Síntesis del metil ester del ácido eicosa-11, 14-dienoico-1

REPÚBLICA
ARGENTINA
COMISIÓN NACIONAL DE ENERGIA ATOMICA
SÍNTESIS DEL METIL ESTER DEL ACIDO
EICOSA- 11.14 -DIENOICO- 1 -
14
С
por
A. Cátala, R. R. Brenner, С. A. Arciprete y A. E. A. Mitta
BUENOS
1969
AIRES
COMISIÓN NACIONAL DE ENERGÍA ATÓMICA
DEPENDIENTE DE LA PRESIDENCIA DE LA NACIÓN
SÍNTESIS D E L METIL E S T E R D E L ACIDO
EICOSA - 11,14 - DIENOICO - 1 -
*
* *
A. Cátala , R. R. Brenner
1
4
C
#* *
, C.A. Arciprete
* * *
y A.E.A. Mitta
SUMMARY
The syntheses of unlabelled and ^ C - l a b e l l e d e i c o s a - 1 1 , 1 4 - dienoic acid
were carried out as follows: monoine propargyl bromide was condensed with
(u-alkyne-l-chloride; the polyine chloride was partially hidrogenated over
Lindlar c a t a l y s t and the resulting polyene chloride treated with K ^ C N in
dimethylsulfoxide. The nitrile obtained was hydrolized and converted into the
methyl ester with methanol-HCl and the free acid was then liberated by mild
a l k a l i n e hydrolysis. T h i s method is suitable for the synthesis of alkris fatty
acids.
* Universidad Nacional de La Plata, Becario del C.N.I.C.T.
** Universidad Nacional de La Plata, Miembro de la Carrera del Investigador Científico
del C.N.I.C.T.
"** C.N.E.A., Gerencia de Investigaciones, Departamento de Química.
4
INTRODUCCIÓN
Es conocido desde h a c e algunos años que el ácido araquidónico ( C 2 0 : 4 )
es sintetizado en l o s organismos animales a partir del ácido l i n o l e i c o ( C 1 8 : 2 ) .
No obstante, la s e c u e n c i a de r e a c c i o n e s involucradas en dicha transformación no ha sido bien estudiada.
Dos caminos metabólicos han sido descriptos h a s t a el momento:
La vía 1 ha sido más extensamente estudiada ( 1 , 2 , 3 ) . Sin embargo la segunda vía, que implicaría elongación del ácido linoleico y posterior desaturación del producto formado, ácido e i c o s a - l l - 1 4 - d i e n o i c o , nos llevó a realizar
la s í n t e s i s de e s t e intermediario con el objeto de comprobar biológicamente
su transformación en ácido e i c o s a - 8 - l l - 1 4 - t r i e n o i c o ( C 2 0 : 3 ) .
L o s métodos usados h a s t a h a c e algunos años en la obtención de ácidos
grasos con la fórmula general C H 3 - ( C H 2 ) 4 - ( C H = C H - C H ) - ( C H ) y - C 0 0 H presentaban considerables inconvenientes. Se obtenían productos impurificados
con trans isómeros. La introducción de C^ daba rendimientos muy e s c a s o s
y en algunos c a s o s , la cantidad de etapas era demasiado numerosa para una
s í n t e s i s radiactiva.
2
x
2
Teniendo en cuenta todos e s t o s factores decidimos elegir un método de
p o c o s p a s o s , en el cual el compuesto marcado es introducido en uno de los
últimos obteniéndose a s í un rendimiento radioquímico mayorque en otros c a sos.
La s e c u e n c i a de etapas involucradas en la s í n t e s i s del ácido e i c o s a - 1 1 ,
14-dienoico es la indicada en la F i g . l
5
CH (CHJ-C-CH(I)
HO(CHjOH(V)
CH (CH )-C^C-MgBr (II)
Cl (CH ) Cl (VI)
CH (CH )^C-CH 0H(¡11)
I (CHj CI (vil)
3
3
2
3
2
2 ?
2
,}
9
Br P
|
3
CH (CH ) -C-C-CH -BrQY)
3
2
4
N,C5CH
HC^C-ÍCH^CKyill)
2
Br-Mg-OC(CrL) CI (IX)
9
v,THF
CNCu/
CHJCH^C-C-CH.-C-C-ÍCHJ^I
\
(X)
9
H /P4
t
C H ( C H ¿ C H = C H - C H - C H = C H - ( C H ) CICXl)
3
2
?
9
J "CNK
CH (CH¿CH=CH-CH CrKHÍCHJ
3
R
1 4
9
CN
OCIO
K
CH (CHJ CH=CH-CH CH=CH-(CHJ C00H(XUI)
3
4
r
9
r
Fig. 1. Esquema de reacción para la síntesis del Acido
14
( 1 - C ) -11-14- eicosadienoico
PARTE EXPERIMENTAL
L o s puntos de ebullición de los distintos intermediarios no han sido c o rregidos. L o s espectros de infrarrojo se han obtenido en un espectrofotómetro
Beckman modelo I R - 5. L o s a n á l i s i s de pureza de los intermediarios I a IX
han sido realizados en un cromatógrafo gas-líquido Aerograph con detector de
conductividad térmica, se usaron columnas de S E - 3 0 Gum Rubber en Chromosorb
W, 4 5 - 6 0 . La cromatografía de los productos finales y determinación de pureza radioquímica se realizó en un aparato Pye con contador proporcional, se
usaron columnas de dietilen giicol 12% en Chromosorb W, 8 0 - 1 0 0 , gas eluyente
argón. L o s valores de las constantes f í s i c a s de cada compuesto se encuentran
en la T a b l a 1.
