DE102015203116B4

DE102015203116B4 - Symmetrische Cycloalkine

Info

Publication number: DE102015203116B4
Application number: DE102015203116.0A
Authority: DE
Inventors: Thorsten Berg; Corinna Gröst
Original assignee: Universitaet Leipzig
Current assignee: Universitaet Leipzig
Priority date: 2015-02-20
Filing date: 2015-02-20
Publication date: 2018-04-05
Anticipated expiration: 2035-02-21
Also published as: DE102015203116A1; WO2016131946A1

Abstract

Symmetrisches Cycloalkin der allgemeinen Formel (I) oder (II):wobei – X ist H, Halogen, -CN oder CF3, – Y ist CH, CR2 oder N, – Y' ist CH2 oder C(R2)2, wobei der Rest R2 ausgewählt ist aus H, -CH3, -CH2F, -CHF2, -CH2OH, -CF3, -CN, -Halogen, -COORx, -CORx und Rx, xwobei der Rest R H, ein gegebenenfalls verzweigter C1 bis C10-Alkylrest, Pivaloyloxymethyl (= CH2-O-CO-tBu) ist, – R ist H, ein gegebenenfalls substituierter und/oder verzweigter C1-10-Alkylrest bzw. C1-9-Polyether-Rest, insbesondere substituiert mit -OH oder -Halogen,wobei – o und p eine ganze Zahl von 1 bis 10 ist, aber in Summe maximal 15, – A und B unabhängig voneinander ausgewählt sind aus Carboxyl, Carbamoyl, Carbonat, Carbamid, Carbamat, Urea und Thioester, – R1 ist H, ein gegebenenfalls substituierter und/oder verzweigter C1-10-Alkylrest, ein gegebenenfalls substituierter und/oder verzweigter C1-10-Polyether-Rest, ein gegebenenfalls substituierter und/oder polyzyklischer C5 bis C35-Arylrest, insbesondere ausgewählt aus der Gruppe Phenyl-, Biphenyl-, Naphthalinyl-, Benzophenon-, Benzylbenzol-, Fluorenyl- und Triphenylmethan-Rest, oder ein gegebenenfalls polyzyklischer und/oder substituierter Fünfring- oder Sechsring-C5 bis C15-Heterozyklus, insbesondere ausgewählt aus der Gruppe Dibenzofuran-, Xanthen-, Carbazol-, Phenothiazin und Boron-dipyrromethen-Rest und wobei die Substituenten bevorzugt ausgewählt sind aus -F, -Cl, -NO2, -NH2, -COOH, -CN und -CF3.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Konzeption und die Synthese symmetrischer Cycloalkine sowie ein Verfahren zur Herstellung von fünfgliedrigen Cycloalkenen in einer 1,3-dipolaren Cycloaddition der erfindungsgemäßen Cycloalkine mit einer 1,3-dipolaren Verbindung.
Die Huisgen-Cycloaddition ist eine 1,3-dipolare Cycloaddition eines Dipolarophils mit einer 1,3-dipolaren Verbindung zu einem 5-gliedrigen Heterocyclus. Diese Reaktion erfordert entweder erhöhte Temperaturen oder den Zusatz von Kupferionen, die jedoch auf menschliche und tierische Zellen toxisch wirken. Einen Ausweg bietet die Verwendung zyklischer Alkine mit Ringgrößen von 7, 8 und 9 Atomen im Ring. Diese weisen eine so große Ringspannung auf, dass sie mit Aziden auch in Abwesenheit von Kupferionen bereits bei Raumtemperatur in einer ringspannungsvermittelten [3 + 2] Cycloaddition reagieren.
Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl von Cycloalkinen bekannt. Aufgrund der Geometrie bekannter Cycloalkine entstehen bei einer Cycloadditionsreaktion dieser mit dipolaren Verbindungen stets isomere Mischungen der entsprechenden 5-gliedrigen Heterocyclen.
So offenbaren bspw. Friscourt et al. (2012) folgende trizyklische Cycloalkine:
Derartige trizyklische Cycloalkine sind aufgrund der Position des Restes R in der Regel nicht spiegelsymmterisch.
Die US 2006 110782 A1 offenbart eine Verbindung der Formel:
wobei X und X‘ unabhängig voneinander H, ein Halogen oder -(CH₂)_n-W-(CH₂)_m-Z ist, wobei n + m = 1–4, W ist O, N oder S und Z ist -NO₂, -CN oder Halogen ist,
wobei Y entweder H ist oder eine funktionelle Gruppe, die für die Modifikation mit organischen Resten benutzt werden kann.
Für die Modifizierung von Biomolekülen unter physiologischen Bedingungen kann dieses in einer Cycloadditionsreaktion mit einem Azid zum entsprechenden Triazol umgesetzt werden. Aufgrund der Verankerung der funktionellen Gruppe R₁Y auf ausschließlich einer Seite des Ringsystems entstehen regioisomereTriazole.
Das Bicyclononin BCN bildet in der Reaktion mit Aziden zwar keine Regioisomere, aber Stereoisomere. Mit achiralen Aziden werden Enantiomere gebildet, mit chiralen Aziden Diastereomere. (J. Dommerholt, S. Schmidt, R. Temming, L. J. Hendriks, F. P. Rutjes, J. C. van Hest, D. J. Lefeber, P. Friedl and F. L. van Delft, Angew. Chem. Int. Ed., 2010, 49, 9422–9425.)
Eine Publikation von I. Kii et al. (Org. Biomol. Chem. 2010, 8, 4051–4055) offenbart die Cu(I)-katalysierte [3 + 2] Cycloaddition von C2-symmetrischen Cycloalkinen mit Aziden, die als 1,3 dipolare Verbindung agieren. Dabei entstehen sowohl symmetrische als auch unsymmetrische Reaktionsprodukte. Ziel der Arbeit ist der Nachweis der prinzipiellen Durchführbarkeit der „Doppel-Klick“-Reaktion zwischen einem Cyclodiin und zwei Äquivalenten des entsprechenden Azids, die eine spätere Einführung von Biomolekülen oder Farbstoffen in das Ringsystem ermöglichen soll.
In einer Publikation von C. G. Gordon et al. (J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 9199–9208) wird u.a. die 1,3-dipolare Cycloaddition von Cyclooktinen mit Aziden ohne den Einsatz von Cu-basierten Katalysatoren beschrieben. Es wird, neben anderen offenkettigen symmetrischen Alkinen, ein unsubstituiertes, symmetrisches Cycloalkin ohne jegliche Funktionalisierung, als Ausgangsstoff offenbart, welches sich ohne Bildung von isomeren Strukturen umsetzen lässt.
Es bestehen daher ein ausgeprägtes Interesse und ein großer Bedarf an symmetrischen Cycloalkinen, die bei einer Cycloadditionsreaktion mit einer 1,3-dipolaren Verbindung zu einem isomerenfreien Produkt führen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, neue Cycloalkine bereitzustellen, die bei einer Cycloadditionsreaktion zu isomerenfreien Produkten führen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein symmetrisches Cycloalkin der allgemeinen Formel (I) oder (II) gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch ein symmetrisches, bizyklisches Cycloalkin der allgemeinen Formel (I) oder (II):
wobei die Variablen wie folgt definiert sind:

– X ist H, Halogen, -CN oder CF₃,
– Y ist CH, CR² oder N,
– Y' ist CH₂ oder C(R²)₂, wobei der Rest R² ausgewählt ist aus H, -CH₃, -CH₂F, -CHF₂, -CH₂OH, -CF₃, -CN, -Halogen, -COOR^x, -COR^x und R^x, wobei der Rest R^x ausgewählt ist aus H, einem gegebenenfalls verzweigten C₁ bis C₁₀-Alkylrest, Pivaloyloxymethyl (= CH₂-O-CO-tBu)
– R ist H, ein gegebenenfalls substituierter und/oder verzweigter C_1-10-Alkylrest bzw. C_1-9-Polyether-Rest, insbesondere substituiert mit -OH oder -Halogen,
wobei die Variablen die folgende Bedeutung aufweisen:
– o und p eine ganze Zahl von 1 bis 10 ist, aber in Summe maximal 15,
– A und B unabhängig voneinander ausgewählt sind aus Carboxyl, Carbamoyl, Cabonat, Carbamid, Carbamat, Urea und Thioester,
– R¹ ist H, ein gegebenenfalls substituierter und/oder verzweigter C_1-10-Alkylrest, ein gegebenenfalls substituierter und/oder verzweigter C_1-10-Polyether-Rest, ein gegebenenfalls substituierter und/oder polyzyklischer C₅ bis C₃₅-Arylrest, insbesondere ausgewählt aus der Gruppe Phenyl-, Biphenyl-, Naphthalinyl-, Benzophenon-, Benzylbenzol-, Fluorenyl- und Triphenylmethan-Rest, oder ein gegebenenfalls polyzyklischer und/oder substituierter Fünfring- oder Sechsring-C₅ bis C₁₅-Heterozyklus, insbesondere ausgewählt aus der Gruppe Dibenzofuran-, Xanthen-, Carbazol-, Phenothiazin und Boron-dipyrromethen-Rest und wobei die Substituenten bevorzugt ausgewählt sind aus -F, -Cl, -NO₂, -NH₂, -COOH, -CN und -CF₃.

Vorteilhaft ist das erfindungsgemäße Cycloalkin in der Längsachse symmetrisch und weist bezogen auf die (gedachte) Achse von Alkin (-C≡C-) zu N-R (= Hauptdrehachse) C₂-Symmetrie auf. Die Angabe der C₂-Symmetrie bezieht sich entweder auf eine bevorzugte Konformation oder auf einen möglichen konformationellen Übergangszustand.
Überraschend wurde dabei gefunden, dass bei einer Cycloadditionsreaktion zwischen einer dipolaren Verbindung und dem erfindungsgemäßen Cycloalkin aufgrund dessen symmetrischer Geometrie in einer bevorzugten Konformation oder in einem angenommenen konformationellen Übergangszustand (C₂-Symmetrie) keine Isomeren entstehen können. Es entstehen daher erstmals immer nur isomerenfreie (d.h. chemisch-einheitliche) Substanzen.
Vorteilhaft ist das erfindungsgemäße Cycloalkin dazu prädestiniert, als Reagens in der Wirkstoffforschung zur intrazellulären Synthese großer bioaktiver Substanzen, die isomerenfrei sind, aus zwei Komponenten eingesetzt zu werden.
Bevorzugt weist der Rest R² unter Beachtung der Sterik einen -I und/oder -M-Effekt auf, wodurch die erfindungsgemäßen Cycloalkine vorteilhaft stabilisiert sind. Dabei verringern die elektronenziehenden Substituenten in der 2,5 Position des Pyrrolrings die Elektronendichte des Pyrrols, wobei die Reaktivität gegenüber Elektrophilen gesenkt wird. Dadurch erhöht sich die Stabilität der Substanzen, insbesondere der Vorläufersubstanzen. Bevorzugt weist der Rest R² einen -I und/oder -M-Effekt auf und ist ausgewählt aus -CF₃, CH₂F, -CHF₂, -CN, -F, -Cl, -COOR^x und -COR^x, besonders bevorzugt ist der Rest R² ausgewählt aus -CF₃, CH₂F, -CHF₂, -CN, -F und -COOR^x. Bevorzugt ist der Rest R^x ein sterisch anspruchsloser, kleiner Substituent ausgewählt aus H, einem gegebenenfalls verzweigten C₁ bis C₄-Alkyl- oder C₁ bis C₄-Etherrest.
Bevorzugt ist der Rest R ein sterisch anspruchsloser, kleiner Substituent ausgewählt aus H, einem gegebenenfalls verzweigten C_1-5-Alkyl- oder C₁ bis C₄-Etherrest. Insbesondere können Cycloalkine der allgemeinen Formel (I) oder (II), bei denen R H, ein gegebenenfalls NH₂-, COOH-, oder OH-funktionalisierter und/oder verzweigter C_1-5-Alkylrest, insbesondere Methyl-, Ethyl-, n-Propyl, iso-Propyl-, n-Butyl-, iso-Butyl-, tert-Butyl- oder n-Pentyl-Rest, oder deren Reaktionsprodukte über, dem Fachmann bekannte, chemische Markierungsreaktionen mit anderen Molekülen, insbesondere Radiomarkern (bspw. ¹⁴C, ¹⁸F, ¹¹¹In, ¹²⁵I, ¹³¹I, ²¹²B), Immunmarkern Farbstoffen, niedermolekularen Wirkstoffmolekülen, löslichkeitsvermittelnden Molekülen oder oberflächenaktiven Molekülen modifiziert (gekoppelt) werden.
Immunmarker sind insbesondere ausgewählt aus der Gruppe Peptide und Polypeptide, insbesondere antigene Determinanten, die durch Anbindung eines Antikörpers detektierbar sind. Beispiele für antigene Determinanten sind Hemagglutinin (HA; z.B. mit der Aminosäuresequenz CYPYDVPDYA), FLAG-tag (z.B. DYKDDDDK), FLAG-C (z.B. DYKDDDDKC), c-myc-tag (z.B. CEQKLISEEDL), ein Metallaffinitäts-tag, wie Polyhistidin-tag (z.B. 6xHis).
Unter Farbstoff ist im Sinne der Erfindung ein organisches oder anorganisches Molekül zu verstehen, welches Eigenschaften der Absorption und/oder Emission in unterschiedlichen Bereichen des elektromagnetischen Spektrums besitzt. Vorzugsweise im ultravioletten (UV), im visuellen oder Infrarot-Bereich.
Bevorzugt ist der Farbstoff ein organisches, fluoreszierendes Molekül (Fluorophor), ausgewählt aus, aber nicht beschränkt auf, der Gruppe Alexa Fluor, insbesondere Alexa Fluor 350, Alexa Fluor 488, Alexa Fluor 430, Alexa Fluor 555, Alexa Fluor 610 und Alexa Fluor 647, aus der Klasse der Boron-dipyrromethene (BODIPY), insbesondere Bodipy 493/503, Bodipy ^R6G-X, Bodipy 530/550, Bodipy 558/568, Bodipy 564/570, Bodipy TMR-X, Bodipy 576/589, Bodipy 581/591, Bodipy TR-X, Bodipy 630/650, Bodipy 650/665 und Bodipy FL, Oregon Green, insbesondere Oregon Green 488, Oregon Green 500 und Oregon Green 514, FAM, FITC, Fluorescein, Fluorescein-dT, Rhodamin Green, TET, JOE, Yakima Yellow, HEX, CY3, TAMRA, Rhodamin Red, CY3.5, ROX, Texas Red, CY5, CY5.5, IRD700 und IRD800. Insbesondere Farbstoff ausgewählt aus der Gruppe Alexa Fluor und aus der Klasse der Borondipyrromethene zeichnen sich durch eine exzellente thermische und photochemische Stabilität aus.
Fluoreszenzproteine sind dem Fachmann bestens bekannt und sind bspw. ausgewählt aus der Gruppe rot-, grün-, gelb- oder cyanfluoreszierender Proteine (RFP, GFP, YFP, CFP) und deren Derivaten.
Der Farbstoff kann aber auch ein anorganisches Nanopartikel sein. So sind Gold-Nanopartikel oder andersartige halbleitende Nanopartikel bekannt, die eine Interferenz mit elektromagnetischen Wellen eingehen. Ebenso ist die Verwendung von magnetischen oder paramagnetischen Beads vorstellbar.
Es kann aber auch vorgesehen sein, dass niedermolekulare Wirkstoffmoleküle über das Stickstoffatom des Pyrrolrings oder des Pyrrolinsystems, oder über den Rest R, insbesondere die NH₂-, COOH-, oder OH-Funktionalität, an Verbindungen der allgemeinen Formel (I) oder (II) angebunden werden sollen. Unter niedermolekularen Wirkstoffmolekülen sind erfindungsgemäß natürliche und synthetische Wirkstoffmoleküle mit einem Molekulargewicht im Bereich von 20 bis 5000 g/mol, meist bis zu 1000 g/mol zu verstehen, die mit einem beliebigen zellulären Bestandteil in pharmakologische oder toxische Wechselwirkungen treten können. Insbesondere im Bereich der Pharmazie, bspw. Chemotherapie bei Tumorerkrankungen, stellt sich zumeist das Problem des sog. "Targetings" (zielgenaue und spezifische Wechselwirkung), d.h. die niedermolekularen Wirkstoffmoleküle sollen erst am Wirkungsort ihre Wirkung entfalten, bevorzugt nach der Aufnahme in die erkrankte Zelle, wobei das niedermolekulare Wirkstoffmolekül in geeigneter Weise dergestalt maskiert werden muss, dass gesunde Zellen den Wirkstoff demgegenüber gar nicht erst oder nur reduziert aufnehmen. Vorzugsweise erfolgt die Aktivierung des niedermolekularen Wirkstoffmoleküls erst innerhalb der betroffenen Zellen. Das niedermolekulare Wirkstoffmolekül wird dabei freigesetzt und kann lokal seine Wirkung, beispielsweise seine zelltoxische Wirkung, entfalten.
Hierin bietet das erfindungsgemäße Cycloalkin der allgemeinen Formel (I) oder (II) eine geeignete Vorläuferverbindung für die chemische Modifikation mit einer Vielzahl anderer Moleküle, wie oben beschrieben.
Vorteilhaft ist dabei, dass im Rahmen einer bioorthogonalen Reaktion die Diffusion der erfindungsgemäßen Cycloalkine sowie der 1,3-dipolaren Verbindungen durch die Zellmembran erfolgen kann, sodass die Reaktion in der Zelle zu den erfindungsgemäßen Cycloalkenen erfolgt. Dabei sind vorteilhafterweise sowohl die Cycloalkine als auch die 1,3-dipolaren Verbindungen zellgängig, während die Cycloalkene aufgrund deren hohen Molekulargewicht nicht oder nur schlecht zellgängig sind.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein fünfgliedriges Cycloalken der allgemeinen Formel (III)–(VIII):

