Sintesi di mimici del Sialil Lewis X

carbossilico (atto a mimare il residuo di acido sialico), le funzioni dell’omo- Ε-amminoacido (per 
mimare gli ossidrili del D-galattosio) e quelli in C-2, C-3 e C-4 del galattosio (isostere del L-
fucosio). 
Sulla base di tali considerazioni si è pertanto provveduto ad individuare una strategia 
sintetica abbastanza generale che permettesse di ottenere vari target utilizzando derivati del L-
galattosio, omo- Ε-amminoacidi variamente funzionalizzati alla posizione C- ∆ ed infine acidi 
bicarbossilici a tre o a quattro atomi di carbonio. Per fare ciò abbiamo individuato uno dei target più 
semplici (4) e per esso è stata effettuata un’analisi retrosintetica.  
O
NH
2
OH
OH
OH
OH
OH
OH
O
OH
NH
2
N
OH
OH
OH
O
OH
H
OH
N
H
O
OH
O
O
OH
NH
2
OH
OH
N
OH
OH
OH
O
OH
H
O
(  )n
4
5
6
7
n=1 o 2
 
Fig. 9 
Come si vede dalla Fig. 9 l’intermedio chiave 5 è rappresentato dal composto ottenuto attraverso il 
coupling tra una omo- Ε-serina 6, opportunamente funzionalizzata, e il 6-ammino-6-deossi-L-
galattosio (7); a loro volta questi possono essere ottenuti da molecole di facile reperibilità come la 
L-serina e il L-galattosio. 
Va sottolineato che essendo la molecola di L-galattosio notoriamente piuttosto costosa, è 
sembrato opportuno, per la messa a punto dell’intera strategia sintetica, operare sul suo 
enantiomero, D-galattosio.  
Tale sostituzione è stata fatta nell’ipotesi che, essendo i centri chirali preesistenti nelle 
molecole di partenza, la formazione di diastereoisomeri differenti non dovrebbe influenzare 
significativamente l’andamento delle reazioni previste nello schema. 
La strategia sintetica da noi intrapresa per l’ottenimento del mimico ha quindi previsto quattro 
stadi principali: 
a) preparazione della D-galattosammina protetta 
b) preparazione del Ε-amminoacido e sua funzionalizzazione 
c) coupling delle due unità preparate 
d) omologazione della porzione amminoacidica con un residuo alchilico carbossilato. 
 
 
 
 
 
 
 
2.3 Sintesi di omo- Ε-amminoacidi 
 
Gli omo- Ε-amminoacidi, non essendo disponibili in commercio, sono stati sintetizzati secondo una 
procedura
19
 messa a punto nei laboratori in cui il candidato ha svolto il suo lavoro di tesi che 
prevede l’omologazione dei corrispondenti α-amminoacidi (Schema 3). In particolare l’α-
amminoacido, opportunamente protetto all’azoto come NHBOC, viene ridotto ad alcol. 
Quest’ultimo attraverso il corrispondente ioduro, ottenuto con una reazione con PPh
3
/I
2
, è 
convertito a nitrile mediante una reazione di sostituzione nucleofila con tetraetilammoniocianuro 
(Et
4
N
+
CN
-
). La metanolisi acida del nitrile permette infine di ottenere il metilestere dell’omo-β-
amminoacido come cloridrato con un’eccellente purezza ottica e con rese totali elevate. 
Tale strategia sintetica è stata effettuata su diversi α-amminoacidi e nel caso particolare sulla 
L-fenilalanina e sulla L-serina. Nel caso della L-serina è stato ovviamente necessario proteggere 
inizialmente l’ossidrile primario come benziletere essendo, quest’ultima, la protezione che meglio 
garantiva la non partecipazione del gruppo alcolico a tutte le reazioni previste nello schema 
sintetico. 
 
NH
2
O
OH
R
Boc-HN
I
R
Boc-HN
R
CN
O
R
OMe
Boc-HN
R
OH
O
Boc-HN
OH
R
Cl
  
H
3
N
+
-
i
ii
iii
ivv
9 :R=Ph
10:R=CH
2
OBn
 
 
i: Na
2
CO
3
 aq 10%, (BOC)
2
O, CH
3
CN, 0 °C; ii: N-metil morfolina, MeOCOCl, NaBH
4
, THF, 0 °C 
iii: TPP-I
2
, ImH, CH
2
Cl
2
, riflusso; iv: Et
4
N
+
CN
-
, CH
2
Cl
2
, riflusso; v: HCl/MeOH, 0 °C. 
 
