Introduction
Le HU-210 est un cannabinoïde synthétique qui a été synthétisé pour la première fois en 1988 à partir du (1R,5S)-myrténol par un groupe dirigé par Raphael Mechoulam à l'Université hébraïque. Le HU-210 est 100 à 800 fois plus puissant que le THC naturel du cannabis et a une durée d'action prolongée. Le HU-210 a une affinité de liaison de 0,061nM au CB1 et de 0,52nM au CB2 dans les récepteurs cannabinoïdes humains clonés. En comparaison, le Delta-9-THC a une affinité de 40,7nM pour le CB1. Le HU-210 est l'analogue (-)-1,1-diméthylheptyl du 11-hydroxy- Δ8- tétrahydrocannabinol ; dans certaines références, il est appelé 1,1-diméthylheptyl- 11-hydroxytétrahydrocannabinol. L'abréviation "HU" signifie Hebrew University.
Le résorcinol (8) a été identifié comme un intermédiaire clé à faire réagir avec les deux énantiomères du 4-hydroxy-myrtenyl pivalate (9) pour former les cadres structurels souhaités de type THC. La synthèse de l'élément de base fluoré clé (8) s'est avérée difficile. En fait, un certain nombre d'approches infructueuses ont été utilisées pour la synthèse de (8). La synthèse de 8 a commencé par la méthylation de l'acétonitrile (3,5-diméthoxyphényle) disponible dans le commerce (1), qui a affordé l'α,α-diméthylnitrile (2) avec un excellent rendement. Une réduction hydride ultérieure de (2) a permis d'obtenir l'aldéhyde (2), qui a été soumis à une oléfination de Wittig avec le rendement généré par le sel de phosphonium (5) qui a donné la substance insaturée (6) en tant qu'isomère unique, ayant vraisemblablement une géométrie (Z). La liaison CvC de (6) a ensuite été hydrogénée (Pd/C, H 2 , dans EtOAc) pour donner le composé (7) avec un rendement quantitatif. Le traitement de (7) avec MeMgI à 170 °C a permis d'obtenir l'alcool déméthylé (8) avec un très bon rendement. La synthèse de (-)-(R, R)-HU-210 a été réalisée à partir de (-)-(1R)-myrténol disponible dans le commerce (≥95 % ee) qui a été transformé en pivalate de 4-hydroxymyrtényle (9) en utilisant la méthode de Zahalka et Huffman. Enfin, la réduction avec LiAlH4 a donné le composé cible (-)-(R, R)-HU-210. Étant donné que la source de chiralité dans les synthèses est constituée par les deux énantiomères du pivalate de 4-hydroxymyrtényle (9), l'ee des deux composés finaux reflète l'ee des matières premières disponibles dans le commerce. La pureté énantiomérique des mimiques cannabinoïdes a été confirmée par CLHP chirale analytique. Par la suite, (-)-(R, R)-HU-210 ont été purifiés par CLHP chirale semi-préparative afin d'obtenir des énantiomères uniques de haute pureté (>99% ee) pour les essais pharmacologiques.
