werden die zu Beginn in zwei nichtmischbaren Phasen vorliegenden Reaktionspartner durch Übergang in einen einphasigen Zustand unter homogenen Bedingungen in Kontakt gebracht und durch eine erneute Phasentrennung isoliert.rnEin weiterer Vorteil dieser Lösungsmittelsysteme ist deren Tolerierung funktioneller Gruppen in den verwendeten amphiphilen Copolymeren, welche nicht in Wechselwirkung mit der Partikeloberfläche stehen. Beispielsweise können Amine in den amphiphilen Copolymeren für die Wechselwirkung der funktionalisierten Partikel mit einer Polyurethanmatrix dienen, Alkine können mittels einer 1,3-dipolaren Cycloaddition umgesetzt werden oder aber perfluorierten Seitenketten in den Seitenketten der amphiphilen Copolymere die Kompatibilisierung der funktionalisierten Partikel mit einem perfluorierten Polymer gewährleisten.

Diglycosylierte Heterocyclen als potentielle Selektinliganden

In der vorliegenden Arbeit sollten diglycosylierte Heterozyklen als Grundbausteine zur Darstellung eines Mimetikums des Tetrasaccharids Sialyl LewisX verwendet werden. Dabei standen die pharmakokinetische Stabilität sowie der möglichst einfache Zugang zu den Strukturen im Vordergrund. Außerdem sollte die nachträgliche Anbindung an eine ESL-1 Partialsequenz zum Aufbau von Glycopeptiden und deren Verknüpfung zu dendrimeren Strukturen möglich sein. rnIn einem ersten Ansatz sollten C,N-diglycosylierte Isoindolone bzw. Isochinolone aufgebaut werden. Es konnte anhand mehrerer Beispiele gezeigt werden, dass die elektrophile Cyclisierung von o-Alkinylbenzamiden mit Iod nicht die wie in der Literatur beschriebenen Lactame liefert, sondern ein Angriff des Carbonylsauerstoffs zu den entsprechenden Isobenzofuran-1(3H)-iminen bzw. 1H-Isochromen-1-iminen führt. Die Lactame können jedoch durch Reaktion der o-Alkinylbenzamide mit Tetrabutylammoniumfluorid erhalten werden.rnDie zweite Route führte durch 1,3-dipolare Cycloaddition zu 1,4 disubstituierten 1,2,3-Triazolen. Hier gelang der Aufbau eines vollständig deblockierten, mit einem Azid funktionalisierten Trisaccharid Analogons, welches durch enzymatische Sialylierung zum Sialyl LewisX Mimetikum verlängert wurde. Diese Struktur konnte in einer weiteren 1,3-dipolaren Cycloaddition mit einer ebenfalls synthetisierten, leicht abgewandelten Partialsequenz des ESL-1 zu einem Glycokonjugat umgesetzt werden. Des Weiteren gelang der Aufbau zweier teilweise deblockierter Tetrasaccharid Mimetika, wiederum durch enzymatische Elongation.rnAußerdem wurden Versuche unternommen di C-Glycoside durch samariumvermittelte Kupplung zu synthetisieren.rn

Dotierte Nanographenstreifen mit definierten Randstrukturen

Die in der vorliegenden Dissertation entwickelten organochemischen Protokolle und Konzepte erweitern die Bottom-Up-Synthese von atompräzisen Nanographenstreifen (GNR) um zwei fundamentale Bereiche. Zum einen die Dotierung der halbleitenden GNR mit Schwefel oder Stickstoffatomen und zum anderen ein Protokoll für eine lösungsbasierte Synthese von stickstoffdotierten Zickzack-Streifen.rnDie Dotierung von GNR beinhaltet die Synthese von monomeren Bausteinen bei denen, im Gegensatz zu ihren reinen Kohlenstoffhomologen, definierte Positionen am Rand mit zwei oder vier Stickstoff- beziehungsweise zwei Schwefelatomen ersetzt wurden. Die Synthese atompräziser GNR konnte mit verschiedenen experimentellen Methoden analysiert und anschaulich über STM visualisiert werden. Neben einer n-Dotierung gelang so auch erstmals eine Bottom-Up-Synthese von schwefeldotierten GNR. Eine mögliche Anwendung in der Nanoelektronik aufbauend auf dotierten GNR wurde bestätigt, indem durch Co-Polymerisation von stickstoffhaltigen mit reinen Kohlenstoffmonomeren Heteroschnittstellen zwischen dotierten und undotierten Bereichen hergestellt werden konnten. Solche Heteroschnittstellen sind fundamentale Grundlage von Dioden und damit Basis einer Vielzahl elektronischer Elemente wie Solarzellen oder Leuchtdioden.rnWährend für halbleitende GNR mit einer Armlehnen-Form ein breites Spektrum an organischen Syntheseprotokollen zur Verfügung stand, existierte zu Beginn dieser Arbeit keines für GNR mit Zickzack-Struktur. Innerhalb dieser Arbeit konnte eine Bottom-Up-Synthese zur Erschließung stickstoffdotierter GNR mit Zickzack-Randstruktur erarbeitet werden. Durch die Verwendung eines (2-Hydroxymethyl)phenylboronsäureesters werden Hydroxymethylsubsituenten entlang eines Polyphenylenrückgrats eingebaut, die nach Kondensation mit dem Stickstoffatom eine Zickzack-Kante ergeben. Innerhalb der synthetisierten Zielstrukturen kann das 9a-Azaphenalen als letztes, bislang nicht erschlossenes Isomer der Azaphenalene, als wiederkehrende Struktur, gefunden werden. Die Reaktivität der Zickzackkante konnte zudem zum Aufbau einer Vielzahl bislang unzugänglicher, polycyclischer Heteroaromaten über 1,3-dipolare Addition dieses polycyclischen Azomethin Ylides (PAMY) genutzt werden.rn

