ЭНАНТИОСЕЛЕКТИВНЫЙ СИНТЕЗ (S)-(-)-1-(4-ФТОРФЕНИЛ)ЭТАНОЛА
Аннотация
(S)-(–)-1-(4-фторфенил)этанол является промежуточным звеном в синтезе антагониста хемокинового рецептора CCR5, применяемого для терапии ВИЧ-инфекции. Наряду с о-фторзамещенными аналогами (S)-(–)-1-(4-фторфенил)этанол может быть использован для изучения роли заместителей в хиральном распознавании молекулярных комплексов, а (R)-(+)-1-(4-фторфенил)этанол является компонентом противомалярийного препарата и модулятором гамма-секретазы, необходимой для лечения болезни Альц-геймера. Предложен подход к синтезу (S)-(-)-1-(4-фторфенил)этанола, основанный на энантиоселективном восстановлении прохирального 1-(4-фторфенил)этанона, в присутствии клеток Daucus carota. Найдены условия, позволяющие получать (S)-(–)-1-(4-фторфенил)этанол путем биовосстановления 1-(4-фторфенил)этанона в присутствии биокатализатора D. carota в течение 48 ч с выходом 55% (98% ее). Исследована возможность оптимизации трансформации 1-(4-фторфенил)этанона в реакционной среде, содержащей различные экзогенные восстановители (этанол, изопропанол или глюкозу), которые, как известно, существенно влияют на выход продукта и энантиоселективность процесса. При биотрансформации 1-(4-фторфенил)этанона в присутствии этанола (1-5%) в качестве экзогенного восстановителя образуется (S)-(-)-1-(4-фторфенил)этанол с различными выходами 7-85% и оптической чистотой 10-98% ee. Энантиоселективное восстановление исходного кетона в присутствии изопропанола (1-5%) не приводит к существенному увеличению выхода и оптической чистоты S-спирта (7-57% (18-98% ее). Биотрансформация 1-(4-фторфенил)этанона в присутствии эквимолярного количества глюкозы в течение 48 ч дает (S)-(-)-1-(4-фторфенил)этанол с выходом 66% (98% ee). Дальнейшая трансформация исходного кетона (144 ч) как в отсутствии экзогенного восстановителя, так и в присутствии эквимолярного количества глюкозы, приводит к повышению выхода спирта до 73% и 76%, соответственно, однако при этом оптическая чистота спирта снижается до 62% ее и 80% ee, что указывает на протекание стереоинверсии.
Для цитирования:
Чанышева А.Р., Суфиярова А.Л., Привалов Н.В., Зорин В.В. Энантиоселективный синтез (S)-(-)-1-(4-фторфенил)этанола. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2022. Т. 65. Вып. 8. С. 111-116. DOI: 10.6060/ivkkt.20226508.6637.
Литература
Handbook of organopalladium chemistry for organic synthesis. Ed. by E. Negishi. N.-Y.: Wiley interscience. 2002. 3424 p.
Shakhmaev R.N., Sunagatullina A.Sh., Zorin V.V. Synthesis of individual isomers of 2-(3-chloroprop-2-en-1-yl)cyclohexanone. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2019. V. 62. N 8. P. 66-70. DOI: 10.6060/ivkkt.20196208.5897.
Rönn M., McCubbin Q., Winter S., Veige M. K., Grim-ster N., Alorati T., Plamondon L. Expedient Synthesis of MLN1251, A CCR5 Antagonist for Treatment of HIV. Org. Proc. Res. Develop. 2007. V. 11(2). P. 241. DOI: 10.1021/op060245h.
Ciavardini A., Rondino F., Paladini A., Speranza M., Fornarini S., Satta M., Piccirillo S. The effect of fluorine substitution on chiral recognition: interplay of CH⋯π, OH⋯π and CH⋯F interactions in gas-phase complexes of 1-aryl-1-ethanol with butan-2-ol. Phys. Chem. Chem. Phys. 2013. V. 15(44). P. 19360. DOI: 10.1039/C3CP53215A.
Cardoso F.J.B., de Figueiredo, A.F., da Silva Lobato M., de Miranda R.M., de Almeida R.C.O., Pinheiro J.C. A study on antimalarial artemisinin derivatives using MEP maps and multivariate QSAR. J. Molec. Model. 2007. V. 14(1). P. 39. DOI: 10.1007/s00894-007-0249-9.
Huang X., Aslanian R., Zhou W., Zhu X., Qin J., Green-lee W., Palani A. The Discovery of Pyridone and Pyrida-zone Heterocycles as γ-Secretase Modulators. ACS Med. Chem. Lett. 2010. V. 1(4). P. 184. DOI: 10.1021/ml1000799.