Schema 3 
L’ossidrilazione in posizione C- ∆ dei due omo-β-amminoacidi da noi sintetizzati è stata effettuata 
anch’essa mediante una metodica messa a punto precedentemente
20
 ed adattate ai due omo-β-
amminoacidi (omo-β-fenilglicina e omo-β-serina) utili per i nostri scopi. 
Il cloridrato del metilestere dell’omo-β-amminoacido (Schema 4) è ripreso con 
diisopropiletilammina (DIPEA) e sottoposto a reazione con p-metossi-benzil cloruro per ottenere il 
prodotto N,N protetto come p-metossi-benzile (11 e 12). L’enolato, ottenuto per trattamento di 
quest’ultimo con KHMDS in THF a -78 °C viene messo a reagire con un’ossaziridina racemica per 
fornire il metilestere dell’omo-β-amminoacido  
α-ossidrilato con elevata diastereoselettività (>90% e.d.). 
 
O
R
OMe
(PMB)
2
N
O
R
OMe
OH
(PMB)
2
N
O
R
OMe
Cl
  
H
3
N
+
-
(PMB)
2
N
O
R
OMe
OH
KHMDS,
THF-78 °C
Tol, riflusso
MPMCl, DIPEA
E = Ossaziridina 
E
9: R=Ph
10: R=CH
2
OBn
11: R=Ph
12: R=CH
2
OBn
13a: R=Ph
14: R=CH
2
OBn
13b: R=Ph
15: R=CH
2
OBn
anti
syn
 
Schema 4 
La doppia protezione è necessaria , così come è stato dimostrato in un precedente lavoro
20
, sia per 
evitare la presenza di un protone acido sull’azoto, sia per influenzare la stereochimica del nuovo 
centro chirale formato in posizione C- ∆. Infatti l’ingombro sterico dei due gruppi p-metossibenzilici 
presenti sull’azoto influenzano fortemente la stabilità dello stato di transizione derivante 
dall’attacco dell’elettrofilo sull’enolato, favorendo quello che porta alla formazione del 
diastereoisomero anti (13a e 14). 
 
2.4  Reazione di Coupling 
 
Lo studio della reazione di coupling fra l’omo- Ε-amminoacido e la galattosammina costituisce il 
primo stadio chiave dell’intero schema sintetico ed è stato saggiato utilizzando entrambi i 
diastereoisomeri dell’ ∆-idrossi-omo- Ε-fenilalanina, (2S,3S)- e il (2R,3S)-3- >di(4-
metossibenzil)ammino ≅-2-idrossi-3-fenilpropanoato di metile (13a) e (13b), che sono molecole 
relativamente semplici e facilmente accessibili. 
 
OPN
R'
R
OH
O
O
O
O
O
NH
2
O
O
O
O
O
OH
O
NH
PN
R
 
 
Prima di poter effettuare la reazione di coupling è stato necessario effettuare l’idrolisi del 
metilestere e prima ancora la protezione del gruppo ossidrilico in C- ∆ per evitare che potesse 
fungere esso stesso da nucleofilo nelle reazioni successive (Schema 5). 
 
 
OH
O
(PMB)
2
N
R
OMe
OP
O
(PMB)
2
N
R
OMe
OP
O
(PMB)
2
N
R
OH
R= Ph, CH
2
OBn
protezione idrolisi
 
Schema 5 
Poiché risultava necessario utilizzare una protezione che non richiedesse per la sua introduzione 
l’uso di una base forte, che avrebbe potuto determinare problemi di racemizzazione in posizione C-
 ∆, l’ossidrile del (2S,3S)-3- >di(4-metossibenzil)ammino ≅-2-idrossi-3-fenilpropanoato di metile 
(13a) è stato protetto con il gruppo Phe
2
tBuSi- (difenil t-butil silile) come riportato in letteratura
21
. 
Il substrato così protetto (16a), tuttavia, nelle condizioni di idrolisi che non danno isomerizzazione 
(NaOH o KOH in MeOH/H
2
O a temperatura ambiente) non fornisce l’atteso composto 17a. 
Comunque tentativi paralleli di idrolisi del metilestere dell’omo- Ε-amminoacido con l’ossidrile 
libero, hanno fornito buoni risultati portando all’acido corrispondente in buone rese (70-90%).  
L’ ∆-idrossi-omo- Ε-amminoacido 18a così ottenuto, messo a reagire in presenza di 
dicicloesilcarbodiimmide (DCC) ed 1-idrossi-1H-benzotriazolo (HOBT) col 6-ammino-6-deossi-
1,2:3,4-diisopropiliden- ∆-D-galattosio (8), ha fornito il prodotto di coupling 19a con una resa del 
47% (Schema 6).  
OSi(Ph)
2
tBu
O
(PMB)
2
N
Ph
OMe
OSi(Ph)
2
tBu
O
(PMB)
2
N
Ph
OH
O
(PMB)
2
N
OH
Ph
OMe
O
(PMB)
2
N
OH
Ph
OH
O
O
O
O
O
NH
2
O
O
O
O
O
OH
O
NH
(PMB)
2
N
Ph
+
     NaOH,
 MeOH, H
2
O
DCC, HOBT
   
