Direct catalytic macrolactonization and application of the phase separation strategy in complex molecule synthesis

Les macrolactones sont des squelettes structuraux importants dans de nombreuses sphères de l’industrie chimique, en particulier dans les marchés pharmaceutiques et cosmétiques. Toutefois, la stratégie traditionnelle pour la préparation de macrolactones demeure incommode en requérant notamment l’ajout (super)stœchiométrique d’agents activateurs. Conséquemment, des quantités stœchiométriques de sous-produits sont générées; ils sont souvent toxiques, dommageables pour l’environnement et nécessitent des méthodes de purification fastidieuses afin de les éliminer. La présente thèse décrit le développement d’une macrolactonisation efficace catalysée au hafnium directement à partir de précurseurs portant un acide carboxylique et un alcool primaire, ne générant que de l’eau comme sous-produit et ne nécessitant pas de techniques d’addition lente et/ou azéotropique. Le protocole a également été adapté à la synthèse directe de macrodiolides à partir de mélanges équimolaires de diols et de diacides carboxyliques et à la synthèse de dimères tête-à-queue de seco acides. Des muscs macrocycliques ainsi que des macrolactones pertinentes à la chimie médicinale ont pu être synthétisés avec l’approche développée. Un protocole pour l’estérification directe catalysée au hafnium entre des acides carboxyliques et des alcools primaires a aussi été développé. Différentes méthodes pour la macrolactonisation catalytique directe entre des alcools secondaires et des acides carboxyliques ont été étudiées. En outre, la stratégie de séparation de phase en macrocyclisation en débit continu a été appliquée lors de la synthèse totale formelle de la macrolactone ivorenolide A. Les étapes-clés de la synthèse incluent une macrocyclisation par le couplage d’alcynes de Glaser-Hay et une réaction de métathèse d’alcènes Z-sélective.

Direct catalytic macrolactonization and application of the phase separation strategy in complex molecule synthesis

Les macrolactones sont des squelettes structuraux importants dans de nombreuses sphères de l’industrie chimique, en particulier dans les marchés pharmaceutiques et cosmétiques. Toutefois, la stratégie traditionnelle pour la préparation de macrolactones demeure incommode en requérant notamment l’ajout (super)stœchiométrique d’agents activateurs. Conséquemment, des quantités stœchiométriques de sous-produits sont générées; ils sont souvent toxiques, dommageables pour l’environnement et nécessitent des méthodes de purification fastidieuses afin de les éliminer. La présente thèse décrit le développement d’une macrolactonisation efficace catalysée au hafnium directement à partir de précurseurs portant un acide carboxylique et un alcool primaire, ne générant que de l’eau comme sous-produit et ne nécessitant pas de techniques d’addition lente et/ou azéotropique. Le protocole a également été adapté à la synthèse directe de macrodiolides à partir de mélanges équimolaires de diols et de diacides carboxyliques et à la synthèse de dimères tête-à-queue de seco acides. Des muscs macrocycliques ainsi que des macrolactones pertinentes à la chimie médicinale ont pu être synthétisés avec l’approche développée. Un protocole pour l’estérification directe catalysée au hafnium entre des acides carboxyliques et des alcools primaires a aussi été développé. Différentes méthodes pour la macrolactonisation catalytique directe entre des alcools secondaires et des acides carboxyliques ont été étudiées. En outre, la stratégie de séparation de phase en macrocyclisation en débit continu a été appliquée lors de la synthèse totale formelle de la macrolactone ivorenolide A. Les étapes-clés de la synthèse incluent une macrocyclisation par le couplage d’alcynes de Glaser-Hay et une réaction de métathèse d’alcènes Z-sélective.

Synthesis and biological activity of new functionalized epothilones for prodrug design and tumor targeting

Epothilones are potent antiproliferative agents, which have served as successful lead structures for anticancer drug discovery. However, their therapeutic efficacy would benefit greatly from an increase in their selectivity for tumor cells, which may be achieved through conjugation with a tumor-targeting moiety. Three novel epothilone analogs bearing variously functionalized benzimidazole side chains were synthesized using a strategy based on palladium-mediated coupling and macrolactonization. The synthesis of these compounds is described and their in vitro biological activity is discussed with respect to their interactions with the tubulin/microtubule system and the inhibition of human cancer cell proliferation. The additional functional groups may be used to synthesize conjugates of epothilone derivatives with a variety of tumor-targeting moieties.