wobei die Variablen wie folgt definiert sind:

– X ist -H, -Halogen, -CN oder -CF₃,
– Y ist CH, CR² oder N,
– Y' ist CH₂ oder C(R²)₂, wobei der Rest R² ausgewählt ist aus H, -CF₃, -CHF₂, -CH₂F, -CN, -Halogen, -COOR^x, -COR^x und R^x,
– R ist H, ein gegebenenfalls substituierter und/oder verzweigter C_1-10-Alkylrest bzw. C_1-9-Polyether-Rest, insbesondere substituiert mit -OH oder -Halogen,
wobei die Variablen die folgende Bedeutung aufweisen:
– o und p eine ganze Zahl von 1 bis 10 ist, aber in Summe maximal 15,
– A und B unabhängig voneinander ausgewählt sind aus Carboxyl, Carbamoyl, Carbonat, Carbamid, Carbamat, Urea und Thioester,
– R¹ ist H, ein gegebenenfalls substituierter und/oder verzweigter C_1-10-Alkylrest, ein gegebenenfalls substituierter und/oder verzweigter C_1-10-Polyether-Rest, ein gegebenenfalls substituierter und/oder polyzyklischer C₅ bis C₃₅-Arylrest, insbesondere ausgewählt aus der Gruppe Phenyl-, Biphenyl-, Naphthalinyl-, Benzophenon-, Benzylbenzol-, Fluorenyl- und Triphenylmethan-Rest, oder ein gegebenenfalls polyzyklischer und/oder substituierter Fünfring- oder Sechsring- C₅ bis C₁₅-Heterozyklus, insbesondere ausgewählt aus der Gruppe Dibenzofuran-, Xanthen-, Carbazol-, Phenothiazin und Boron-dipyrromethen-Rest und wobei die Substituenten bevorzugt ausgewählt sind aus -F, -Cl, -NO₂, -NH₂, -COOH, -CN und -CF₃.

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Bevorzugt kann das Cycloalken der allgemeinen Formeln (III)–(VIII) durch eine orthogonale Reaktion erhalten werden, wobei die orthogonale Reaktion die chemische Umsetzung:

a) eines symmetrischen Cycloalkins der allgemeinen Formel (I) oder (II) mit
b) einer 1,3-dipolaren Verbindung

Im Sinne der Erfindung ist eine 1,3-dipolare Verbindung ein mesomeriestabilisierter 1,3-Dipol ausgewählt aus der Gruppe der Azide, Nitrone, oder Phenylsydnone, welche an die Dreifachbindung des erfindungsgemäßen Cycloalkins der allgemeinen Formel (I) oder (II) unter der Ausbildung eines fünfgliedrigen Cycloalkens der allgemeinen Formeln (III)–(VIII) addiert. Insbesondere ist die 1,3-dipolare Verbindung ein Azid oder Nitron.
Unter einem fünfgliedrigen Cycloalken der Formeln (III)–(VIII) ist im Sinne der vorliegenden Erfindung ein Cycloadditionsprodukt der erfindungsgemäßen symmetrischen Cycloalkine der allgemeinen Formel (I) oder (II) zu verstehen, die durch eine 1,3-dipolare Cycloaddition zwischen dem erfindungsgemäßen symmetrischen Cycloalkin der allgemeinen Formel (I) oder (II) als Dipolarophil und einer 1,3-dipolaren Verbindung erhalten werden. Bevorzugt ist das fünfgliedrige Cycloalken der allgemeinen Formeln (III)–(VIII) ein 1,2,3-Triazol, ein Isoxazolin oder ein 1,2-Diazol.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines fünfgliedrigen Cycloalkens der allgemeinen Formeln (III)–(VIII) in einer orthogonalen Reaktion, umfassend die chemische Umsetzung:

