Aplicación de los 2 - efecto mariposa de wuhan inc.

Scientific Reports volumen 12, Número de artículo: 16838 (2022) Citar este artículo

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En este documento, presentamos la aplicación de derivados de 2-desoxi-d-glucosa como sondas quirales para la aclaración de la configuración absoluta de alcoholes secundarios quirales. Las sondas se unen a las moléculas estudiadas mediante una reacción de glicosilación y los productos resultantes se examinan mediante un conjunto de experimentos de RMN 2D estándar. La configuración absoluta de un átomo de carbono de oximetina que se une a la sonda se establece sobre la base de un conjunto de acoplamientos dipolares de diagnóstico (NOE/ROE). Estas correlaciones pueden considerarse diagnósticas debido a una pronunciada falta de libertad conformacional del enlace glucosídico formado. Mientras que la probabilidad de una observación de las señales de diagnóstico es máxima cuando el glucósido resultante se encuentra en un anómero α. Se seleccionó 2-desoxi-D-glucosa como sonda de elección, ya que se sabe que prefiere fuertemente la formación de α-glucósidos.

El grupo hidroxilo secundario es una de las funciones más comunes, pero cruciales, que se encuentran en los compuestos orgánicos naturales y sintéticos, que, en la mayoría de los casos, introducen quiralidad en la molécula. Hace varias décadas, Mosher y colaboradores propusieron un método para dilucidar la configuración absoluta de alcoholes secundarios, que se basaba en las reacciones de ambos enantiómeros de MTPA con una molécula estudiada y la observación cuidadosa de los efectos de protección/desprotección en los espectros de RMN1. Este método, con docenas de sus modificaciones, se utilizó en estudios de alcoholes secundarios y otras clases de moléculas quirales con un éxito limitado2,3,4,5,6,7. Si bien todavía se considera un estándar, este enfoque no garantiza un resultado inequívoco, por lo que a menudo está cargado de suposiciones peligrosas, que pueden conducir a conclusiones erróneas8,9.

Hace algún tiempo, nuestro grupo propuso un método novedoso de asignación de la estereoquímica de alcoholes secundarios, del cual ya se hizo eco en la literatura mundial10,11,12,13,14. Tiene su origen en los estudios modelo sobre la anfotericina B; su trasfondo histórico completo ha sido presentado en nuestro anterior. En pocas palabras, este enfoque se basa en una observación de que un enlace glucosídico, formado entre una piranosa y prácticamente cualquier aglicona quiral, muestra una libertad casi no conformacional. Si bien esto es cierto para los anómeros alfa y beta de los glucósidos resultantes, en los anómeros alfa, la sonda de piranosa se asienta más cerca de la aglicona, lo que permite una observación de los acoplamientos dipolares de diagnóstico en los espectros de RMN de protones.

Hasta la fecha, nuestro grupo ha demostrado la aplicabilidad de D-glucosa, D-manosa y L-ramnosa no modificadas para elucidar la configuración absoluta del 2-butanol15. En estos estudios, solo se demostró que los anómeros alfa son útiles. Más tarde, el derivado tetra-O-bencilo de la D-manosa ha dado lugar a un estudio estereoquímico exitoso sobre varios compuestos naturales16. Mientras que en el caso del (+)-mentol, los anómeros alfa y beta mostraron acoplamientos dipolares de diagnóstico, la formación de glucósidos beta generalmente se considera una complicación, lo que simplifica el proceso de síntesis, aislamiento y estudios de RMN.

En una búsqueda constante de la mejor sonda de azúcar posible, nuestra atención se centró en la 2-desoxiglucosa. Si bien la química general de esta hexosa es convincente y no se comprende completamente, se sabe que la síntesis de los glucósidos beta de este monosacárido es bastante desafiante17,18, por lo tanto, los anómeros beta de ninguna manera se manifiestan como subproductos significativos de la glucosidación. proceso. Por lo tanto, en este estudio, hemos examinado el proceso de formación de derivados de tri-O-bencilo y tri-O-benzoil de 2-desoxiglucosa y su aplicación como sondas quirales para elucidar la configuración absoluta de alcoholes secundarios quirales.