Chanysheva A.R., Vorobyova T.E., Zorin V.V. Relative reactivity of substituted acetophenones in enantioselective biocatalytic reduction catalyzed by plant cells of Daucus carota and Petroselinum crispum. Tetrahedron. 2019. V. 75. P. 130494. DOI: 10.1016/j.tet.2019.130494.
Chanysheva A.R., Vorobyova E.N., Zorin V.V. Enanti-oselective bioreduction of acetophenone into (R)- and (S)-1-phenylethanols. Russ. J. Gen. Chem. 2017. V. 87. N 13. P. 3259–3262. DOI: 10.1134/S1070363217130229.
Gašo-Sokač D., Nujić M., Bušić V., Habuda-Stanić M. Biocatalytic reductions by plant tissue - Green alternative to alcohol production. Croat. J. Food Sci. Technol. 2014. V. 6. N 1. P. 51–60.
Chanysheva A.R., Vorobyeva T.E., Sheiko E.A., Zorin V.V. Enantioselective reduction of acetophenone by lyophilized D. carota cells. Bashkir. Khim. Zhurn. 2018. V. 25. N 2. P. 41-45 (in Russian). DOI: 10.17122/bcj-2018-2-41-45.
Chanysheva A.R., Privalov N.V., Zorin V.V. Enantioselective biocatalytic reduction of hexan-2-one, catalyzed by Petroselinum crispum cells. Russ. J. Gen. Chem. 2020. V. 90. N 13. P. 2542–2545.
Chanysheva A.R., Yusupova Yu.K., Privalov N.V., Zorin V.V. Optimization of the ketoreductase activity of Pe-troselinum crispum enzymes for the synthesis of (S)-1-(4-methoxyphenyl) ethanol. Bashkir. Khim. Zhurn. 2020. V. 27. N 1. P. 32-35 (in Russian). DOI: 10.1134/S1070363220130022.
Ishihara K., Hamada H., Hirata T., Nakajima N. Biotransformation using plant cultured cells. J. Molec. Catal. B: Enzymatic. 2003. V. 23. P. 145-170. DOI: 10.1016/S1381-1177(03)00080-8.
Nakamura K., Matsuda T. Asymmetric reduction of trifluoromethyl ketones containing a sulfur functionality by the alcohol dehydrogenase from Geotrichum. Tetrahedron. 1998. V. 54. P. 8393–8402. DOI: 10.1016/S0040-4020(98)00439-6.
Hamada H., Nakamura N., Kawabe S., Funamoto T. Enantioselectivity in the reduction of α-dicarvelone by cell suspension cultures of Nicotiana tabacum. Phytochemistry. 1988. V. 27. P. 3807-3808. DOI: 10.1016/0031-9422(88)83021-8.
Matsuda T., Harada T., Nakajima Y., Itoh T., Nakamu-ra K. Two classes of enzymes of opposite stereochemistry in an organism: one for fluorinated and another for nonfluorinated substrates. J. Org. Chem. 2000. V. 65. P. 157-163. DOI: 10.1021/jo991283k.
Andrade L.H., Utsunomiya R.S., Omori A.T.M., Porto A. L., Comasseto J.V. Edible catalysts for clean chemical reactions: Bioreduction of aromatic ketones and biooxidation of secondary alcohols using plant. J. Molec. Catal. B: Enzymatic. 2006. V. 38. N 2. P. 84–90. DOI: 10.1016/j.molcatb.2005.11.009.
Matsuda T., Nakajima Y., Harada T., Nakamura K. Asymmetric reduction of simple aliphatic ketones with dried cells of Geotrichum candidum. Tetrahedron: Asymmetry. 2002. V. 13. P. 971–974. DOI: 10.1016/S0957-4166(02)00226-4.
Chanysheva A.R., Yunusova G.V., Vorobyova T.E., Zorin V.V. Enantioselective synthesis of (S)-1-phenylethanol, a precursor to low-molecular-weight bioregulators. Russ. J. Gen. Chem. 2016. V. 86. N 13. P. 3021 – 3024. DOI: 10.1134/S107036321613017X.
Chanysheva A.R., Sheiko E.A., Zorin V.V. Stereoselective bioreduction of hexan-2-one into (2S)-(+)-hexan-2-ol. Russ. J. Gen. Chem. 2018. V. 88. N 13. P. 2934–2936. DOI: 10.1134/S1070363218130170.
Chanysheva A.R., Zorin V.V. Enantioselective bioreduction of heptan-2-one and octan-2-one catalyzed by Daucus carota cells. Indian J. Chem. 2020. V. 59B. P. 1381-1383.
Chanysheva A.R., Sheiko E.A., Zorin V.V. Asymmetric bioreduction of 4-chloroacetophenone catalyzed by Daucus carota cells in water and organic solvents. Russ. J. Gen. Chem. 2021. V. 93. N 13. P. 2953–2956. DOI: 10.1134/S1070363221130247.