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Nach einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das erfindungsgemäße Cycloalkin der allgemeinen Formel (I) oder (II) mit einem Azid zu einem entsprechenden fünfgliedrigen Cycloalken der allgemeinen Formeln (III)–(VIII) umgesetzt.
Erfindungsgemäß wird auch die Verwendung der zuvor beschriebenen symmetrischen Cycloalkine der allgemeinen Formel (I) oder (II) in ein Verfahren zur Herstellung eines fünfgliedrigen Cycloalkens der allgemeinen Formeln (III)–(VIII) umfasst.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird das symmetrische Cycloalkin der allgemeinen Formel (I) oder (II) in einer bioorthogonalen Reaktion in lebenden Zellen und Zelllysaten, insbesondere zur Herstellung eines fünfgliedrigen Cycloalkens der allgemeinen Formeln (III)–(VIII) verwendet.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Beispiele der Erfindung nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Die in der Beschreibung und den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen von Bedeutung sein.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sollen anhand folgender Ausführungsbeispiele näher erläutert werden, ohne die Erfindung auf diese zu beschränken.
Ausführungsbeispiele
Allgemeine Angaben
Zur Aufnahme der ¹H- und ¹³C-NMR-Spektren wurde ein Spektrometer der Firma Varian (¹H: 300 MHz; ¹³C: 100 MHz) oder der Firma Bruker (¹H: 400 MHz; ¹³C: 101 MHz) verwendet. Als innerer Standard für die chemische Verschiebung δ, angegeben in ppm, diente das jeweils verwendete Lösungsmittel.
Die Bestimmung der Schmelzpunkte erfolgte am Boetius-Mikroheiztisch. Die Werte sind nicht-korrigiert angegeben.
Die IR-Spektren wurden an einem FT-IR-Spektrometer FT/IR-4100 Typ A der Firma Jasco als Film oder mit Kaliumbromid-Presslingen aufgenommen.
Die Bestimmung der molaren Masse erfolgte mit einem hochauflösenden Massenspektrometer mit Elektrosprayionisation (HR-ESI-MS) der Firma Bruker-Daltonics.
Dabei zeigt:
1 das Prinzip der Isomerenfreien Umsetzung symmetrischer Cycloalkine mit Aziden, Nitronen und Sydnonen am Beispiel der Struktur I. Der Begriff der C₂-Symmetrie betrifft entweder eine bevorzugte Konformation oder einen konformationellen Übergangszustand.
2 das Syntheseschema für den Zugang zu Verbindung PYRROC (10).
3 zeigt die Umsetzung von PYRROC(10) zum BODIPY-FL-markierten Derivat (13) und dessen Umsetzung zu den Triazolen 17–19 (diese werden im Rahmen dieser Anmeldung als Cycloalkene bezeichnet).
4 zeigt die Kinetik der Umsetzung von BODIPY-FL-markierten PYRROC (13) mit dem Azid 15 zum Triazol 18. Die Nummerierung der Substanzen entspricht der in 3 verwendeten. A) zeigt die Umsetzung in Phosphat-gepufferter Salzlösung (PBS (Kreise), Zelllysaten (Kreise) und dem für die Herstellung des Zelllysate verwendeten Puffers (Rauten).
Zusammensetzung von Phosphat-gepufferter Salzlösung (PBS):

138 mM NaCl, 2.7 mM KCl, 10 mM Phosphatpuffer pH 7.4

Zusammensetzung des Puffers zur Herstellung der Zelllysate:

50 mM Tris/HCl, 150 mM NaCl, 10 mM Na₄P₂O₇, 10% Glycerin, 1% Triton X-100, 1 mM EDTA, pH 7.5