En el concepto propuesto, el motivo de azúcar, en el caso de la 2-desoxiglucosa, desempeña el papel de una sonda molecular estereoquímicamente definida que se introduce en un alcohol secundario quiral seleccionado mediante la creación de un enlace. Uno de los componentes de ese enlace incluye el carbono asimétrico probado. La utilidad del método se puede comprobar en los modelos propuestos de alcoholes secundarios quirales como los isómeros (1S,2R,5S)-( +)-mentol, (-)-borneol y (S)-2-butanol. El concepto del método propuesto asume una síntesis química relacionada con la formación de un enlace O-glucosídico entre la sonda y la aglicona, seguida de una serie de estudios espectroscópicos de RMN 2D, incluida la observación de los efectos Overhauser entre los protones de las unidades de carbohidratos. , unidades de alcohol y el uso de técnicas de modelado molecular para simular las interacciones de los sistemas creados. A continuación, hemos demostrado el concepto general del método propuesto (Fig. 1):

La ilustración introduce el concepto general del método: (a) síntesis de la sonda propuesta y su reacción con un alcohol secundario quiral seleccionado; (b) experimentos de RMN y análisis de espectros unidimensionales y bidimensionales; c) simulación por ordenador del sistema sonda-aglicón con datos seleccionados relacionados con las conexiones dipolares y la definición de los ángulos de doble pared Φ y Ψ; (d) comparación de los resultados de RMN con MD.

Estudios anteriores sobre macrólidos de polieno y sondas quirales con el uso del andamio D-manosa permitieron el registro de acoplamientos dipolares, que aparecen con mayor frecuencia entre monosacáridos y agliconas15,16. La metodología general para determinar la configuración de alcoholes secundarios implica la búsqueda de un mínimo de dos señales de diagnóstico: acoplamientos dipolares homonucleares. La primera señal de diagnóstico que debería aparecer en el espectro ROESY se relaciona con la interacción en el espacio de protones 1'H/1H. La presencia de este enlace indica una inhibición de la libertad de rotación de las conexiones alrededor del enlace glucosídico (Fig. 2a). La consecuencia de observar el acoplamiento dipolar mencionado anteriormente es la búsqueda de más efectos Overhauser. Las posibles interacciones espaciales entre los protones de los ligandos L1 y L2 y el monosacárido se presentan en la (Fig. 1d). En el lado izquierdo de la molécula probada, los protones en 2'H y 3'H pueden acoplarse solo con L1, mientras que en el lado derecho, los protones 5'H y posiblemente 6'H pueden interactuar en un dipolo con L2. Los posibles efectos ROE presentados anteriormente nunca aparecerán todos en los experimentos ROESY, aunque uno de ellos es suficiente para establecer una orientación mutua. Los acoplamientos dipolares de los protones 2'H y 5'H con ligandos del resto del alcohol se observan con mayor frecuencia (Fig. 2b). Como resultado de la confirmación de una proyección de glucósido específica, las subsiguientes interrelaciones interprotónicas buscadas están relacionadas con la determinación de la ubicación de ligandos particulares. Más adelante en este artículo, presentamos estudios en los que se observaron interacciones interprotónicas entre la sonda y la aglicona utilizando el andamio 2-desoxi-d-glucosa.

Determinación de la configuración absoluta de alcoholes secundarios con el uso de acoplamientos dipolares: (a) primera señal de diagnóstico; (b) segunda señal de diagnóstico.

