Enzymatic resolution of 2-cycloalkylethanols

• Published in: Journal of Organic and Pharmaceutical Chemistry
• Main Authors: Kucher, O. V., Kolodiazhna, A. O., Smolii, O. B.
• Format: Article in Journal/Newspaper
• Language: Ukrainian
• Published: National University of Pharmacy 2014
• Subjects: 2-cycloalkylethanol; enzymatic catalysis; enantioselectivity; Burkholderia Cepacia Lipase; Candida Antarctica Lipase B; UDC 547.26 547.022 577.31; 2-циклоалкилэтанол; энзиматический катализ; энантиоселективность; УДК 547.26 547.022 577.31; 2-циклоалкілетанол; ензиматичний каталіз; енантіоселективність; Antarc*; Antarctica
• Online Access: http://ophcj.nuph.edu.ua/article/view/ophcj.14.823; https://doi.org/10.24959/ophcj.14.823

Kinetic enzymatic resolution is a convenient modern method for obtaining optically pure compounds. The behaviour of 2-cyclopropyl- and 2-cyclobutyl methylcarbinols under conditions of the biocatalytic acylation reaction has been investigated. The comparative analysis of efficiency of enzymes of Burkholderia Cepacia Lipase (BCL) and Candida Antarctica Lipase B (CAL-B) in the reactions of acylation in the presence of vinyl acetate and hydrolysis in the buffer solution has been carried out. The progress of the reaction was monitored by 1H-NMR. It has been found that in 50% conversion the selectivity of enzymatic acylation of both 2-cycloalkylethanols in the presence of BCL is low and increases with increasing the cycle ring due to the small difference in size between alkyl substituents at the chiral carbon atom. By using biocatalysis (2-cyclopropyl) – and 2-cyclobutylethanols in an optically pure (ee ≥ 95%) form have been synthesized. The comparison of the results obtained with the literature data shows that reactions of enzymatic acylation and deacylation proceed in accordance with Kazlauskas rule stating the predominant acylation of (R)-enantiomer and deacylation of (R)-acetate. To study the possibilities of application of the compounds obtained as building blocks the enantioselective synthesis of both enantiomers of (2-cyclobutyl)ethylamine has been conducted using Mitsunobu reaction with hydrazoic acid at the key stage. The optical purity of the compounds studied has been determined by analyzing the 19F-NMR spectra of their derivatives obtained as a result of interaction with Mosher’s acid chloride. Кинетическое энзиматическое разделение является удобным современным методом получения оптически чистых соединений. Нами было исследовано поведение 2-циклопропил- и 2-циклобутилметилкарбинолов в условиях реакции биокаталитического ацилирования. Осуществлён сравнительный анализ эффективности энзимов Burkholderia Cepacia Lipase (BCL) и Candida Antarctica Lipase B (CAL-B) в ацилировании в присутствии винилацетата и гидролизе с буферным раствором. Контроль протекания реакции проводился путём анализа 1Н-ЯМР спектров реакционной смеси. Установлено, что при конверсии в 50% селективность ацилирования обоих 2-циклоалкилэтанолов в присутствии энзима BCL невысока и возрастает при увеличении цикла, что является следствием незначительной разницы в размерах алкильных заместителей возле хирального атома углерода. С помощью биокатализа нами были получены (2-цилкопропил)- и 2-циклобутилэтанолы в оптически чистом (ее ≥ 95%) виде. Путём сравнения полученных результатов с литературными данными установлено, что реакции ацилирования и деацилирования проходят в соответствии с правилом Казлаускаса, постулирующим преимущественное ацилирование (R)-энантиомера и, соответственно, деацилирование (R)-ацетата. Для изучения перспектив применения полученных соединений непосредственно в качестве билдинг-блоков был осуществлён энантиоселективный синтез (2-циклобутил)этиламинов (S)- и (R)-конфигураций с использованием реакции Мицунобу с азидоводородной кислотой на ключевой стадии. Определение оптической чистоты полученных соединений осуществляли путём анализа спектров 19F-ЯМР их производных, полученных в результате взаимодействия с хлорангидридом кислоты Мошера. Кінетичне ензиматичне розділення є зручним сучасним методом отримання оптично чистих сполук. Нами було досліджено поведінку 2-циклопропіл- та 2-циклобутилметилкарбінолів в умовах реакції біокаталітичного ацилювання. Здійснено порівняльний аналіз ефективності ензимів Burkholderia Cepacia Lipase (BCL) та Candida Antarctica Lipase B (CAL-B) при ацилюванні в присутності вінілацетату та гідролізі з буферним розчином. Контроль перебігу реакцій здійснювався шляхом аналізу 1Н-ЯМР спектрів реакційної суміші. Встановлено, що при конверсії, яка становить 50%, селективність ацилювання обох 2-циклоалкілетанолів у присутності ензиму BCL є невисокою і зростає при збільшенні циклу, що є наслідком незначної різниці в розмірі алкільних замісників біля хірального атома Карбону. За допомогою біокаталізу нами були отримані (2-циклопропіл)- та 2-циклобутилетаноли в оптично чистому (ее ≥ 95%) вигляді. Шляхом порівняння отриманих даних з літературними встановлено, що реакції ацилювання та деацилювання перебігають згідно з правилом Казлаускаса, яке постулює ацилювання переважно (R)-енантіомера спирту і, відповідно, деацилювання (R)-ацетату. Для вивчення перспектив застосування отриманих сполук безпосередньо як білдінг-блоків було здійснено енантіоселективний синтез (2-циклобутил)етиламінів (S)- та (R)-конфігурацій з використанням реакції Міцунобу з азидоводневою кислотою на ключовій стадії. Оптичну чистоту отриманих сполук було визначено шляхом аналізу спектрів 19F-ЯМР їх похідних, утворених у результаті взаємодії з хлорангідридом кислоти Мошера.