Beispiel 1: (1E,5Z)-1-Nitrocycloocta-1,5-dien (2)
Zu einer Suspension von 1,5-cyclooctadien 1 (19.6 mL, 160.0 mmol), AgNO₂ (52.0 g, 336.0 mmol) und TEMPO (10.0 g, 64.0 mmol) in Chloroform (640 mL) wird gepulvertes Molekularsieb (48.0 g) gegeben. Nach Rühren für 12h bei 70°C wird die Suspension auf Raumtemperatur abgekühlt und filtriert. Das Lösungsmittel wird im Vakuum entfernt und das Rohprodukt durch Flash-Chromatographie gereinigt (Hexan: Ethylacetat 50:1). Dabei wird Verbindung 2 (8.5 g, 55.8 mmol, 35%) als hellgelbes Öl erhalten. ¹H-NMR (300 MHz, CDCl₃): δ = 2.36-2.66 (m, 6H), 2.95-3.07 (m, 2H), 5.48-5.66 (m, 2H), 7.35 (t, J = 6.2 Hz, 1H) ppm; ¹³C-NMR (100 MHz, CDCl₃): δ = 25.8, 26.5, 26.8, 27.2, 127.8, 128.8, 135,3, 151.7 ppm; IR (Nujol): ν˜ = 3446 (w), 3016 (w), 2954 (m), 2927 (m), 2894 (m), 2839 (w), 1372 (m), 1668 (m), 1636 (s), 1549 (m), 1519 (s), 1483 (m), 1438 (m), 1384 (w), 1332 (s), 1279 (m), 1107 (w), 1003 (w), 918 (w), 849 (m), 820 (w), 738 (m), 723 (m), 688 (w), 661 cm^–1 (w); HR-ESI-MS C₈H₁₁NO₂ berechnet: 176.0682 [M + Na], gefunden: 176.0684.
Beispiel 2: (Z)-Methyl-4,5,8,9-tetrahydro-2H-cycloocta[c]pyrrol-1-carboxylat (3)
(1E,5Z)-1-Nitrocycloocta-1,5-dien 2 (8.2 g, 53.8 mmol) und Methylisocyanoacetat (4.9 mL, 53.8 mmol) wurden in THF (215 mL) bei Raumtemperatur gelöst. Nach Zugabe von 1,8-Diazabicyclo[5.4.0]undec-7-en (DBU) (8.0 ml, 53.8 mmol) wird die Mischung 15h zum Rückfluss erhitzt. Nach Abdestillieren des Lösungsmittels im Vakuum wird das Rohprodukt durch Flash-Chromatographie gereinigt (Hexan: Ethylacetat, 10:1). Dabei wird 3 (9.5 g, 46.1 mmol, 186%) als weißer Feststoff erhalten. Schmelzpunkt: 81°C. H-NMR (400 MHz, CDCl₃): δ = 2.47 (q, J = 6.4 Hz, 2H), 2.56 (q, J = 6.9 Hz, 2H), 2.82-2.95 (m, 2H), 3.14-3.23 (m, 2H), 3.82 (s, 3H), 5.35-5.75 (m, 2H), 6.64 (d, J = 2.9 Hz, 1H), 8.77 (s, 1H) ppm; ¹³C-NMR (100 MHz, CDCl₃): δ = 25.7, 26.1, 27.1, 29.9, 51.1, 119.1, 120.8, 125.0, 128.9, 129.5, 130.4, 161.9 ppm; IR (KBr): 3365 (s), 3006 (m), 2988 (w), 2947 (m), 2936 (m), 2913 (w), 2884 (m), 2875 (m), 2830 (w), 1682 (s), 1631 (w), 1561 (s), 1505 (m), 1479 (w), 1456 (m), 1438 (s), 1395 (m), 1350 (m), 1321 (m), 1274 (m), 1263 (m), 1250 (w), 1227 (s), 1200 (w), 1185 (w), 1159 (m), 1146 (w), 1105 (m), 1071 (s), 1039 (w), 1002 (m), 989 (w), 932 (w), 913 (m), 814 (w), 772 (m), 728 (m), 709 (m), 674 (w), 642 (w), 607 (m), 564 cm^–1 (w); HR-ESI-MS C₁₂H₁₅NO₂ berechnet: 228.0995 [M + H], gefunden: 228.0994.
Beispiel 3: (Z)-4,5,8,9-Tetrahydro-2H-cycloocta[c]pyrrol (4)
Eine Lösung von (Z)-Methyl-4,5,8,9-tetrahydro-2H-cycloocta[c]pyrrol-1-carboxylat 3 (9.5 g, 46.1 mmol) und NaOH (10.2 g, 264.7 mmol) in Ethylenglycol (171 mL) wird bei 195°C für 45 min gerührt und danach mittels eines Eisbades auf Raumtemperatur gekühlt. Die Lösung wurde mit Dichlormethan extrahiert, und die organische Phase über Na₂SO₄ getrocknet. Das Lösungsmittel wird im Vakuum entfernt und das Rohprodukt durch Flash-Chromatographie gereinigt (Hexan:Ethylacetat, 10:1). Dabei wird 4 (6.7 g, 45.3 mmol, 98%) als ein weißer Feststoff erhalten. Schmelzpunkt: 55°C. ¹H-NMR (300 MHz, CDCl₃): δ = 2.48 (q, J = 5.6 Hz, 4H), 2.80-2.91 (m, 4H), 5.53-5.75 (m, 2H), 6.50 (s, 2H), 7.81 (s, 1H) ppm; ¹³C-NMR (75 MHz, CDCl₃): δ = 26.3, 29.1, 116.1, 122.4, 129.7 ppm; IR (KBr): ν˜ = 3387 (s), 3378 (s), 2979 (w), 2960 (w), 2924 (s), 2896 (s), 2876 (s), 2826 (m), 2557 (w), 1733 (w), 1697 (w), 1683 (w), 1654 (w), 1636 (w), 1558 (w), 1518 (m), 1475 (m), 1446 (w), 1433 (m), 1404 (w), 1369 (w), 1319 (w), 1291 (w), 1266 (w), 1209 (w), 1194 (w), 1171 (w), 1152 (w), 1115 (w), 1068 (s), 1020 (w), 999 (w), 975 (w), 915 (w), 888 (w), 867 (w), 800 (w), 775 (s), 724 (s), 704 (w), 664 (w), 640 (m), 610 (w), 565 (m), 542 (s), 506 (w), 438 cm^–1 (m); HR-ESI-MS C₁₀H₁₃N gefunden: 170.0940 [M + Na], found: 170.0940.
Beispiel 4: (Z)-tert-Butyl-4,5,8,9-tetrahydro-2H-cycloocta[c]pyrrol-2-carboxylat (5)
Zu einer Lösung von (Z)-4,5,8,9-tetrahydro-2H-cycloocta[c]pyrrol 4 (5.4 g, 36.6 mmol) in Dichlormethan (55 mL) werden bei 0°C Triethylamin (10.1 mL, 73.2 mmol), 4-DMAP (0.9 g, 7.3 mmol) und Boc₂O (19.1 g, 87.9 mmol) gegeben und die Reaktionsmischung über Nacht gerührt. Die Lösung wird mit gesättigter wäßriger KHSO₄-Lösung verdünnt, mit Diethylether extrahiert und über Na₂SO₄ getrocknet. Das Lösungsmittel wird im Vakuum entfernt und das Rohprodukt durch Flash-Chromatographie gereinigt. Dabei wird 5 (8.6 g, 34.7 mmol, 95%) als weißer Feststoff erhalten. Schmelzpunkt: 63°C. ¹H-NMR (400 MHz, CDCl₃): δ = 1.55 (s, 9H), 2.44 (q, J = 6.0 Hz, 4H), 2.72-2.82 (m, 4H), 5.54-5.63 (m, 2H), 6.92 (s, 2H) ppm; ¹³C-NMR (100 MHz, CDCl₃): δ = 26.3, 28.2, 28.4, 82.9, 117.6, 126.9, 129.8, 148.9 ppm; IR (KBr): ν˜ = 3451 (m), 3020 (m), 2980 (m), 2963 (w), 2942 (m), 2922 (m), 2891 (m), 2850 (w), 2830 (m), 1734 (s), 1694 (w), 1656 (w), 1635 (w), 1541 (w), 1521 (m), 1483 (m), 1475 (m), 1460 (w), 1449 (w), 1436 (w), 1403 (s), 1369 (s), 1342 (s), 1319 (s), 1274 (s), 1256 (s), 1241 (m), 1159 (s), 1146 (s), 1111 (w), 1029 (w), 1005 (w), 992 (s), 983 (s), 870 (w), 852 (m), 828 (m), 806 (m), 788 (m), 771 (m), 728 (m), 708 (w), 617 (w), 585 (m), 576 (w), 473 cm^–1 (w); HR-ESI-MS C₁₅H₂₁NO₂ berechnet: 270.1465 [M + Na], gefunden: 270.1462.
Beispiel 5: (Z)-2-tert-Butyl 1,3-dimethyl 4,5,8,9-tetrahydro-2H-cycloocta[c]pyrrol-1,2,3-tricarboxylat (6)