Las sondas de glucósidos quirales se prepararon en dos versiones, la primera clásica, con protección bencilo de los grupos hidroxilo de la 2-desoxiglucosa y la segunda usando grupos protectores benzoilo menos típicos (Fig. 3). Las sondas con protección de bencilo se prepararon de la manera habitual. En el primer paso se preparó 2-desoxiglucósido de metilo, que luego se alquiló con bromuro de bencilo. El grupo metilo anomérico se eliminó en condiciones ácidas suaves para obtener el compuesto 5a, listo para el acoplamiento final con alcohol secundario quiral. En el caso de los azúcares benzoilados, aplicamos un enfoque de dos pasos, con la benzoilación de todos los grupos hidroxilo en el primer paso, seguido de la desprotección selectiva de la posición anomérica. En este paso, intentamos aplicar la desprotección con bencilamina o etanolamina, sin embargo, esto no tuvo éxito. Este resultó ser el método elegido para la desprotección en dos etapas pero en un solo recipiente con transformación en bromuro de glucosilo y posterior hidrólisis asistida con cationes de plata que conducen a la formación de 5b. En el último paso, aplicamos el método de Schmidt. El primer paso fue la O-activación del derivado de monosacárido con tricloroacetonitrilo en presencia de cantidades catalíticas de una base fuerte. El segundo paso de la reacción de Schmidt fue la formación de un enlace O-glucosídico. Para este propósito, utilizamos alcoholes secundarios ópticamente activos disponibles comercialmente como (1S, 2R, 5S)-( +)-mentol, (-)-borneol y (S)-2-butanol. Las reacciones se llevaron a cabo en presencia de cantidades catalíticas de ácido. Debido al impedimento estérico significativo de los alcoholes usados, experimentamos un bajo rendimiento de las sondas preparadas. Además, en un caso aislamos el glucósido 2B deshidratado que también resultó útil para estudios espectroscópicos. Como resultado de la síntesis química se obtuvieron 1A, 1B, 1C, 2A, 2B y 2C (Fig. 4).

Procedimientos generales de síntesis de sondas quirales: (ruta A) formación de o-metil glucósido: MeOH, 1% AcCl/24 h, TA; (ruta B) bencilación: BnBr, DMF, NaH / atm Ar, 18 h, 0 °C; (vía D) benzoilación: BzCl, DMAP, Py/atm Ar, 72 h, RT; (ruta C/E) eliminación del grupo del carbono anomérico: C AcOH, HCl / 1 h, 55 °C; E 1. 45 % HBr/NOAc / atm Ar, 2,5 h, TA 2. Ag2CO3, acetona, H2O / 1 h, TA; Método Schmidt: (ruta F) tricloroacetonitrilo O-activación: Cl3CCN/base, (ruta G) O-glucosidificación con alcohol secundario quiral R3OH/ácido.

Recibió O-glucósidos 1A, 1B, 1C, 2A, 2B y 2C.

Los compuestos 1A, 1B, 1C, 2A, 2B y 2C se sometieron a estudios de RMN en acetona-d6 o benceno-d6. Usando experimentos estándar DQF-COSY, TOCSY, HSQC, nd-HSQC, HMBC y ROESY, todas las conexiones en cada sistema de espín aislado de los glucósidos resultantes se rastrearon sin complicaciones. El procedimiento detallado de la asignación de configuración absoluta por RMN presentarse en el caso de la molécula 1A.

En el espectro nd-HSQC la constante de acoplamiento 1J CH de la molécula 1A es de 171,1 Hz (Fig. 5a y Fig. S6), lo que es sinónimo de obtención del anómero alfa. Para el anómero beta 1B, se observa un valor de 1 J CH de 158,1 Hz (Fig. 5b y Fig. S15)19. Un factor adicional que confirma la conformación de glucósido es el alto desplazamiento químico de la señal C1' (Tabla 1) en espectros unidimensionales. El desplazamiento del protón 1'H (Tabla 2) se debe al efecto de blindaje del grupo éster -COPh.

Espectros nd-HSQC con el valor de la constante de acoplamiento 1J C–H para: (a) molécula 1A: anómero alfa; (b) Molécula 1B: anómero beta.

El análisis de la molécula 1A confirmó que los sustituyentes del anillo de ciclohexano (aglicona) están en posiciones ecuatoriales. La interpretación de las constantes vecinales del acoplamiento y los acoplamientos dipolares permitió definir la configuración absoluta (C1-(S*), C3-(R*), C5-(S*)).

La sonda: ROE de aglicona demostró la primera señal de diagnóstico: H'1/H1. Este acoplamiento dipolar entre el protón anomérico y el protón de la oximetina debe ocurrir porque indica la inhibición parcial alrededor del enlace O-glucosídico. Además, para 1A, se observaron dos ROE más entre los protones de la unidad de aglicona y los protones de la sonda quiral, es decir, 5'H/7H y 5'H/8H—señal de diagnóstico (Tabla 3). El experimento ROESY NMR confirmó las correlaciones observadas en el espacio simulado con el uso de técnicas MD (Fig. S49). Estos ROE mencionados permitieron determinar la configuración absoluta de 1A (Fig. 6a). Todos los acoplamientos dipolares para la molécula 1A se pueden observar en el espectro ROESY (Fig. 7).