Le résorcinol (8) a été identifié comme un intermédiaire clé à faire réagir avec les deux énantiomères du 4-hydroxy-myrtenyl pivalate (9) pour former les cadres structurels souhaités de type THC. La synthèse de l'élément de base fluoré clé (8) s'est avérée difficile. En fait, un certain nombre d'approches infructueuses ont été utilisées pour la synthèse de (8). La synthèse de 8 a commencé par la méthylation de l'acétonitrile (3,5-diméthoxyphényle) disponible dans le commerce (1), qui a affordé l'α,α-diméthylnitrile (2) avec un excellent rendement. Une réduction hydride ultérieure de (2) a permis d'obtenir l'aldéhyde (2), qui a été soumis à une oléfination de Wittig avec le rendement généré par le sel de phosphonium (5) qui a donné la substance insaturée (6) en tant qu'isomère unique, ayant vraisemblablement une géométrie (Z). La liaison CvC de (6) a ensuite été hydrogénée (Pd/C, H 2 , dans EtOAc) pour donner le composé (7) avec un rendement quantitatif. Le traitement de (7) avec MeMgI à 170 °C a permis d'obtenir l'alcool déméthylé (8) avec un très bon rendement. La synthèse de (-)-(R, R)-HU-210 a été réalisée à partir de (-)-(1R)-myrténol disponible dans le commerce (≥95 % ee) qui a été transformé en pivalate de 4-hydroxymyrtényle (9) en utilisant la méthode de Zahalka et Huffman. Enfin, la réduction avec LiAlH4 a donné le composé cible (-)-(R, R)-HU-210. Étant donné que la source de chiralité dans les synthèses est constituée par les deux énantiomères du pivalate de 4-hydroxymyrtényle (9), l'ee des deux composés finaux reflète l'ee des matières premières disponibles dans le commerce. La pureté énantiomérique des mimiques cannabinoïdes a été confirmée par CLHP chirale analytique. Par la suite, (-)-(R, R)-HU-210 ont été purifiés par CLHP chirale semi-préparative afin d'obtenir des énantiomères uniques de haute pureté (>99% ee) pour les essais pharmacologiques.
Matériel et verrerie.
- Ballons à fond rond (RBF) de 100 ml, 250 ml et 500 ml ;
- Ballon en forme de poire de 50 ml ;
- Support d'autoclave et pince pour fixer l'appareil;
- Agitateur magnétique avec chauffage ;
- 100 mL x3 ; 50 mL x2 Béchers ;
- Entonnoir séparateur de 500 ml ;
- Entonnoir à goutte de 100 ml ;
- Bain Dewar ;
- Bain-marie ;
- CO2 solide (glace sèche) ;
- Source de vide;
- Baguette de verre et spatule ;
- Machine Rotovap;
- Seringue en plastique ou en verre ;
- Fiole d'Erlenmeyer de 150-200 ml x2 ;
- Condenseur à reflux;
- Kit dechromatographie flash;
- Fiole de Buchner et entonnoir [un filtre de Schott peut être utilisé pour de petites quantités] ;
- Thermomètre de laboratoire (-50 °C à 200 °C) avec adaptateur pour ballon ;
- Ballon de ~10 L d'azote (N2) ou d'argon (Ar) (1 atm) ;
- Source d'hydrogène (H2) ;
- Échelle de laboratoire (0,001-100 g) [dépend de la charge de synthèse].
Réactifs.
- Hydrure de sodium (NaH) 60% dans l'huile minérale, 677 mg, 16,9 mmol ;
- Diméthylformamide (DMF) 10,0 mL ;
- 2-(3,5-diméthoxyphényl)acétonitrile (1) 1,0 g, 5,64 mmol ;
- Iodométhane (CH3I) 1,1 mL, 16,9 mmol ;
- Solution aqueuse de chlorure d'ammonium (NH4Cl) (25,0 mL) ;
- Ether diéthylique (Et2O) 363 mL ;
- Sulfate de sodium (Na2SO4) ou sulfate de magnésium (MgSO4) ~150 g ;
- Dichlorométhane (DCM) 115.0 mL ;
- DIBALH (C₈H₁₉Al) solution 1 M dans l'hexane, 14.75 mL, 14.75 mmol ;
- Tartrate de sodium, solution à 10% dans l'eau, 20 mL ;
- Acétate d'éthyle (EtOAc) 1070 mL ;
- Eau distillée ~1 L ;
- Chlorure de sodium (NaCl) ~100 g ;
- Hexane ~650 mL ;
- 5-bromopentane (4) 3.134 mL, 16.6 mmol ;
- Ethanole (EtOH) 35 mL ;
- Triphénylphosphine (Ph3P) 4.35 g, 16.6 mmol ;
- Carbonate de potassium (K2CO3) 2.30 g, 16.6 mmol ;
- Toluène 35 mL ;
- Tétrahydrofurane (THF) 179 mL ;
- Pd/C 10% 139 mg ;
- Iodure de méthylmagnésium (MeMgI) 3 M dans Et2O, 8,0 mL, 24,0 mmol ;
- Ester de pivalate (9) 48 mg, 0,19 mmol ;
- Étherate de trifluorure de bore (BF3-OEt2) 0,12 mL, 1,0 mmol ;
- Hydrure de lithium et d'aluminium (LiAlH4) 15,3 mg, 0,39 mmol.