Eine 2 M Lösung von n-Butyllithium in THF (6.4 mL, 15.8 mmol) wird zu einer Lösung von 2,2,6,6-Tetramethylpiperidin (TMP) (2.7 mL, 15.9 mmol) in THF (15 mL) bei –78°C gegeben und 5 Minuten lang gerührt. Dann wird (Z)-tert-Butyl-4,5,8,9-tetrahydro-2H-cycloocta[c]pyrrol-2-carboxylat 5 (1.5 g, 6.1 mmol) in THF (5 mL) zugegeben und die Lösung für 3h bei –78°C gerührt. Danach wird bei –78°C Chlorameisensäuremethylester zugegeben (1.4 mL, 20.6 mmol) und die Lösung eine weitere Stunde gerührt. Die Reaktionsmischung wird auf Raumtemperatur aufgewärmt und dann mit gesättigter wässriger NH₄Cl Lösung und Diethylether versetzt. Die organische Phase wird mit 1 M HCl und gesättigter wässriger NaCl-Lösung gewaschen und danach über Na₂SO₄ getrocknet. Nach Abdestillieren des Lösungsmittels im Vakuum wird das Rohprodukt durch Flash-Chromatographie gereinigt (Hexan:Ethylacetat, 20:1). Dabei wird Verbindung 6 (1.7 g, 4.6 mmol, 75%) als ein weißer Feststoff gereinigt. Schmelzpunkt: 87°C. ¹H-NMR (300 MHz, CDCl₃): δ = 1.60 (s, 9H), 2.53 (q, J = 6.7 Hz, 4H), 3.09 (dd, J = 7.8, 6.1 Hz, 4H), 3.84 (s, 6H), 5.49 (t, J = 4.1 Hz, 2H) ppm; ¹³C-NMR (75 MHz, CDCl₃): δ = 25.1, 27.5, 27.6, 51.8, 85.4, 122.9, 129.2, 131.1, 161.2 ppm; IR (KBr): ν˜ = 3433 (m), 2982 (m), 2950 (s), 2881 (m), 2840 (m), 1778 (s), 1718 (s), 1667 (w), 1649 (w), 1540 (m), 1489 (m), 1474 (m), 1436 (s), 1379 (s), 1318 (w), 1257 (s), 1194 (m), 1153 (s), 1090 (s), 1038 (w), 1001 (m), 950 (m), 882 (m), 847 (s), 814 (w), 778 (m), 728 (m), 682 (w), 627 (m), 543 (w), 405 cm^–1 (w);HR-ESI-MS C₁₉H₂₅NO₆ berechnet: 386.1574 [M + Na], gefunden: 386.1575.
Beispiel 6: Dimethyl-6,7-dibrom-4,5,6,7,8,9-hexahydro-2H-cycloocta[c]pyrrol-1,3-dicarboxylat (7)
Eine Lösung von Br₂ (0.8 g, 5.2 mmol) in Dichlormethan (16.0 mL) wird zu einer Lösung von (Z)-2-tert-Butyl-1,3-dimethyl-4,5,8,9-tetrahydro-2H-cycloocta[c]pyrrol-1,2,3-tricarboxylat 6 (1.7 g, 4.6 mmol) in Dichlormethan (16.0 mL) bei –78°C gegeben. Nach Zugabe wird die Lösung unter weiterem Rühren innerhalb von 30 Minuten auf Raumtemperatur erwärmt. Dann wird eine wässrige Na₂S₂O₃ Lösung zugegeben. Nach 10 Minuten wird das Rohprodukt mit Dichlormethan extrahiert und das Lösungsmittel im Vakuum entfernt.
Das Rohprodukt wird im Dichlormethan (24 mL) gelöst und mit Trifluoressigsäure (TFA) (3.7 mL, 48.4 mmol) bei Raumtemperatur versetzt. Nach 30 Minuten Rühren wird gesättigte wässrige NaHCO₃ Lösung zugegeben und die wässrige Phase mit Essigsäureethylester extrahiert. Die vereinigten organischen Phasen werden über Na₂SO₄ getrocknet und das Lösungsmittel im Vakuum entfernt. Dabei wird Verbindung 7 (1.9 g, 4.4 mmol, 97%) als weißer Feststoff erhalten. Schmelzpunkt: 128–131°C. ¹H-NMR (400 MHz, CDCl₃): δ = 2.33-246 (m, 2H), 2.76-2.84 (m, 2H), 3.17-3.26 (m, 4H), 3.90 (s, 6H), 4.49-4.55 (m, 2H), 9.47 (s, 1H) ppm; ¹³C-NMR (100 MHz, CDCl₃): δ = 21.4, 36.3, 51.9, 57.2, 121.3, 129.7, 161.1 ppm; IR (KBr): ν˜ = 3439 (m), 3297 (s), 2951 (m), 2921 (m), 2852 (w), 2360 (w), 2342 (w), 1714 (s), 1557 (w), 1466 (m), 1435 (s), 1352 (w), 1341 (w), 1276 (s), 1207 (m), 1195 (m), 1150 (m), 1128 (m), 1065 (w), 1049 (w), 1011 (w), 976 (m), 940 (w), 874 (w), 864 (w), 800 (w), 784 (m), 735 (w), 711 (w), 621 (w), 607 (w), 556 (w), 515 cm^–1 (w); HR-ESI-MS C₁₄H₁₇Br₂NO₄ berechnet: 443.9417 [M + Na], gefunden: 443.9419.
Beispiel 7: Dimethyl 6,7-dibrom-2-(3-((tert-butyldimethylsilyl)oxy)propyl)-4,5,6,7,8,9-hexahydro-2H-cycloocta[c]pyrrol-1,3-dicarboxylat (8)
Zu einer Lösung von Dimethyl-6,7-dibrom-4,5,6,7,8,9-hexahydro-2H-cycloocta[c]pyrrol-1,3-dicarboxylat 7 (634.8 mg, 1.5 mmol) in DMF (15 mL) wird gepulvertes K₂CO₃ (518.3 mg, 3.8 mmol) und tert-Butyl-(3-iodopropoxy)dimethylsilan (810.7 mg, 2.7 mmol) bei Raumtemperatur zugegeben. Die resultierende Suspension wird bei 80°C für 1h gerührt. Nach Abkühlen auf Raumtemperatur wird die Lösung in Wasser gegeben und mit Essigsäureethylester extrahiert. Die vereinigten organischen Phasen werden über Na₂SO₄ getrocknet und das Lösungsmittel im Vakuum entfernt. Die Reinigung erfolgt über Flash-Chromatographie (Hexan:Ethylacetat, 20:1). Dabei wird 8 (502.2 mg, 0.8 mmol, 56.2%) als farbloses Öl erhalten. ¹H-NMR (400 MHz, CDCl₃): δ = 0.05 (s, 6H), 0.89 (s, 9H), 1.83-2.0 (m, 2H), 2.30-2.45 (m, 2H), 2.67-2.86 (m, 2H), 3.07 (t, J = 6.3 Hz, 4H), 3.64 (t, J = 6.4 Hz, 2H), 3.87 (s, 6H), 4.62-4.55 (m, 2H), 4.83-4.65 (m, 2H) ppm; ¹³C-NMR (100 MHz, CDCl₃): δ = –5.2, 18.8, 21.7, 26.1, 35.4, 36.9, 44.8, 51.6, 56.2, 61.0, 124.1, 129.8, 161.9 ppm; IR (Nujol): ν˜ = 2952 (m), 2928 (m), 2855 (m), 1720 (s), 1700 (s), 1165 (w), 1635 (w), 1508 (w), 1471 (w), 1459 (w), 1435 (m), 1385 (w), 1362 (w), 1298 (m), 1246 (m), 1221 (w), 1196 (m), 1133 (m), 1095 (w), 1061 (w), 992 (w), 875 (w), , 835 m, 777 cm^–1 (m); ESI-MS C₂₃H₃₇Br₂NO₅Si berechnet: 616.0700 [M + Na], gefunden: 616.0702.
Beispiel 8: (E)-Di-tert-butyl 6-brom-2-(3-((tert-butyldimethylsilyl)oxy)propyl)-4,5,8,9-tetrahydro-2H-cycloocta[c]pyrrol-1,3-dicarboxylat (9)
Dimethyl-6,7-dibrom-2-(3-((tert-butyldimethylsilyl)oxy)propyl)-4,5,6,7,8,9-hexahydro-2H-cycloocta[c]pyrrol-1,3-dicarboxylat 8 (317.9 mg, 0.5 mmol) wird in Diethylether (1 mL) gelöst und KOtBu (10.7 mL, 10.7 mmol, 1 M in THF) wird bei –10°C zugegeben. Die Reaktionsmischung wird für eine Stunde bei –10°C bis 10°C gerührt und erneut KOtBu (2 mL, 2 mmol, 1 M in THF) zugegeben. Nach Rühren für weitere 30 Minuten wird 0.5 M HCl zugegeben und die Reaktionsmischung mit Diethylether extrahiert. Die Extrakte werden über Na₂SO₄ getrocknet und das Lösungsmittel im Vakuum entfernt. Die Reinigung erfolgt über Flash-Chromatographie (Hexan:Ethylacetat, 50:1). Dabei wird Verbindung 9 (209.5 mg, 0.35 mmol, 66%) als farbloses Öl erhalten. ¹H-NMR (400 MHz, CDCl₃): δ = 0.04 (s, 6H), 0.89 (s, 9H), 1.56 (s, 9H), 1.58 (s, 9H), 2.03-1.90 (m, 2H), 2.47 (q, J = 6.9 Hz, 2H), 2.96-3.08 (m, 4H), 3.08-3.15 (m, 2H) 3.63 (t, J = 6.6 Hz, 2H), 4.52-4.61 (m, 2H), 6.00-5.88 (m, 1H) ppm; ¹³C-NMR (100 MHz, CDCl₃): δ = -5.2, 24.9, 25.0, 26.1, 28.6, 28.9, 35.2, 38.9, 44.5, 61.4, 81.7, 81.8, 124.9, 125.2, 125.7, 127.2, 127.8, 130.6, 161.1, 161.2 ppm; IR (Nujol): ν˜ = 3445 (m), 2954 (s), 2929 (s), 2884 (s), 2856 (s), 2359 (w), 1715 (w), 1698 (s), 1683 (s), 1653 (m), 1558 (w), 1540 (m), 1472 (m), 1457 (m), 1427 (m), 1393 (w), 1368 (m), 1300 (m), 1252 (m), 1134 (m), 1080 (m), 1054 (m), 1006 (w), 837 (s), 779 (s), 668 (m), 602 (w), 475 (w, 418 (w), 401 cm^–1 (w); HR-ESI-MS C₂₉H₄₈BrNO₅Si berechnet: 620.2377 [M + Na], gefunden: 620.2375.
