Síntesis enantioselectiva de guayanos y norguayanos naturales a partir de (+)-dihidrocarvona.

Abstract

Los sesquiterpenos desempeñan funciones de comunicación y defensa en los organismos vivos que los sintetizan y han sido utilizados por el hombre desde tiempos ancestrales y se continúan utilizando en la industria alimentaria, cosmética, médica etc. La síntesis constituye un método alternativo para su obtención, ya que se encuentran en la naturaleza en cantidades muy pequeñas.<br/>La pureza óptica influye de manera decisiva sobre su actividad biológica.<br/>La síntesis parcial a partir de precursores quirales naturales asequibles comercialmente constituye la estrategia más útil para la obtención de sesquiterpenos enantioméricamente puros.<br/>Esta Tesis Doctoral tiene como objetivo la obtención de guayanos naturales y compuestos relacionados a partir de (+)-dihidrocarvona así como diseñar estrategias sintéticas dirigidas a la obtención de guayanos naturales. <br/>En la Parte A se planteó la síntesis de las dos cetonas diastereoméricas aisladas respectivamente de Baccharis boliviensis y Pleocarphus revolutus, y sus dos diastereómeros a partir del correspondiente guayacetato, accesible por transposición fotoquímica de 1,2-dehidro-&#61537;-ciperona. La desoxigenación en C10 de este acetato y/o epimerización permitiría obtener los cuatro diastereómeros.<br/>Uno de estos guayanos naturales es un intermedio adecuado mediante la oxidación de su cadena isopropenílica para la síntesis del ácido pechueloico y su éster metílico, aislados de Decachatea scabrella y Pechuel-loeschea leibnitziae respectivamente. <br/> La cetona natural aislada de Pleocarphus revolutus también es un intermedio adecuado (por desoxigenación en C3) para la síntesis del Acifileno aislado de Dumortiera hirsuta. En la tesis se revisa y se corrige la estructura del Acifileno natural.<br/>La degradación de la cadena isopropenílica de las enonas de partida permitía acceder a trinor-guayanos, con esqueletos de sólo 12 átomos de carbono.<br/>La (-)-clavukerina A aislada de Clavularia koellikerii se obtiene mediante una secuencia de ozonólisis-transposición, eliminación y desoxigenación sobre la enona que ha sido aislada de Baccharis boliviensis. <br/><br/><br/>La Parte B está dirigida a la síntesis de guaya-6-enos naturales y productos relacionados.<br/>La obtención de 1&#61537;H,10&#61560;H-guaya-4,6-dien-3-onas diastereómeras y su desoxigenación en C3 condujo a tres guayadienos naturales aislados de Phartenium hysterophorus, de Athanasia dregeana y del coral Nephthea chabrollii, respectivamente. La estructura de este último se revisa en esta Tesis.<br/>Los dobles enlaces conjugados de estos dienos están situados en posiciones tales que su reacción con el oxígeno puede conducir a hidroperoxiderivados capaces de adicionar oxígeno para dar peroxocompuestos. Así, se obtuvo el compuesto con la funcionalización y estereoquímica asignada al peroxoguayeno natural aislado de Liabum floribundum o a su enantiómero. <br/>Una secuencia similar sobre los demás dienos sintetizados previamente condujo a los correspondientes dihidroxiperoxoguayenos y permitió estudiar la influencia del hidroxilo en C10 y la influencia de la estereoquímica en C1 en el resultado de estas reacciones.<br/>Finalmente, nos propusimos utilizar la guayadienona precursora para la síntesis del 4-epi-alismóxido cuya estructura ha sido asignada a compuestos aislados de plantas del género Silphium y de Sparattanthelium botocudorum, y para la síntesis del alismóxido (su epímero en C4), cuya estructura corresponde a la de un guayenodiol aislado de varios corales marinos (Lemnalia africana, Nephthea chabrollii, Pacifigorgia eximia, Sinularia gardineri, Xenia sp.) así como de la planta acuática Alisma orientale.<br/>Curiosamente, los datos espectroscópicos de RMN 1H descritos en la bibliografía para ambos compuestos son muy similares, aunque aparentemente no se ha establecido comparación entre ellos, por lo que la síntesis de ambas estructuras permitiría confirmar o descartar su identidad.<br/>A partir de guayadienona precursora por reducción de su tosilhidrazona y posterior descomposición de la hidrazina formada, hidrólisis del acetato y adición selectiva de H2O al doble enlace C3-C4 obtendremos 4-epi-alismóxido o alismóxido, según el método utilizado en la adición.