Point d'ébullition : 485.51 à 760 mm Hg ;
Point de fusion : 205,83 °C ;
Poids moléculaire : 386,576 g/mol ;
Densité : 1,0±0,1 g/mL ;
Numéro CAS : 112830-95-2.
Synthèse du précurseur
2-(3,5-Diméthoxyphényl)-2-méthylpropanenitrile (2)À une suspension agitée d'hydrure de sodium (60 % dans l'huile minérale, 677 mg, 16,9 mmol, 3 eq.) dans du DMF sec (5.0 mL) à 0 °C, une solution de 2-(3,5-diméthoxyphényl)acétonitrile (1) disponible dans le commerce (1,0 g, 5,64 mmol, 1 eq.) et d'iodométhane (1,1 mL, 16,9 mmol, 3 eq.) dans du DMF sec (5,0 mL) a été ajoutée goutte à goutte. La température de réaction a augmenté jusqu'à 25 °C sur une période de 15 minutes et l'agitation s'est poursuivie pendant 2 heures dans un ballon à fond rond de 100 mL. Le mélange réactionnel a été éteint avec une solution aqueuse saturée de NH4Cl (5,0 mL) et dilué avec de l'éther diéthylique (10 mL). La couche organique a été séparée et la couche aqueuse a été extraite avec de l'éther diéthylique (3×10 mL). La couche organique combinée a été lavée avec de l'eau et de la saumure, séchée sur Na2SO4 et le solvant a été évaporé sous pression réduite. Le produit brut a été purifié par chromatographie flash sur gel de silice (hexane/EtOAc 8:2) pour donner le composé (2) (1,1 g, 98%) sous forme d'huile incolore.
2-(3,5-Diméthoxyphényl)-2-méthylpropanal (3)
A une solution de (2) (1,21 g, 5,90 mmol, 1 éq.) dans du DCM sec (50.0 mL) à -78 °C (dans un bain Dewar avec de la glace sèche) a été ajouté du DIBALH (solution 1 M dans de l'hexane, 14,75 mL, 14,75 mmol, 2,5 eq.) (C₈H₁₉Al) dans un ballon à fond rond de 250 mL. Le mélange réactionnel a été agité à la même température pendant 1 h, puis a été éteint par l'ajout goutte à goutte de tartrate de sodium et de potassium (solution à 10 % dans l'eau, 20 mL). Le mélange résultant a été réchauffé à température ambiante, agité vigoureusement pendant 1 h, puis dilué avec de l'EtOAc (20 ml). La phase organique a été séparée et la phase aqueuse a été extraite avec de l'EtOAc (3×50 mL). La couche organique combinée a été lavée avec de l'eau et de la saumure, séchée sur Na2SO4 et le solvant a été évaporé sous pression réduite. Le produit brut a été purifié par chromatographie flash sur gel de silice (hexane/EtOAc 8:2) pour donner l'aldéhyde (3) (1,14 g, 93%) sous forme d'huile incolore.
5-(Bromotriphenyl-λ5-phosphanyl)pentane (5)
A une solution de 5-bromopentane (4) disponible dans le commerce (3.134 mL, 16.6 mmol, 1 eq.) dans EtOH (35 mL) a été ajoutée de la triphénylphosphine (4.35 g, 16.6 mmol, 1 eq.) et K2CO3 (2.30 g, 16.6 mmol, 1 eq.) et le mélange a été chauffé à reflux pendant une nuit dans un ballon à fond rond de 250 mL. Le solvant a été évaporé sous pression réduite, le produit brut a été dissous dans du toluène (35 mL) et le mélange a été agité vigoureusement à 100 °C pendant 5 minutes. Le mélange a été laissé refroidir jusqu'à la température ambiante et le sel de phosphonium cristallisé ( 5) (74%) a été recueilli par filtration sous la forme d'un solide cristallin blanc.