Beispiel 9: Di-tert-butyl (Z)-2-(3-((tert-butyldimethylsilyl)oxy)propyl)-6,7-didehydro-4,5,8,9-tetrahydro-2H-cycloocta[c]pyrrole-1,3-dicarboxylat (10)
Zu einer Lösung von (E)-Di-tert-butyl-6-brom-2-(3-((tert-Butyldimethylsilyl)oxy)propyl)-4,5,8,9-tetrahydro-2H-cycloocta[c]pyrrol-1,3-dicarboxylat 9 (76.1 mg, 0.13 mmol) in Diethylether (0.1 mL) und Hexan (1 mL) werden bei Raumtemperatur 18-Krone-6 (katalytische Mengen) und KOtBu (57.1 mg, 0.51 mmol) gegeben. Die Suspension wird für 20 Minuten bei 55°C gerührt und 0.5 M HCl werden zugegeben. Die wässrige Phase wird mit Diethylether extrahiert und über Na₂SO₄ getrocknet. Nach Extraktion des Lösungsmittels wird das Rohprodukt durch Flash-Chromatographie (Dichlormethan) gereinigt. Dabei wird Verbindung 10 (46.4 mg, 0.09 mmol, 71%) als ein farbloses Öl erhalten. ¹H-NMR (300 MHz, CDCl₃): δ = 0.04 (s, 6H), 0.89 (s, 9H), 1.56 (s, 18H), 1.86-2.11 (m, 2H), 2.21-2.47 (m, 4H), 2.82-3.08 (m, 2H), 3.13-3.37 (m, 2H) 3.65 (t, J = 6.6 Hz, 2H), 4.47-4.66 (m, 2H) ppm; ¹³C-NMR (75 MHz, CDCl₃): δ = –5.2, 18.5, 21.9, 26.1, 28.5, 29.6, 35.2, 44.7, 61.4, 81.8, 98.8, 126.0, 129.3, 161.1 ppm; IR (Nujol): ν˜ = 2975 (s), 2954 (s), 2929 (s), 2857 (s), 1798 (w), 1712 (s), 1694 (s), 1536 (m), 1473 (s), 1460 (s), 1419 (m), 1392 (m), 1367 (s), 1328 (m), 1302 (s), 1255 (s), 1211 (m), 1166 (s), 1120 (s), 1035 (w), 1007 (m), 969 (m), 938 (w), 931 (w), 900 (w), 839 (s), 813 (m), 778 (s), 734 (m), 719 (w), 662 (m), 548 (m), 463 cm^–1 (w); HR-ESI-MS C₂₉H₄₇NO₅Si berechnet: 518.3296 [M + H], gefunden: 518.3296.
Beispiel 10: Di-tert-butyl (Z)-2-(3-hydroxypropyl)-6,7-didehydro-4,5,8,9-tetrahydrocycloocta[c]pyrrol-1,3-dicarboxylat (11)
Eine Lösung von 10 (40.4 mg, 0.08 mmol) und TBAF (0.08 mL, 0.08 mmol, 1 M in THF) in THF (0.6 mL) wird für 2 Stunden bei Raumtemperatur gerührt. Nach Zugabe von Wasser wird die wässrige Phase mit Diethylether extrahiert. Die vereinigten organischen Phasen werden über Na₂SO₄ getrocknet. Nach Abdestillieren des Lösungsmittels im Vakuum wird das Rohprodukt durch Flash-Chromatographie (Hexane:Ethylacetat, 5:1) gereinigt. Dabei wird 11 (18.7 mg, 0.05 mmol, 62%) als farbloses Öl erhalten. ¹H-NMR (400 MHz, CDCl₃): δ = 1.56 (s, 18H), 1.96-2.09 (m, 2H), 2.23-2.47 (m, 4H), 2.92-3.08 (m, 2H), 3.25-3.39 (m, 2H), 3.54 (t, J = 5.3 Hz, 2H), 4.65 (t, J = 6.6 Hz, 2H) ppm; ¹³C-NMR (75 MHz, CDCl₃): δ = 21.9, 28.6, 29.7, 35.2, 43.5, 59.4, 82.5, 98.9, 125.9, 129.6, 161.7 ppm; IR (Nujol): ν˜ = 3438 (m), 2976 (m), 2931 (m), 2880 (w), 1709 (s), 1694 (s), 1476 (w), 1456 (w), 1418 (w), 1392 (w), 1368 (m), 1328 (w), 1299 (m), 1252 (m), 1166 (m), 1128 (s), 1053 (w), 1017 (w), 846 (m), 786 (m), 764 (m), 461 (w), 420 (w), 411 cm^–1 (w); HR-ESI-MS C₂₃H₃₃NO₅ berechnet: 404.2431 [M + H], gefunden: 404.2432.
Beispiel 11: Di-tert-butyl (Z)-2-(3-(((4-nitrophenoxy)carbonyl)oxy)propyl)-6,7-didehydro-4,5,8,9-tetrahydro-2H-cycloocta[c]pyrrol-1,3-dicarboxylat (12)
Eine Lösung von 11 (22.4 mg, 0.06 mmol), Pyridin (0.01 mL, 0.14 mmol) und 4-Nitrophenyl chlorformiat (14.0 mg, 0.07 mmol) in Dichlormethan (1 mL) wird bei Raumtemperatur für 1.5 h gerührt. Eine gesättigte NH₄Cl-Lösung wird zugegeben, und die Phasen werden getrennt. Die organische Phase wird mit Dichlormethan extrahiert, die vereinigten organischen Phasen über Na₂SO₄ getrocknet und das Lösungsmittel im Vakuum abdestilliert. Flash-Chromatographie ergibt das saubere Produkt 12 (17.4 mg, 0.03 mmol, 95%) als weißen Feststoff. Schmelzpunkt: 87°C. ¹H-NMR (300 MHz, CDCl₃): δ = 1.56 (s, 18H), 2.20-2.45 (m, 6H), 2.82-3.05 (m, 2H), 3.19-3.39 (m, 2H), 4.35 (t, J = 6.2 Hz, 2H), 4.59-4.74 (m, 2H), 7.37-7.51 (m, 2H), 8.22-8.33 (m, 2H) ppm; ¹³C-NMR (100 MHz, CDCl₃): δ = 21.8, 28.5, 29.7, 30.9, 44.1, 67.5, 82.1, 98.8, 122.0, 125.4, 125.9, 129.7, 145.5, 152.6, 155.9, 161.1 ppm; IR (KBr): ν˜ = 3440 (s), 2974 (m), 2926 (s), 2853 (m), 1769 (s), 1708 (s), 1645 (w), 1635 (w), 1617 (m), 1595 (m), 1527 (s), 1493 (w), 1474 (w), 1458 (m), 1420 (w), 1393 (w), 1368 (m), 1348 (m), 1329 (m), 1305 (m), 1254 (s), 1219 (s), 1164 (s), 1127 (s), 1055 (w), 1013 (w), 933 (w), 861 (m), 847 (m), 779 (w), 548 cm^–1 (w); HR-ESI-MS C₃₀H₃₆N₂O₉ berechnet: 591.2313 [M + Na], gefunden: 591.2310.
Beispiel 12: Di-tert-butyl (Z)-2-(3-(((2-(7-(5,5-difluor-1,3,7,9-tetramethyl-5H-4l4,5l4-dipyrrol[1,2-c:2',1'-f][1,3,2]diazaborinin-10-yl)heptanamid)ethyl)carbamoyl)oxy)propyl)-6,7-didehydro-4,5,8,9-tetrahydro-2H-cycloocta[c]pyrrol-1,3-dicarboxylat (13)
Eine Lösung von 12 (5.7 mg, 0.01 mmol), Triethylamin (2 µL,0.01 mmol) und 2-(7-(4,4-Difluor-1,3,5,7-tetramethyl-4-bora-3a,4a-diaza-s-indacen-8-yl)heptanamido) ethylamine (11.0 mg, 0.03 mmol) in DMF (0.4 mL) wird bei Raumtemperatur 15 Minuten lang gerührt. Nach Zugabe von Wasser wird mit Dichlormethan extrahiert. Die vereinigten organischen Phasen werden über Na₂SO₄ getrocknet. Nach Abdestillieren des Lösungsmittels im Vakuum wird das Rohprodukt 13 mittels Flash-Chromatographie gereinigt und als ein orangefarbener Feststoff erhalten (10.5 mg, 0.01 mmol, quant.). Schmelzpunkt: 84–86°C. ¹H-NMR (400 MHz, CDCl₃): δ = 1.43-1.71 (m, 8H), 1.55 (s, 18H), 1.97-2.13 (m, 2H), 2.16 (t, J = 7.5 Hz, 2H), 2.27-2.38 (m, 4H), 2.40 (s, 6H), 2.51 (s, 6H), 2.85-3.03 (m, 4H), 3.20-3.32 (m, 4H), 3.32-3.42 (m, 2H), 4.02-4.17 (m, 2H), 4.59-4.72 (m, 2H), 5.03 (s, 1H), 6.04 (s, 2H), 6.21 (s, 1H) ppm; ¹³C-NMR (75 MHz, CDCl₃): δ = 14.6, 16.6, 21.9, 25.7, 28.5, 29.3, 29.6, 29.9, 30.3, 31.4, 31.9, 36.6, 40.8, 44.3, 63.6, 82.0, 98.9, 121.7, 125.9, 129.4, 131.6, 140.4, 146.6, 153.9, 161.2, 173.5 ppm; ¹⁹F-NMR (282 MHz, CDCl₃): δ = –147.4-–146.9 (m, 2F) ppm; IR (KBr): ν˜ = 3444 (s), 2961 (m), 2927 (m), 2370 (w), 1732 (w), 1715 (m), 1698 (m), 1684 (m), 1669 (m), 1652 (s), 1647 (s), 1636 (s), 1568 (w), 1557 (m), 1551 (m), 1542 (m), 1508 (m), 1472 (m), 1457 (m), 1370 (w), 1201 (w), 1166 (m), 1127 (m), 1109 (w), 1085 (m), 986 (w), 753 (w), 624 cm^–1 (w); HR-ESI-MS C₄₆H₆₄BF₂N₅O₇ berechnet: 870.4759 [M + Na], gefunden: 870.4756.