Determinación de S*/R* la configuración absoluta de 1A, 1B, 1C, 2A, 2B y 2C. Las ROE de diagnóstico se representan como flechas bidireccionales (azul: primera señal de diagnóstico 1'H/1H de 1A—2C; rojo: segunda señal de diagnóstico para 1A 5'H/7H, 5'H/8H; 1C 5'H/5ex; 2A 5'H/8H, 5'H/7H, 6'aH/8H, 2B 5'H/7H y 2C 5'H/4H).

Espectro ROESY de la molécula 1A con todos los acoplamientos dipolares (las señales de diagnóstico están marcadas en un círculo).

En el caso del anómero beta 1B, el espectro ROESY reveló que está presente una señal 1'H/1H indicativa de inhibición parcial del enlace O-glucosídico (Tabla S6). Sin embargo, el anómero beta no es adecuado como sonda quiral para determinar la configuración absoluta de la molécula 1B porque no se pueden observar otras correlaciones de diagnóstico entre la sonda y la aglicona (Fig. 6b y Fig. S17). Todos los acoplamientos dipolares para la molécula 1B se pueden observar en el espectro ROESY (Fig. 8). Para la molécula 1B, los resultados de la simulación por computadora también fueron confirmados por estudios espectroscópicos (Fig. S51).

Espectro ROESY de la molécula 1B con todos los acoplamientos dipolares (las señales de diagnóstico están marcadas en un círculo).

Según el espectro nd-HSQC, el compuesto 2C obtenido es un anómero alfa. El valor de la constante de acoplamiento 1J CH es 168,3 Hz (Fig. 9 y Fig. S47). Las señales de aglicona, en este caso, una molécula pequeña y simple de 2-butanol se concentran en un área separada de la escala de desplazamiento químico, luego los protones y las señales de carbono derivadas del derivado bencílico de 2-desoxi-D-glucosa (Fig. S42) (Fig. . S43). El desplazamiento químico C2 y 2H de la aglicona es el más alto porque es un componente del enlace O-glucosídico (Tablas 4, 5).

Espectros de HSQC-nd con el valor de la constante de acoplamiento 1J C–H para la molécula 2C—anómero alfa.

En el caso de la molécula 2C, se observó la primera señal de diagnóstico: 1'H/1H (Tabla 6). También se observaron otros acoplamientos dipolares, incluida una segunda señal de diagnóstico. En este caso, también se registró la segunda señal de diagnóstico relativamente débil ROE—5'H/4H y se confirmó la configuración absoluta de 2-(S)-butanol (Fig. 6f). Desde el punto de vista de estas consideraciones, la observación de los efectos de Overhauser para la molécula 2C fue muy importante para la idea del método propuesto. La presencia de los acoplamientos dipolares mostrados indica la inhibición de la rotación alrededor del enlace O-glucosídico para una aglicona tan pequeña. El 2-butanol es uno de los alcoholes secundarios ópticamente activos más pequeños. Los resultados y el análisis de los experimentos de RMN confirman las simulaciones por computadora anteriores. Todos los acoplamientos dipolares para la molécula 2C se pueden observar en el espectro ROESY (Fig. 10 y Fig. S48).

Espectro ROESY de la molécula 2C con todos los acoplamientos dipolares (las señales de diagnóstico están marcadas en un círculo).

Según el espectro nd-HSQC, los compuestos 1C, 2A y 2B obtenidos son anómeros alfa. Los valores de las constantes de acoplamiento 1J CH se presentan secuencialmente: 171,2 Hz, 168,4 Hz, 165,6 Hz, (Fig. S23), (Fig. S31) y (Fig. S39). El espectro de RMN de los derivados de benzoílo es menos complejo que el de derivados de bencilo porque no contiene las señales –CH2- (derivadas de –OBn) que se superponen a los desplazamientos químicos de protones o carbonos de la sonda (Fig. S34), (Fig. S35). Por otro lado, estas señales se distinguen porque se enfocan dentro de cierto rango en la escala ppm.