A une solution de 5-bromopentane (4) disponible dans le commerce (3.134 mL, 16.6 mmol, 1 eq.) dans EtOH (35 mL) a été ajoutée de la triphénylphosphine (4.35 g, 16.6 mmol, 1 eq.) et K2CO3 (2.30 g, 16.6 mmol, 1 eq.) et le mélange a été chauffé à reflux pendant une nuit dans un ballon à fond rond de 250 mL. Le solvant a été évaporé sous pression réduite, le produit brut a été dissous dans du toluène (35 mL) et le mélange a été agité vigoureusement à 100 °C pendant 5 minutes. Le mélange a été laissé refroidir jusqu'à la température ambiante et le sel de phosphonium cristallisé ( 5) (74%) a été recueilli par filtration sous la forme d'un solide cristallin blanc.
(5Z)-7-(3,5-Dimethoxyphenyl)-7-methyloct-5-en (6)
A une suspension de sel de phosphonium (5) (27,3 mmol, 5 eq.) dans du THF sec (130 mL) à 0 °C, on a ajouté goutte à goutte du LiHMDS (LiN[(CH₃)₃Si]₂) (1 M dans du THF, 27,3 mL, 27,3 mmol, 5 éq.) dans un ballon à fond rond de 500 mL. Le mélange a été chauffé à 10 °C et agité pendant 30 min pour assurer la formation complète de l'ylide orange. Une solution d'aldéhyde (3) (1,1 g, 5,46 mmol, 1 eq.) dans du THF (15 mL) a été ajoutée goutte à goutte à la suspension résultante à la même température. La réaction a été agitée pendant une nuit à température ambiante. Le mélange a été éteint par l'addition de NH4Cl aqueux saturé (10 mL). La couche organique a été séparée et la phase aqueuse a été extraite avec Et2O (3×100 mL). La couche organique combinée a été lavée avec de la saumure, séchée sur Na2SO4 et le solvant a été évaporé sous pression réduite. Le produit brut a été purifié par chromatographie flash sur gel de silice (hexane/EtOAc 7:3) pour donner l'alcène (6) (92%, diastéréoisomère unique) sous forme d'huile incolore.
A une suspension de sel de phosphonium (5) (27,3 mmol, 5 eq.) dans du THF sec (130 mL) à 0 °C, on a ajouté goutte à goutte du LiHMDS (LiN[(CH₃)₃Si]₂) (1 M dans du THF, 27,3 mL, 27,3 mmol, 5 éq.) dans un ballon à fond rond de 500 mL. Le mélange a été chauffé à 10 °C et agité pendant 30 min pour assurer la formation complète de l'ylide orange. Une solution d'aldéhyde (3) (1,1 g, 5,46 mmol, 1 eq.) dans du THF (15 mL) a été ajoutée goutte à goutte à la suspension résultante à la même température. La réaction a été agitée pendant une nuit à température ambiante. Le mélange a été éteint par l'addition de NH4Cl aqueux saturé (10 mL). La couche organique a été séparée et la phase aqueuse a été extraite avec Et2O (3×100 mL). La couche organique combinée a été lavée avec de la saumure, séchée sur Na2SO4 et le solvant a été évaporé sous pression réduite. Le produit brut a été purifié par chromatographie flash sur gel de silice (hexane/EtOAc 7:3) pour donner l'alcène (6) (92%, diastéréoisomère unique) sous forme d'huile incolore.
7-(3,5-Diméthoxyphényl)-7-méthyloctane (7)
A une solution de (6) (5,0 mmol, 1 eq.) dans EtOAc (200 mL) a été ajouté 10% Pd/C (139 mg), et la suspension résultante a été agitée vigoureusement sous atmosphère d'hydrogène pendant une nuit à température ambiante dans 500 mL RBF. Le catalyseur a été éliminé par filtration sur Celite et le filtrat a été évaporé sous pression réduite. Le produit brut a été purifié par chromatographie flash sur gel de silice (hexane/EtOAc 6:4) pour donner le composé hydrogéné ( 7) (rendement quantitatif) sous forme d'huile incolore.
