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第二章 雌二醇螢光分子之合成

2.2 共同前驅物化合物 8 之逆合成分析與合成步驟

由 於 HF-7α-Gly-EDIOL 、 HF-7α-U-EDIOL 、 DBD-7α-Gly-EDIOLDBD-7α-U-EDIOL 均含有相同前驅物化合物 8,故在這邊一起講述化合物 8 的逆 合成分析與合成步驟。

如圖 2-3 所示,化合物 8 由化合物 6 先進行光延反應 (Mitsunobu reaction) 反 應再進行施陶丁格反應 (Staudinger reaction) 而得。化合物 6 由化合物 5 進行氫硼 化-氧化反應而得。化合物 5 則由化合物 3 進行還原反應,再將羥基以 THP 保護而 得。化合物 3 由化合物 2 和 6-碘-1 己烯 (6-iodohexene) 進行 α 位向之烷基化而得,

而其中 6-碘-1 己烯可由市售的 5-己烯-1-醇 (5-hexenol) 進行 Appel 反應而得。化 合物 2 可由市售的雌二醇先以 THP 將羥基保護,接著在雌二醇 6 號位置衍生出羥 基後,利用 PCC 試劑氧化成羰基而得。

圖 2-3 化合物 8 之逆合成分析。

參考 Robert G. Croy 教授與其研究團隊之研究,92以雌二醇當作起始物開始合 成化合物 1。首先將雌二醇 3 號位置和 17 號位置羥基上保護,以免這兩個基團影 響 後 面 反 應 的 進 行 。 由 於 之 後 的 反 應 條 件 有 鹼 , 所 以 選 用 耐 鹼 性 的 保 護 基 tetrahydropyranyl (THP) 。 以 二氯 甲 烷 為 溶 劑 , 4- 甲 基 苯 磺 酸 吡 啶 (pyridinium p-toluenesulfonate,PPTS) 當作酸催化試劑,與 3,4-dihydro-2H-pyran (DHP) 在室 溫下反應 24 小時後,經加壓管柱層析純化,可得到化合物 1,產率 98%,如式 (1)。

(1)

由於之後需要在化合物 1 之 7 號位置進行烷基化,故須先在 6 號位置建立羰 基。以四氫呋喃為溶劑,第一步先於-78 ℃下利用正丁基鋰 (n-butyllithium) 將二 異丙胺 (diisopropylamine) 去質子化產生 LDA 後,慢慢加入化合物 1。於-78 ℃反 應 3.5 個小時,可移除 benzylic 位置的質子,第二步於 0 ℃下加入硼酸三乙酯 (trimethyl borate) 後回室溫反應兩個小時,形成 boronate 的中間產物,第三步於 0

℃下加入 30%過氧化氫水溶液進行氧化,回室溫反應 1 小時,即可在雌二醇 6 號 位置建立羥基。第四步抽去溶劑後再溶於二氯甲烷,於 0 ℃下加入氯鉻酸吡啶酯 (pyridinium chlorochromate,PCC) 進行氧化,將 6 號位置羥基氧化為羰基,回室 溫反應 2 小時,經加壓管柱層析純化後,可得到化合物 2,四步總產率為 30%,如 式 (2)。

(2)

以四氫呋喃為溶劑,叔丁醇甲 (KOtBu) 當作鹼,將化合物 2 之 7 號位置進行 去質子化,之後於-78 ℃下慢慢滴入已溶於四氫呋喃的 6-碘-1 己烯進行烷基化,

滴完後移至冰浴下反應 2 小時,經加壓管柱層析純化後,可得到化合物 3,產率 46%,如式 (4)。而其中 6-碘-1 己烯是由市售的 5-己烯-1-醇進行 Appel 反應,將羥 基轉換成離去能力較高的碘基,以利於烷基化的進行。5-己烯-1-醇和三苯基膦 (triphenylphosphine,PPh3)、咪唑 (imidazole) 在二氯甲烷當溶劑條件,於 0 ℃下 慢慢加入碘,再回室溫反應 20 分鐘,經加壓管柱層析純化後,可得到 6-碘-1 己烯,

產率 64%,如式 (3)。本實驗室余柔靚學姊在其碩士論文中,已藉由 2D NMR 1H-1H NOESY 圖譜分析及 X-ray 結構鑑定分析,確認化合物 3 之 6 號位置烷基位向為 α 位向。89

(3)

(4)

進行羰基還原時會部分去除 THP 保護,為避免去 THP 保護不完全,故在這之 前,先利用乙醯氯將化合物 3 之 THP 保護去除。93以甲醇為溶劑,0 ℃下加入乙 醯氯,再回室溫反應 0.5 小時,經乙酸乙酯再結晶後,抽乾溶劑再溶於二氯甲烷,

0 ℃下加入三乙基矽烷 (Et3SiH) 及三氟化硼乙醚 (BF3.Et2O) 進行羰基還原反應,

回室溫反應 1 小時,經加壓管柱層析純化後,可得到化合物 4,兩步產率 96%,如 式 (5)。

(5)

為避免 3 號和 17 號位置的活性基團-羥基影響後面反應,且後續反應條件之中 也有鹼,故一樣選用 THP 當作保護基。以二氯甲烷為溶劑,4-甲基苯磺酸吡啶當 作酸催化試劑,化合物 4 與 DHP 在迴流下反應 0.5 小時,經加壓管柱層析純化後,

可得到化合物 5,產率 95%,如式 (6)。需注意此步驟不能迴流太長時間,否則產 物會被分解。

(6)

為引入親核性基團-胺基於化合物 5 之 7 號位置長碳鏈末端,需先引入羥基再 進行官能基轉換。故化合物 5 以四氫呋喃為溶劑,在 0 ℃下加入硼烷 (borane) 試 劑,回室溫反應 24 小時進行反馬可尼可夫 (anti-Markovnikov) 的氫硼化-氧化反應。

生成三烷基硼 (trialkylborane) 中間物後,於 0 ℃下加入氫氧化鉀與過氧化氫水溶 液,回室溫反應 3 小時,在鹼性條件將烷基硼氧化成羥基,經加壓管柱層析純化 後,可得化合物 6,兩步產率 82%,如式 (7)。

(7)

化合物 6 進行 Mitsunobu 反應可將羥基轉換為疊氮基。94以四氫呋喃為溶劑,

三苯基膦與偶氮二甲酸二異丙酯 (DIAD) 形成具高度親電性的中間體後,和具有 親核性羥基之化合物 6 結合,藉由強的磷-氧健使羥基變成好的離去基,再與被中 間體去質子的親核試劑-疊氮酸 (HN3) (疊氮化鈉與硫酸反應 in situ 製備)進行親核 性取代反應,室溫下反應 2 小時,經加壓管柱層析純化後,可得化合物 7,產率 97%,如式 (8)。

(8)

化合物 7 進行 Staudinger 反應可將疊氮基轉換為胺基。95以四氫呋喃為溶劑,

化合物 7 上疊氮基團與樹酯上的三苯基膦進行親核性加成反應,分子內環化再脫 去一分子氮氣形成亞胺基膦烷中間體,之後將中間體水解為胺和副產物-三苯基氧 化膦 (triphenylphosphine oxide) ,室溫下反應 2 天,經過濾純化後,可得目標物化 合物 8,產率 100%,如式 (9)。使用三苯基膦樹酯的原因為反應產生的副產物可 直接經由過濾樹酯的方式除去,不需要再純化。

(9)