Para todas las moléculas 1C, 2A y 2B, el espectro ROESY confirmó la presencia de la primera señal de diagnóstico entre el protón 1'H de la sonda y el protón 1H de la aglicona (Tabla S9), (Tabla S12), (Tabla S15). Además, se observó una segunda señal diagnóstica para cada caso. Para 1C, el siguiente acoplamiento dipolar entre la sonda y la aglicona es 5'H/5exH. Ambas interacciones permiten determinar la posición de la aglicona en el espacio, asignando así la configuración absoluta de 1C-(R*) borneol (Fig. 6c y Fig. S25). Para 2A, se observaron tres efectos Overhauser en la relación sonda-aglicona: 5'H/7H, 5'H/8H y 6'aH/8H. Estas interdependencias apuntan al C1-(S*) del carbono de mentol oximetino (Fig. 6d y Fig. S33). De manera similar, en el caso de la molécula 2B, el espectro ROESY prueba la ocurrencia de otro acoplamiento dipolar, que es importante desde el punto de vista de los presentes exámenes: 5'H/7H que permite reconocer C1- (S *) aglicona (Fig. 6e y Fig. S41).

Con el fin de evaluar si un enlace glucosídico formado por derivados de 2-desoxi-D-glucosa presenta de hecho una libertad conformacional restringida, se sometieron a estudios de dinámica molecular un conjunto de modelos moleculares de 1A, 1B, 1C, 2A, 2B y 2C. Además, los modelos de los enantiómeros opuestos de los alcoholes secundarios estudiados con las sondas basadas en 2-desoxi-d-glucosa unidas, a saber, 1A', 1B', 1C', 2A', 2B' y 2C' también fueron examinados por el mismo Métodos computacionales.

Los 12 sistemas estudiados mostraron una falta pronunciada de libertad conformacional del enlace glucosídico, que se evidenció en los gráficos de Ramachandran (Fig. 11a-f y Fig. S49-S60). Los glucósidos estudiados asumieron casi inmediatamente la geometría, en la que el protón anomérico 1'H de una sonda de monosacárido y el protón oximetino 1H de una aglicona estaban en conformación de tipo sin (Fig. S61). Este tipo de geometría se mantuvo durante el tiempo de simulación restante, ya que estaba asociado con los mínimos energéticos globales de todas las moléculas estudiadas. Quizás los ejemplos más espectaculares fueron los sistemas 2C y 2C', que contenían una aglicona relativamente pequeña, es decir, un resto de 2-butanol. Si bien el 2-butanol es uno de los alcoholes secundarios quirales más pequeños posibles, sus glucósidos aún exhibieron una libertad conformacional significativamente restringida de enlaces glucosídicos, como se muestra en (Fig. 11f y Fig. S60A). Este resultado respalda firmemente la versatilidad del enfoque presentado, ya que el "bloqueo" del enlace glucosídico parece ser una característica inmanente de las sondas basadas en 2-desoxi-d-glucosa, independientemente del tamaño y la geometría de la aglicona.

Gráficos Ramachandran de 1A, 1B, 1C, 2A, 2B y 2C.

Por último, los estudios MD han sugerido que los ROE 1'H/1H podrían observarse, y de hecho se observaron, en los espectros ROESY de todos los sistemas examinados. Sin embargo, dado que, sobre la base de los cálculos de modelos moleculares, se esperaban los acoplamientos dipolares 1'H/1H en el caso de los 12 glucósidos estudiados, los requisitos geométricos de las moléculas para mostrar todos los acoplamientos dipolares de diagnóstico observados a la vez, es decir, aquellos que implican 1 Los protones 'H, 5'H y 6'H sólo se encontraron con 1A, 1C, 2A, 2B y 2C. Por ejemplo, en el caso de 1A', las simulaciones MD han demostrado que si se registraron las ROE de 1'H/1H, las ROE de 5'H/7H y 5'H/8H no podrían haberse registrado porque las distancias promedio entre los protones respectivos eran demasiado altas. (Figura S50). Por otro lado, las distancias interatómicas promedio en pares 1'H/1H, 5'H/7H y 5'H/8H extraídas de la simulación MD de 1A coincidieron perfectamente con las correlaciones ROESY observadas (Fig. 12). Estas observaciones fueron idénticas para el resto de los pares basados en enantiómeros de aglicona (1C-1C', 2A-2A' y así sucesivamente, ver Fig. S51-S60) y respaldaron firmemente la aplicabilidad del 2-desoxi-d-presentado. enfoque basado en glucosa de elucidación de las configuraciones absolutas de alcoholes secundarios.