5-(2-méthyloctan-2-yl)benzène-1,3-diol (8)
A une solution du composé (7) (1,20 mmol, 1 eq.) dans Et2O sec (5,0 mL) et THF sec (0,4 mL), MeMgI (3 M dans Et2O, 8,0 mL, 24,0 mmol, 20 eq.) a été ajouté à 0 °C dans 100 mL de RBF. Le mélange a été chauffé à 100 °C sous pression réduite, puis le résidu a été chauffé à 170 °C pendant 1 h sous un flux d'azote. Le mélange réactionnel refroidi a été éteint avec du NH4Cl aqueux saturé (10 mL), et extrait avec de l'EtOAc (5×20 mL). La couche organique combinée a été lavée avec de la saumure, séchée sur Na2SO4 et le solvant a été évaporé sous pression réduite. Le produit brut (8) a été purifié par chromatographie flash sur gel de silice (hexane/EtOAc 1:1) pour donner l'alcool (8) (70%) sous forme de solide blanc cireux.
Synthèse du produit
[(6aR,10aR)-3-(2-méthyloctane-2-yl)-1-hydroxy-6,6-diméthyl-6H,6aH,7H,10H,10aH-benzo[c]isochromen-9-yl]méthyl 2,2-diméthylpropanoate (10)
Une solution de résorcinol (8) (0.19 mmol, 1 eq.) et de l'ester de pivalate (9) (48 mg, 0.19 mmol, 1 eq.) dans du DCM sec (65 mL) à -20 °C a été ajoutée BF3-OEt2 (0.12 mL, 1.0 mmol, 5.3 eq.) dans 250 mL de RBF. Le mélange a été chauffé à température ambiante et agité pendant 2 h. Le mélange a été soigneusement lavé avec de la saumure, sur Na2SO4, filtré et le solvant a été évaporé sous pression réduite. Le produit brut a été purifié par chromatographie flash sur gel de silice (hexane/EtOAc 9:1) pour donner le composé (10) (55%) sous la forme d'un solide blanc cireux.
Une solution de résorcinol (8) (0.19 mmol, 1 eq.) et de l'ester de pivalate (9) (48 mg, 0.19 mmol, 1 eq.) dans du DCM sec (65 mL) à -20 °C a été ajoutée BF3-OEt2 (0.12 mL, 1.0 mmol, 5.3 eq.) dans 250 mL de RBF. Le mélange a été chauffé à température ambiante et agité pendant 2 h. Le mélange a été soigneusement lavé avec de la saumure, sur Na2SO4, filtré et le solvant a été évaporé sous pression réduite. Le produit brut a été purifié par chromatographie flash sur gel de silice (hexane/EtOAc 9:1) pour donner le composé (10) (55%) sous la forme d'un solide blanc cireux.
(-)-(R,R)-HU-210 (11)
Une solution de l'ester protégé (10) (0,098 mmol, 1 eq.) dans du THF sec (1,0 ml) a été ajoutée goutte à goutte à une suspension de LiAlH4 (15,3 mg, 0,39 mmol, 4 eq.) dans du THF (1,0 ml) à 0 °C dans un ballon piriforme de 50 ml. Le mélange réactionnel a été agité pendant 2 h et laissé se réchauffer à température ambiante. La réaction a été calmée avec de l'eau (2 ml) et extraite avec de l'éther (2×5 ml). La couche organique combinée a été lavée avec de la saumure, séchée sur Na2SO4 et le solvant a été évaporé sous pression réduite. Le produit brut a été purifié par chromatographie flash sur gel de silice (hexane/EtOAc 8:2) pour donner le composé final (-)-(R, R)-HU-210 ( 11) (50 %, ee 97 %) sous la forme d'un solide blanc hygroscopique. Le produit final a ensuite été purifié par une CLHP chirale (voir les détails expérimentaux) afin d'obtenir le (-)-(R, R)-HU-210 énantiomériquement pur (ee 100%).
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