Chiral gold(I) vs chiral silver complexes as catalysts for the enantioselective synthesis of the second generation GSK-hepatitis C virus inhibitor

The synthesis of a GSK 2nd generation inhibitor of the hepatitis C virus, by enantioselective 1,3-dipolar cycloaddition between a leucine derived iminoester and tert-butyl acrylate, was studied. The comparison between silver(I) and gold(I) catalysts in this reaction was established by working with chiral phosphoramidites or with chiral BINAP. The best reaction conditions were used for the total synthesis of the hepatitis C virus inhibitor by a four step procedure affording this product in 99% ee and in 63% overall yield. The origin of the enantioselectivity of the chiral gold(I) catalyst was justified according to DFT calculations, the stabilizing coulombic interaction between the nitrogen atom of the thiazole moiety and one of the gold atoms being crucial.

Nuevos precursores de iluros de azometino para cicloadiciones 1,3-dipolares

En la presente memoria se describe la síntesis de derivados de pirrolidina, pirrolizidina e indolizidina mediante diferentes metodologías que involicruan una cicloadición 1,3-dipolar multicomponente a través de iluros de azometino generados in situ, así como el estudio cinético de esta reacción vía dos componentes. En el Capítulo I, se describen diferentes métodos de estudio cinético para la interpretación y obtención de parámetros mecanísticos de dicha reacción a partir de la información obtenida mediante Análisis Térmico y más concretamente calorimetría diferencial de barrido. En el Capítulo II, dividido en tres partes, se describe la síntesis de pirrolidinas mediante cicloadición 1,3-dipolar multicomponente (a partir de iluros de azometino) térmica y por irradiación por microondas (Parte 1), catalizada por plata(I) (Parte II) y asimétrica mediante catálisis por plata(I) y un ligando quiral (Parte III); así como la posible aplicabilidad en la síntesis de productos naturales o que presenten actividad biológica. En el Capítulo III, se describe la síntesis de pirrolizidinas mediante la cicloadición 1,3-dipolar multicomponente con iluros de azometino con y sin uso de sales de plata(I), así como un ejemplo en la construcción de un esqueleto de indolizidina siguiendo la misma metodología. Finalmente se incluyen las conclusiones junto con otro tipo de anexos como son las referencias, abreviaciones y la biografía.

Syntheses of aza analogues of kainic acid

The kainate receptors are one of the three major groups of ionotropic glutamate receptors in the mammalian central nervous system. They are so named after their most potent agonist, kainic acid (KA), a natural product isolated from the seaweed Diginea simplex. This compound shows both neuroexcitatory and excitotoxic activities, and is an important pharmacological tool for neurophysiological studies. We predict that the more synthetically accessible aza analogues of kainic acid, could act as functional mimics of KA. These could be produced by the 1,3-dipolar cycloaddition of diazoalkanes with trans glutaconate esters. ^ 1,3-Dipolar cycloadditions have been shown to produce 1-pyrazolines that isomerize into 2-pyrazolines. The 1- and 2-pyrazolines can be precursors to aza analogs of kainoids. The regioselectivity, relative stereochemistry and isomerization of the 1-pyrazolines into 2-pyrazolines have been evaluated. Reductions of the 1- and 2-pyrazolines produced aza analogs of kainoids. TMS diazomethane was used as the dipole in 1,3-dipolar cycloaddition reactions leading to aza KA analogs via 2-pyrazolines. A systematic study of cycloaddition-isomerization processes involving TMS-diazomethane and various α, β-unsaturated dipolarophiles has been undertaken. 1H-NMR monitoring of the reaction mixture compositions during the cycloaddition reaction revealed evidence of retro-dipolar cycloaddition processes. Faster formation of 4,5- trans-1-pyrazoline at the beginning of the reaction and subsequent isomerization of this product into 4,5-cis-1-pyrazoline via a retro-dipolar cycloaddition has been observed. Increased reaction time and/or reaction temperature preferentially caused the irreversible isomerization of 4,5-cis-1-pyrazoline into 4,5-cis-2-pyrazoline, which led to high yields of 4,5-cis-2-pyrazolines in the overall process. ^ Two syntheses of the 5-unsubstituted aza-kainic acid have been performed; first, via the reduction of the TMS-eliminated 2-pyrazoline from TMS diazomethane; second by the direct reduction of 1-pyrazoline with Hg/Al-amalgam. 5-Phenyl aza-kainic acid has been produced by direct reduction of 1-pyrazoline, obtained in the reaction of phenyldiazomethane and dibenzyl glutaconate, with Hg/Al-amalgam. ^ Current responses to aza kainate analogs in Aplysia whole cell buccal ganglia indicate potent neuroexcitatory activity. The repetitive exposure of neuronal cells to the 5-unsubstituted aza-kainic acid led to non-desensitizing current responses, showing both binding affinity and neuronal ion-channel activation by the synthesized agonist compound. ^