Compuesto 1A: histogramas de (a) 1'H/1H (b) 1'H/6eqH (c) 1'H/9H (d) 5'H/7H (e) 5'H/8H distancias y (f) estructura.

Los reactivos disponibles comercialmente se adquirieron de Sigma-Aldrich o Acros. El diclorometano (DCM) se destiló sobre el agente secante pentóxido de fósforo (P4O10) y se almacenó sobre tamices moleculares (4 Å). El tolueno se destiló a partir de potasio en atmósfera de argón y se almacenó sobre tamices moleculares (4 Å). El análisis de cromatografía en capa fina (TLC) se realizó en placas gelificadas de aluminio SiliaPlate SILICYCLE UltraPure y se visualizó con una lámpara UV con una longitud de onda de 254 nm. Se utilizó un revelador de cerio-molibdeno para el análisis TLC de los principales productos. La purificación se realizó utilizando el cromatógrafo flash BUCHI Pure C-815. Se utilizaron cartuchos FlashPure ID (sílice irregular de 40 µm) durante el proceso de purificación.

Se disolvió 3,4,6-tri-O-benzoil-2-desoxi-(α,β)-d-glucosa (375 mg, 0,788 mmol) en DCM anhidro (3,6 ml). Se introdujeron tamices moleculares de 4 Å. Luego se añadió tricloroacetonitrilo (324 µl) y la temperatura de la mezcla se redujo a 0°C. Las reacciones se iniciaron mediante la adición de una cantidad catalítica de NaH. Después de 1 h, la suspensión resultante se pasó a través de una capa fina de sistema de gel de sílice (AcOEt:ciclohexano; 1:7). Se obtuvieron 0,396 g de producto bruto (tricloroacetimidato 3,4,6-tri-O-benzoil-2-desoxi-(α,β)-d-glucosa) en forma de un aceite amarillo (RF = 0,28). Se disolvió tricloroacetoimidato de 3,4,6-tri-O-benzoil-2-desoxi-(α,β)-d-glucosa (275 mg, 0,443 mmol) en DCM anhidro (3,3 ml). Se añadieron tamices moleculares de 4 Å a la solución, seguido de (1S, 2R, 5S)-( +)-mentol (65 mg, 0,415 mmol) y una cantidad catalítica de TMSOTf. Las reacciones se llevaron a cabo a temperatura ambiente durante 24 h. Luego se añadieron unas gotas de Et3N (30 µl). La mezcla obtenida se concentró y purificó por cromatografía ultrarrápida (AcOEt:sistema de hexanos Et3N al 1%; 1:15). Se obtuvieron 122 mg del producto en forma de sólido blanco (50:50%; α:β), (RF = 0.33, para sistema AcOEt:hexanos 1% Et3N; 1:15). Luego, la mezcla obtenida se separó en anómero alfa y beta (más detalles en las páginas de Información de apoyo S6-S7).