Claims

Symmetrisches Cycloalkin der allgemeinen Formel (I) oder (II):
wobei – X ist H, Halogen, -CN oder CF₃, – Y ist CH, CR² oder N, – Y' ist CH₂ oder C(R²)₂, wobei der Rest R² ausgewählt ist aus H, -CH₃, -CH₂F, -CHF₂, -CH₂OH, -CF₃, -CN, -Halogen, -COOR^x, -COR^x und R^x, xwobei der Rest R H, ein gegebenenfalls verzweigter C₁ bis C₁₀-Alkylrest, Pivaloyloxymethyl (= CH₂-O-CO-tBu) ist, – R ist H, ein gegebenenfalls substituierter und/oder verzweigter C_1-10-Alkylrest bzw. C_1-9-Polyether-Rest, insbesondere substituiert mit -OH oder -Halogen,
wobei – o und p eine ganze Zahl von 1 bis 10 ist, aber in Summe maximal 15, – A und B unabhängig voneinander ausgewählt sind aus Carboxyl, Carbamoyl, Carbonat, Carbamid, Carbamat, Urea und Thioester, – R¹ ist H, ein gegebenenfalls substituierter und/oder verzweigter C_1-10-Alkylrest, ein gegebenenfalls substituierter und/oder verzweigter C_1-10-Polyether-Rest, ein gegebenenfalls substituierter und/oder polyzyklischer C₅ bis C₃₅-Arylrest, insbesondere ausgewählt aus der Gruppe Phenyl-, Biphenyl-, Naphthalinyl-, Benzophenon-, Benzylbenzol-, Fluorenyl- und Triphenylmethan-Rest, oder ein gegebenenfalls polyzyklischer und/oder substituierter Fünfring- oder Sechsring-C₅ bis C₁₅-Heterozyklus, insbesondere ausgewählt aus der Gruppe Dibenzofuran-, Xanthen-, Carbazol-, Phenothiazin und Boron-dipyrromethen-Rest und wobei die Substituenten bevorzugt ausgewählt sind aus -F, -Cl, -NO₂, -NH₂, -COOH, -CN und -CF₃.
Symmetrisches Cycloalkin nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rest R² ausgewählt ist aus -CF₃, -CN, -F, -Cl, -COOR^x und -COR^x.
Symmetrisches Cycloalkin nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass R oder R^X ausgewählt ist aus H, einem C₁ bis C₄-Alkyl- oder C₁ bis C₄-Etherrest.
Fünfgliedriges Cycloalken der allgemeinen Formeln (III)–(VIII):

wobei – X ist -H, -Halogen, -CN oder -CF₃, – Y ist CH, CR² oder N, – Y' ist CH₂ oder C(R²)₂, wobei der Rest R² ausgewählt ist aus H, -CF₃, -CN, -Halogen, -COOR^x, -COR^x und R^x, – R ist H, ein gegebenenfalls substituierter und/oder verzweigter C_1-10-Alkylrest bzw. C_1-9-Polyether-Rest, insbesondere substituiert mit -OH oder -Halogen,
wobei die Variablen die folgende Bedeutung aufweisen: – o und p eine ganze Zahl von 1 bis 10 ist, aber in Summe maximal 15, – A und B unabhängig voneinander ausgewählt sind aus Carboxyl, Carbamoyl, Carbonat, Carbamid, Carbamat, Urea und Thioester, – R¹ ist H, ein gegebenenfalls substituierter und/oder verzweigter C_1-10-Alkylrest, ein gegebenenfalls substituierter und/oder verzweigter C_1-10-Polyether-Rest, ein gegebenenfalls substituierter und/oder polyzyklischer C₅ bis C₃₅-Arylrest, insbesondere ausgewählt aus der Gruppe Phenyl-, Biphenyl-, Naphthalinyl-, Benzophenon-, Benzylbenzol-, Fluorenyl- und Triphenylmethan-Rest, oder ein gegebenenfalls polyzyklischer und/oder substituierter Fünfring- oder Sechsring-C₅ bis C₁₅-Heterozyklus, insbesondere ausgewählt aus der Gruppe Dibenzofuran-, Xanthen-, Carbazol-, Phenothiazin und Boron-dipyrromethen-Rest und wobei die Substituenten bevorzugt ausgewählt sind aus -F, -Cl, -NO₂, -NH₂, -COOH, -CN und -CF₃, R³, R⁴, R⁵ und R⁶ sind beliebige organische Reste oder H. R⁶ ist jedoch bevorzugt ein aromatischer Rest.
Fünfgliedriges Cycloalken nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Cycloalken ein 1,2,3-Triazol, ein Isoxazolin oder ein 1,2-Diazol ist.
Verfahren zur Herstellung eines fünfgliedrigen Cycloalkens nach Anspruch 5 in einer orthogonalen Reaktion, umfassend die chemische Umsetzung: a) eines symmetrischen Cycloalkins der allgemeinen Formel (I) oder (II) mit b) einer 1,3-dipolaren Verbindung zu dem fünfgliedrigen Cycloalken der allgemeinen Formeln (III)–(VIII), wobei die 1,3-dipolare Verbindung ausgewählt ist aus:
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die 1,3-dipolare Verbindung ein mesomeriestabilisierter 1,3-Dipol ist, ausgewählt aus der Gruppe Ozone, Azide, Diazoalkane, Nitriloxide, Nitrilimine, Nitrone, Phenylsydnone.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die 1,3-dipolare Verbindung ein Azid oder Nitron ist.
Verwendung eines symmetrischen Cycloalkins der allgemeinen Formel (I) oder (II) nach einem der Ansprüche 1 bis 3 in einem Verfahren zur Herstellung eines fünfgliedrigen Cycloalkens der allgemeinen Formeln (III)–(VIII).
Verwendung eines fünfgliedrigen Cycloalkens der allgemeinen Formeln (III)–(VIII) für chemische Markierungsreaktionen mit Radiomarkern, Immunmarkern Farbstoffen, niedermolekularen Wirkstoffmolekülen, löslichkeitsvermittelnden Molekülen oder oberflächenaktiven Molekülen.