The guaianes constitute (are) a large group of natural occurring compounds with a wide spectrum of biological activities and which are presents in terrestrial as well as marine organism.<br/>10&#61537;-Acetoxy-7&#61537;H-guaia-4,11-dien-3-one, easily obtained from (+)-dihydrocarvone, is a good intermediate for the synthesis of 1H,10H,7&#61537;H-guaianes. Radical deoxygenation of the parent alcohol afforded 1&#61537;H,10&#61537;H and 1&#61537;H,10&#61538;H diastereomers. Basic epimerization at C&#61489; of the 1&#61537;H,10&#61537;H derivative afforded the 1&#61538;H,10&#61537;H-diastereomer. The fourth diastereomer (1&#61538;H,10&#61538;H) was obtained by Li-Amine reduction of the acetoxy derivative. The spectral features of the four diasteromers have been correlated and the structure and absolute configuration of 1&#61538;H,10&#61538;H-7&#61537;H-guaia-4,11-dien-3-one isolated from Pleocarphus revolutus has been confirmed. (+)-Pechueloic acid, its methyl ester and the reported structure for (+)-aciphyllene have been obtained by chemical transformation of the corresponding enones. The structure of natural (+)-aciphyllene has been corrected to 1&#61537;H,7&#61537;H,10&#61537;H-guaia-4,11-diene obtained by deoxygenation of the 1&#61537;H,10&#61537;H guaiadienone.<br/>A new synthetic approach to (-)-clavukerin A is described. In this synthesis the tri-nor-guaiane framework is obtained by degradation of the isopropylene side chain of (+)-1&#61537;H,7&#61537;H,10&#61537;H-guaia-4,11-dien-3-one. Selective ozonolysis-Criegge rearrangement afforded 5&#61538;-hydroxy and 5&#61538;-acetoxy tri-nor-guaiane derivatives, which eliminate separately to give in good yield (-)-1&#61537;H,2&#61537;H-tri-nor-guaia-5,7-dien-9-one. Its deoxygenation at C3 afforded (-)-clavukerin A. The parent compound can be obtained from commercially available (-)-santonin or (+)-dihydrocarvone.<br/>From the discovery of the antimalarial drug artemisinin, peroxy compounds have generated a great interest due to their range of biological activities, and hence a significant work in the synthesis of these compounds has resulted.<br/>The first total synthesis of four stereoisomers of 4&#61537;-hydroxy-1&#61560;,7&#61560;-peroxy-10&#61560;H-guaia-5-ene is reported starting from the readily available (+)-dihydrocarvone. These compounds have been synthesized from dienes (-)-isoguaiene and (-)-10-epi-isoguaiene by tandem ene hydroperoxylation-[4+2] cycloaddition with O2 followed by selective reduction. The structure of the natural 4&#61537;-hydroxy-1&#61538;,7&#61538;-peroxy-10&#61538;H-guaia-5-ene isolated from Liabum floribundum has been confirmed.<br/>Compounds (-)-isoguaiene and (-)-10-epi-isoguaiene could be prepared by C-3 and C-10 deoxygenation of 10&#61537;-Acetoxy-7&#61537;H-guaia-4,11-dien-3-one.<br/>On the other hand, transformation of 10&#61537;-Acetoxy-7&#61537;H-guaia-4,11-dien-3-one into alismoxyde and 4-epi-alismoxyde has been carried out by reduction of the corresponding tosylhydrazone, treatment with LiAlH4 and selective H2O addition to the C3-C4 doble bond to afford 4-epi-alismoxyde or alismoxyde depending on the method addition.