Se disolvió 3,4,6-tri-O-benzoil-2-desoxi-(α,β)-d-glucosa (247 mg, 0,519 mmol) en DCM anhidro (2,4 ml). Se introdujeron tamices moleculares de 4 Å. Luego, se añadió tricloroacetonitrilo (214 µl) a temperatura ambiente. Las reacciones se iniciaron mediante la adición de catalizador de 0,172 g de producto bruto (tricloroacetimidato de 3,4,6-tri-O-benzoil-2-desoxi-(α,β)-d-glucosa) que se obtuvo en forma de un amarillo aceite (RF = 0,28). Se disolvió tricloroacetoimidato de 3,4,6-tri-O-benzoil-2-desoxi-(α,β)-d-glucosa (172 mg, 0,277 mmol) en DCM anhidro (1,8 ml). Se añadieron a la solución tamices moleculares de 4 Å, seguidos de (-)-borneol (39 mg, 0,252 mmol) y una cantidad catalítica de TMSOTf. Las reacciones se llevaron a cabo a temperatura ambiente durante 24 h. Luego se añadieron unas gotas de Et3N (20 µl). La mezcla obtenida se concentró y se purificó por cromatografía ultrarrápida (AcOEt:sistema de hexanos Et3N al 1%; 1:3). Se obtuvieron 28 mg del producto en forma de un sólido blanco (90:10%; α:β) (RF = 0,31, para sistema A:H 1% Et3N; 1:3). cantidad de NaH. Después de 1 h, la suspensión resultante se pasó a través de una capa fina de sistema de gel de sílice (AcOEt:ciclohexano; 1:7).

Se disolvió 3,4,6-tri-O-bencil-2-desoxi-(α,β)-d-glucosa (86 mg, 0,2 mmol) en DCM anhidro (3 ml). Se introdujeron tamices moleculares de 4 Å. Luego, se añadió tricloroacetonitrilo (200 µl, 2 mmol 10 eq) a temperatura ambiente. Las reacciones se iniciaron mediante la adición de una cantidad catalítica de NaH en aceite. Después de 2 h, la suspensión resultante se pasó a través de una capa fina de sistema de gel de sílice (AcOEt:hexanos; 1:3 con Et3N al 1 %). El producto bruto (tricloroacetimidato de 3,4,6-tri-O-bencil-2-desoxi-(α,β)-d-glucosa) se obtuvo en forma de un aceite amarillo y se utilizó inmediatamente para el siguiente paso). Se disolvió 3,4,6-tri-O bencil-2-desoxi-(α,β)-d-glucosa de tricloroacetoimidato bruto en DCM anhidro (3 ml). Se añadieron a la solución tamices moleculares de 4 Å, seguidos de (0,6 mmol) de alcohol apropiado (mentol o (S)-2-butanol) y una cantidad catalítica (15 µl) de TMSOTf. Las reacciones se llevaron a cabo a temperatura ambiente durante 24 h. Luego, se añadieron (300 µl) de Et3N. La mezcla obtenida se concentró y se purificó mediante cromatografía ultrarrápida (AcOEt:hexanos; 1:10, con 1 % de Et3N) produciendo alquilo secundario adecuado 3,4,6-tri-O-bencil-(α,β)-2-desoxi- D-glucopiranósidos en forma de sólidos blancos.

Los espectros de RMN de 1H y 13C se registraron en un espectrómetro Varian INOVA 500 a 500 y 125 MHz, respectivamente. El espectro de RMN 1H se recogió con parámetros estándar (a temperatura ambiente, longitud de pulso de 45°, tiempo de adquisición de 2 s y tiempo de retardo de 1 s) en solución de acetona-d6 o benceno-d6. Los cambios químicos se informan en unidades δ (ppm) utilizando 1H (residual) de acetona-d6 (2,05 ppm) o benceno-d6 (7,16 ppm) como estándar interno. El espectro de RMN de 13C se recogió con parámetros estándar (a temperatura ambiente, longitud de pulso de 45°, tiempo de adquisición de 1 s y tiempo de retardo de 1 s) en solución de acetona-d6 o benceno-d6.

Los espectros de RMN bidimensional se registraron a temperatura ambiente en una solución de acetona-d6 o benceno-d6. El conjunto de espectros 2D para cada compuesto incluye: experimentos gDQCOSY, zTOCSY, ROESYAD, gHSQCAD, gHSQCAD no desacoplados, gHMBCAD. Se incluyen más detalles experimentales en el archivo de Información de apoyo (páginas S4-S64).