The laulimalide family: total synthesis and biological evaluation of neolaulimalide, isolaulimalide, laulimalide and a nonnatural analogue

We herein describe in full detail the first total synthesis of the antitumor agents neolaulimalide and isolaulimalide as well as a highly efficient route to laulimalide. A Kulinkovich reaction followed by a cyclopropyl-allyl rearrangement is used to install the exo-methylene group. The C(2)-C(16) aldehyde fragment is coupled with the C(17)-C(28) sulfone fragments by a highly (E)-selective Julia-Lythgoe-Kocienski olefination to deliver the key intermediates of all three syntheses. Various conditions for the Yamaguchi macrolactonization are applied to close the individual macrocycles. Finally a carefully elaborated endgame was developed to solve the problem of acyl migration in the case of neolaulimalide. All compounds were tested against several cell lines. The cytotoxicity of neolaulimalide could be confirmed for the first time since its original isolation and it could be shown that it induces tubulin polymerization as efficiently as laulimalide.

Synthesis and Biological Activity of 7,8,9-Trideoxy- and 7 R DesTHP-Peloruside A

The stereoselective syntheses of 7,8,9-trideoxypeloruside A (4) and a monocyclic peloruside A analogue lacking the entire tetrahydropyran moiety (3) are described. The syntheses proceeded through the PMB-ether of an ω-hydroxy β-keto aldehyde as a common intermediate which was elaborated into a pair of diastereomeric 1,3-syn and -anti diols by stereoselective Duthaler–Hafner allylations and subsequent 1,3-syn or anti reduction. One of these isomers was further converted into a tetrahydropyran derivative in a high-yielding Prins reaction, to provide the precursor for bicyclic analogue 4. Downstream steps for both syntheses included the substrate-controlled addition of a vinyl lithium intermediate to an aldehyde, thus connecting the peloruside side chain to C15 (C13) of the macrocyclic core structure in a fully stereoselective fashion. In the case of monocyclic 3 macrocyclization was based on ring-closing olefin metathesis (RCM), while bicyclic 4 was cyclized through Yamaguchi-type macrolactonization. The macrolactonization step was surprisingly difficult and was accompanied by extensive cyclic dimer formation. Peloruside A analogues 3 and 4 inhibited the proliferation of human cancer cell lines in vitro with micromolar and sub-micromolar IC50 values, respectively. The higher potency of 4 highlights the importance of the bicyclic core structure of peloruside A for nM biological activity.

Total Synthesis of the GRP78-Downregulatory Macrolide (+)-Prunustatin A, the Immunosuppressant (+)-SW-163A, and a JBIR- 04 Diastereoisomer That Confirms JBIR-04 Has Nonidentical Stereochemistry to (+)-Prunustatin A

A unified total synthesis of the GRP78-downregulator(+)-prunustatin A and the immunosuppressant(+)-SW-163A based upon [1 + 1 + 1 + 1]-fragment condensationand macrolactonization between O(4) and C(5) is hereindescribed. Sharpless asymmetric dihydroxylation was used toset the C(2) stereocenter present in both targets. In like fashion,coupling of the (+)-prunustatin A macrolide amine with benzoicacid furnished a JBIR-04 diastereoisomer whose NMR spectradid not match those of JBIR-04, thus confirming that it hasdifferent stereochemistry than (+)-prunustatin A.

Total Synthesis of the Antitumor Macrolides, (+)-Brefeldin A and 4‑Epi-Brefeldin A from D‑Glucose: Use of the Padwa Anionic Allenylsulfone [3+2]-Cycloadditive Elimination To Construct Trans-Configured Chiral Cyclopentane Systems

A new synthesis of (+)-brefeldin A is reported via Padwa allenylsulfone [3+2]-cycloadditive elimination. Cycloadduct 13 was initially elaborated into iodide
27, which, following treatment with Zn, gave aldehyde 28 whose C(9) stereocenter was epimerized. Further elaboration into enoate 38 and Julia−Kocienski olefination with 5 subsequently afforded 39, which was deprotected at C(1) and O(15). Yamaguchi macrolactonization of the seco-acid thereafter afforded a macrocycle that underwent O-desilylation and inversion at C(4) to give (+)-brefeldin A following deprotection