     CH
2
Cl
2
  
TBDPSCl, ImH, DMAP
               THF
8
13a (2S,3S)
13b (2R,3S)
18a (2S,3S)
18b (2R,3S)
19a (2'S,3'S)
19b (2'R,3'S)
3'
2'
16a (2S,3S) 17a
 
Schema 6 
La procedura successivamente è stata modificata utilizzando condizioni di anidricità più spinte, 
HOBT anidro ed aggiungendo contemporaneamente la DCC e l’ammina ad una soluzione 
dell’acido e di HOBT, ed il diastereoisomero (2R,3S)-3- >di(4-metossibenzil)ammino ≅-2-idrossi-3-
fenilpropanoico (18b) ha fornito il composto di coupling 19b con una resa ottimale dell’83%. In 
seguito le stesse condizioni applicate anche al composto 18a hanno permesso di ottenere il 
composto 19a con una resa dell’85%. 
 
2.5  Rimozione delle protezioni p-metossibenziliche dall’azoto. 
 
Allo scopo di effettuare l’omologazione dell’intermedio chiave 19 con l’opportuno acido 
bicarbossilico, necessaria per l’ottenimento della molecola target, si è presa in esame la reazione di 
deprotezione della funzione amminica bloccata dalla doppia funzione p-metossibenzilica (Schema 
7) allo scopo di ottenere il prodotto 20 facilmente trasformabile nel composto desiderato. 
 
OO
O
O
O
OH
O
NH
(PMB)
2
N
R
O
O
O
O
O
OP
O
NH
(PMB)
2
N
R
O
O
O
O
O
OH
O
NH
NH
2
R
O
O
O
O
O
OH
N
H
OH
OO
R
NH
O
O
O
O
O
O
OP
O
NH
NH
2
R
R= Ph, CH
2
OBn
19
20
 
Schema 7 
E’ riportato in letteratura che il reattivo più utile per questo scopo è un forte ossidante, il 
cerioammonionitrato (CAN) di cui sono noti i meccanismi di reazione e le condizioni ottimali di 
impiego
22,23
. Alla luce di tali dati un primo tentativo di deprotezione, effettuato sul substrato 19a, 
caratterizzato dall’ossidrile in α al C=O ammidico deprotetto, ha portato unicamente alla 
formazione di prodotti di degradazione ossidativa dovuti, probabilmente, alla presenza dell’ossidrile 
libero in posizione C- ∆ al gruppo carbonilico così come riportato in letteratura
24
 per casi analoghi. 
Sulla scorta di tali indicazioni si è pertanto deciso di procedere alla protezione dell’ossidrile libero 
della catena amminoacidica, allo scopo di evitare nella reazione in questione qualsiasi processo 
ossidativo dovuto alla sua presenza. 
E’ stata quindi effettuata l’acetilazione del composto 19b ottenendo l’acetato 20b, il quale fatto 
reagire con il CAN ha fornito accanto al prodotto 21b col gruppo amminico libero un ulteriore 
prodotto che da un’analisi 
1
H-NMR e 
13
C-NMR è risultato essere il composto 22b che presenta il 
gruppo acetato sul gruppo amminico (Schema 8). 
 