Los parámetros para los modelos moleculares de 1A, 1A', 1B, 1B', 1C, 1C', 2A, 2A', 2B, 2B', 2C y 2C' se tomaron del campo de fuerza específico de carbohidratos CHARMM20. Las cargas atómicas parciales se recalcularon usando el software GAUSSIAN0921 al nivel de teoría MP2/6-31G*. Todos los compuestos estudiados se solvataron explícitamente en cajas cúbicas de acetona o benceno (alrededor de 600 moléculas de solvente), de acuerdo con el solvente utilizado en los estudios de RMN. Los parámetros de acetona y benceno se tomaron de CHARMM36 Generalized Force Field22. Después del equilibrio inicial de 100 ns de duración, los 12 sistemas se sometieron a ciclos de DM de 200 ns de duración. Todas las simulaciones se llevaron a cabo utilizando el software GROMACS 2020.423 utilizando un esquema de salto con un paso de tiempo de 2 fs. La técnica Ewald de malla de partículas con un corte de 1 nm y un espaciado de rejilla de aprox. Se empleó 0,1 nm para evaluar las fuerzas electrostáticas. Las interacciones de van der Waals se calcularon utilizando un potencial de Lennard-Jones con un corte de 1 nm. La simulación se realizó a una temperatura constante de 298 K y una presión constante de 1 bar utilizando el barostato Parrinello-Rahman con tiempos de relajación de 0,1 ps y 0,5 ps, respectivamente. Todas las longitudes de los enlaces covalentes se restringieron utilizando los algoritmos P-LINCS y SETTLE. Todos los diagramas e histogramas de Ramachandran se prepararon utilizando el lenguaje de programación R, v 4.1.224.

En esta contribución, hemos evidenciado la aplicabilidad de las sondas basadas en 2-desoxi-d-glucosa para la elucidación de la estereoquímica de alcoholes secundarios quirales. La base de una sonda, a saber, la 2-desoxi-D-glucosa, es relativamente económica y comúnmente disponible; las síntesis de sus derivados O-bencilo y O-benzoilo son relativamente sencillas. La glicosilación de un alcohol secundario también es bastante sencilla, ya que las sondas estudiadas producen alfa-glucósidos de forma casi selectiva, que son mucho más útiles para los estudios estereoquímicos. La configuración absoluta de un átomo de carbono de oximetina de un alcohol estudiado se puede asignar mediante un conjunto de experimentos de RMN 2D estándar. Los resultados son inequívocos debido a la falta comprobada de libertad conformacional del enlace glucosídico sonda-aglicona, como lo demuestran los cálculos de modelado molecular y RMN. Nuestros estudios sugieren que la 3,4,6-tri-O-benzoil-2-desoxi-D-glucosa podría ser una mejor sonda en general, ya que las resonancias de protones de los grupos protectores de los monosacáridos no se superponen con las señales de la 2-desoxiglucosa.

Posiblemente, la observación más importante, obtenida de los estudios de RMN y MD, fue el hecho de que la sonda quiral basada en 2-desoxi-D-glucosa demostró ser exitosa en el caso del 2-butanol. Esta molécula es uno de los alcoholes secundarios quirales más pequeños y con menos impedimento estérico posibles. Si bien tanto el espectro ROESY como los cálculos MD han demostrado sin ambigüedades que en el caso del sistema 2C la libertad conformacional de su enlace glucosídico estaba significativamente restringida, uno podría concluir razonablemente que cualquier alcohol secundario, 'más voluminoso' que el 2-butanol, también sería un objetivo viable. para estudios estereoquímicos incorporando las sondas discutidas. Esta suposición fue respaldada por estudios sobre modelos de mentol y borneol presentados aquí; ejemplos adicionales, considerando agliconas más complejas, se examinarán en un futuro próximo. Sin embargo, se debe reconocer que el método propuesto en esta contribución se inspiró en compuestos naturales, es decir, antibióticos antifúngicos macrólidos de heptaeno, que contienen una enorme aglicona de alcohol secundario unida a una sonda quiral natural, en la mayoría de los casos, la fracción de micosamina25,26. La estereoquímica de muchos de estos compuestos se aclaró basándose en los mismos conceptos que se analizan en este documento27,28,29,30. Por lo tanto, al incorporar los derivados de 2-desoxi-D-glucosa como sondas quirales, el impedimento estérico de un alcohol secundario estudiado posiblemente podría ser un problema solo en la etapa de unión de la sonda, lo que podría reducir el rendimiento total de las síntesis orgánicas.

Los conjuntos de datos presentados en el estudio actual están disponibles del autor correspondiente a pedido razonable.

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