OO
O
O
O
OH
O
NH
(PMB)
2
N
Ph
O
O
O
O
O
AcO
O
NH
(PMB)
2
N
Ph
O
O
O
O
O
AcO
O
NH
NH
2
Ph
O
O
O
O
O
OH
O
NH
N
H
Ph
CH
3
O
Ac
2
O, Py
    CAN
MeCN,H
2
0
+
19b
20b
21b
22b
 
Schema 8 
Lo studio di tale reazione, effettuato variando opportunamente le condizioni di reazione tra cui la 
temperatura, ha messo in evidenza che a temperature relativamente alte 
(~50 °C) si instaura un meccanismo di trasposizione del gruppo acetato al gruppo amminico che 
determina la formazione del prodotto indesiderato 22b. Tale trasposizione probabilmente risulta 
favorita termodinamicamente dalla formazione di un nuovo legame ammidico più stabile rispetto a 
quello estereo, e soprattutto dalla possibilità di formazione di uno stato di transizione ciclico a 5 
termini 23b (Schema 9).  
O
O
O
O
O
AcO
O
NH
NH
2
Ph
O
O
O
O
O
OH
O
NH
AcHN
Ph
O
O
O
O
O
O
O
NH
NH
2
Ph
 
+
-
O
 Γ
 Γ
21b
23b
22b
 
Schema 9 
Sulla base di queste considerazioni abbiamo quindi effettuato la reazione di deprotezione con il 
cerio ammonio nitrato controllando attentamente la temperatura in modo da non superare i 25 °C sia 
durante la reazione che nelle fasi successive di lavorazione. Con questa metodica si è in effetti 
ottenuto il prodotto 21b desiderato con una resa del 79%. 
 
2.6  Preparazione del target contenente una omo- Ε-serina  
 ∆-ossidrilata. 
 
Una volta messa a punto la metodica di coupling tra la galattosammina 8 e gli acidi (2S,3S)- (18a) e 
(2R,3S)-3- >di(4-metossibenzil)ammino ≅-2-idrossi-3-fenilpropanoico (18b) e, quindi, la reazione di 
deprotezione della funzione amminica, abbiamo ripetuto la stessa procedura sulla omo- Ε-serina ∆-
ossidrilata che a nostro avviso nella molecola target dovrebbe mimare, così come già detto 
precedentemente, il residuo del D-galattosio presente nella molecola naturale. 
 
2.6.1  Reazione di coupling tra l’omo- Ε-serina ∆-ossidrilata e la D-galattosammina 
protetta. 
 
Si è effettuata l’idrolisi del metilestere dell’ ∆-idrossi-omo- Ε-serina, (2S,3S)-4-benzilossi-3- >di(4-
metossibenzil)ammino ≅-2-idrossibutanoato di metile (14), nelle condizioni già usate per i substrati 
13a e 13b, ottenendo con una resa elevata (92%) l’acido corrispondente 24 (Schema 10).  
 
O
OMe
(PMB)
2
N
OBn
OH
O
OH
(PMB)
2
N
OBn
OH
O
O
O
O
O
NH
2
OO
O
O
O
OH
O
NH
(PMB)
2
N
BnO
NaOH
DCC, HOBT
   CH
2
Cl
2
  
82%
14
25
24
8
MeOH,H
2
O
 
Schema 10 
Quest’ultimo sottoposto alla reazione di ammidazione con il 6-ammino-6-deossi-1,2:3,4-
diisopropiliden- ∆-D-galattosio (8) in presenza di DCC e HOBT anidro, ha fornito il prodotto 25 in 
alte rese (82%).  
 
2.6.2  Introduzione del residuo carbossilico sulla funzione amminica. 
 
L’intermedio chiave 25 è stato quindi utilizzato come substrato per l’introduzione del gruppo 
alchilico carbossilato necessario per mimare il residuo di acido sialico della molecola di Sialil 
Lewis x naturale. La funzione carbossilica nel nostro progetto sintetico si trova all’estremità di un 
residuo alchilico (Fig. 10) legato con legame peptidico al resto della molecola e può essere 
introdotto per omologazione del prodotto ottenuto dalla deprotezione del gruppo amminico con 
l’acido succinico o malonico (o con loro derivati).  
 
OH
OH
O
OH
OH
OH
N
H
O
OH
NH
O
OH
O
 
O
O
O
O
OOH
O
NH
PN
OP'
n=1 o 2
target
n
 
Fig. 10 
Utilizzando lo stesso protocollo riportato precedentemente (2.5) abbiamo quindi protetto nel 
composto 25 il gruppo ossidrilico libero in posizione C- ∆ al C=O ammidico sotto forma di acetato 
ottenendo quantitativamente il composto 26 (Schema 11).  
 Contrariamente a quanto visto in precedenza (2.5) la reazione di deprotezione del gruppo 
amminico effettuata sul composto 26 con il cerio ammonio nitrato non ha fornito il prodotto atteso 
con il gruppo amminico libero 27 ma, anche in condizioni termodinamiche controllate (T=20 °C), 
ha portato al prodotto di trasposizione 28 la cui struttura è stata determinata mediante analisi 
spettroscopica (
1
H-NMR e 
13
C-NMR) (Schema 11). La diversa reattività del substrato 26 rispetto al 
composto 20b può essere razionalizzata ammettendo che nel primo caso lo stato di transizione della 
reazione di trasposizione sia stabilizzato dalla coordinazione del Ce(III), così come evidenziato 
nella Fig. 11. 
NH
2
H
O
CONHZ
CH
3
H
O
Ph
L
L
L
O
Ce
3+
 Γ
  
 Γ
  
 
Fig. 11 
In questo caso, in particolare, la presenza del gruppo CH
2
-OBn determinerebbe una maggiore 
stabilizzazione dello stato di transizione aiutando la coordinazione del Ce(III) presente in soluzione 
che, come è noto
25
, può avere numero di coordinazione 6, ma anche di ordine superiore. La 
formazione del prodotto 28, pur non essendo utile per il nostro schema sintetico, ci ha però 
permesso di ipotizzare una via sintetica alternativa più conveniente per la successiva omologazione. 
Dal momento che la trasposizione risultava favorita, abbiamo ipotizzato che, bloccando l’ossidrile 
come metilsuccinato si poteva sfruttare la reazione di trasposizione appena vista per ottenere il 
prodotto omologato. 
OO
O
O
O
OH
O
NH
(PMB)
2
N
BnO
O
O
O
O
O
AcO
O
NH
BnO
(PMB)
2
N
O
O
O
O
O
AcO
O
NH
NH
2
BnO
O
O
O
O
O
OH
O
NH
AcNH
BnO
25
26
28
    CAN
MeCN,H
2
0
    CAN
MeCN,H
2
0
Ac2O,Py
27
 
Schema 11 
Per saggiare tale eventualità, il prodotto 29 (Schema 12), ottenuto per O-acilazione di 25 con 
metilsuccinilcloruro, è stato sottoposto a reazione di deprotezione con cerio ammonio nitrato nelle 
condizioni messe a punto precedentemente e ha fornito accanto ad un composto più polare (14%) il 
prodotto di trasposizione atteso 30 (65%). In realtà la resa, anche se ad una prima analisi appare 
modesta, risulta abbastanza soddisfacente se si considera che il prodotto secondario della reazione è 
risultato da un’analisi spettroscopica (
1
H-NMR, 
13
C-NMR) e per comparazione con un campione 
ottenuto da 30 per idrogenazione su Pd/C in presenza di ultrasuoni (resa 83%), il composto 
trasposto 31 debenzilato alla posizione ossidrilica primaria. 
 
 
OO
O
O
O
O
NH
(PMB)
2
N
O
O
O
BnO
MeO
O
O
O
O
O
OH
O
NH
(PMB)
2
N
BnO
O
O
O
O
OOH
N
H
O
O
OBn
NH
O
MeO
O
O
O
O
OOH
N
H
O
O
OH
NH
O
MeO
29
30
31
25
+
ClCOCH
2
CH
2
COOMe
CH
2
Cl
2
, Py
CAN
MeCN, H
2
O
H
2
, Pd/C 5%, MeOH
)))
 
Schema 12 
 
 
 
 
2.6.3 Preparazione del target mediante completa rimozione dei gruppi protettori 
 
L’applicabilità dell’intera strategia sintetica da noi sviluppata è stata infine dimostrata saggiando le 
reazioni di deprotezione del composto 31 per ottenere il composto target da sottoporre 
eventualmente a saggi biologici. (Schema 13). In particolare si è preferito effettuare per problemi di 
solubilità e di lavorazione prima l’idrolisi dell’estere per ottenere l’acido 32 ed infine la reazione di 
idrolisi degli isopropilideni in acido trifluoroacetico e acqua con la quale è possibile recuperare per 
semplice precipitazione la molecola target 33 otticamente pura con una resa complessiva del 75%. 
 
OO
O
O
OOH
N
H
O
O
OH
NH
O
MeO
O
O
O
O
OOH
N
H
OH
O
O
OH
NH
O
OH
O
OH
OH
OH
N
H
OH
O
O
OH
NH
O
OH
31
33
32
NaOH
MeOH,H
2
O
CF
3
COOH,
H
2
O
 
Schema 13