TABLA
I
Constantes físicas de los intermediarios en la síntesis del ácido eicosa-ll,14-dienoico-l-
Compuesto
№
m
Oct-2-ino-l-ol
Punto de Ebullición
PC)
80-81?(5mm)
Rendimiento
%
50
índice de Refracción
Bandas de Absorción en Infrarrojo
(cm' )
1
1,4555
3300
2225
(-OC-)
1020
(-CH -OH)
2
Oct-2-ino- 1-bromo
IV
74-78°(2mm)
70
1,4863
2225
(-OC-)
3500
630
1,9-dicloro-nonano
VI
98,5^0.8010))
90,8
1,4590
650
725
ausente
l-cloro-9-iodo-nonano
VII
122°(0.8mm)
58,5
1,5071
725
1180
l-cloro-undec-w-ino
VIH
50
1,4560
725
2225
(-CH -Br)
2
(-CH -OH)
Í-CH -C1)
2
2
650
(-CH -C1)
(-CH -I)
2
l-cloro-nonadeca-10,13-diino
l-cloro-nonadeca-10,13-dieno
1-ciano-nonadeca-10,13-dieno
X -
XI
c
90-92 t2mm)
3
8 0 - 8 5 ^ 5x 10" mm)
3
90-100°(5xlO" mm)
XII
35
98
95
—
—
—
650
2
2
650
725
2
1 4
11,14 d i e n o i c o - l - C
XIII
3
70-75°(2xlO" mm)
18%
(radioquímico)
—
3500
725
1650
1180
(-CH -C1)
(-CH=CH-cis)
2250
(-CH -CN)
1650
1180
(-CH=CH-cis)
1700
1750
(C-O-CHj)
1650
2
2
Metil e s t e r del ácido e i c o s a -
2225
(-C=C-)
<-CH -Cl)
650
3500
(-0=0)
(-CH -C1)
1180
(-CH=CH-cis)
7
Oct-2-ino-l-ol
(III)
F u e preparado de acuerdo al método de Taylor y Strong (4), a partir de
heptino ( I ) .
El heptino puede adquirirse en plaza o prepararse a partir de octinoato
de metilo por hidrólisis y decarboxilación, según la técnica descripta por Biihler y c o l . ( 5 ) .
Oct-2-ino-l-bromo
(IV)
F u e sintetizado a partir de III según las indicaciones de Taylor y Strong
(4).
1.9-dicloro-nonano
(VI)
Se preparó de acuerdo al método de Kamaludin ( 6 ) , a partir de nona-1-9diol (V)l'cloro-9'iodo-nonano
(VII)
Se preparó a partir de VI, según la técnica descripta por Kamaludin ( 6 ) .
1-cloro-undec-w-ino
(VIII)
Se preparó a partir de VII el cual fue tratado con acetiluro de sodio (7)
de acuerdo a la técnica de Strong y col. ( 8 ) .
l-eloro-nonadeca-10,13-diino
(X)
F u e sintetizado de acuerdo al método de Stoffel ( 9 ) . En un balón de tres
b o c a s , provisto de ampolla de decantación y refrigerante se colocaron 1,22 g
de virutas de magnesio juntamente con 25 mi de tetrahidrofurano s e c o ( d e s tilado sobre L i A l H ^ ) .
En la ampolla de decantación se colocaron 50 mM de bromuro de etilo disueltos en 25 mi de tetrahidrofurano, de los cuales se dejaron caer en el b a lón de reacción 8 mi con agitación constante. Una vez iniciada la reacción se
agregó el resto de la solución de bromuro de etilo gota a gota durante 1 h. y
enfriando con agua helada, se prosiguió la agitación durante 1 h.más a temperatura ambiente. Luego se agregó 1 g de cianuro c u p r o s o s e c o ^ pasados 15 minutos, siempre agitando, se agregaron gota a gota durantei_3G minutos, 50 mM
de oct-2-ino'l-bromo (IV) disueltos en 37,5 mi de tetrahidrofurano y se refluyó durante 12 h s . en ambiente de N . E 1 contenido del balón se volcó sobre
7
8
agua helada y se agregó SO4H2 2N en cantidad suficiente para descomponer
el e x c e s o de reactivo. El producto de reacción se extrajo con éter y se lavó
dos v e c e s con CO^Na2N, con agua y finalmente se s e c ó sobre SO^Na2 anhidro.
q
Se eliminó el éter y, a 0.2 mm y 80 , l o s componentes volátiles IV y IX
que no han reaccionado, el resto se d e s d l ó directamente.
l-cloro-nonadeca-I0,13-dieno
(XI)
Inmediatamente después de destilado, 17,7 mMol del compuesto X fueron
disueltos en 60 mi de heptano; se agregaron 12 mg de quinolina (recientemente
destilada sobre Z n ) y 5,17 g de catalizador de Lindlar ( 1 0 ) , fresco.
La mezcla fue hidrogenada a presión y temperatura normal con agitación
c o n s t a n t e . La absorción de hidrógeno se interrumpió cuando se alcanzó el valor 100% del teórico (792ml). La cantidad principal fue absorbida entre 30 y
45 min. La solución filtrada y la quinolina eliminada por lavados con pequeñas
porciones de C1H 2N, el solvente se evaporó y el residuo se purificó por destilación directa. La cromatografía gas-líquido del producto obtenido indicó
una pureza de más del 95%.
El espectro de infrarrojo de (XI) indicó muy pequeña cantidad de isómeros
trans detectables a 950 cm~*(Fig. 2 ) .
9
l-ciano-nonadeca-10-
13-dieno
(Xll)
Se mezclaron 231,5 mg de CNK inactivo con 28,5 mg de K C ^ N (5 mC)
actividad e s p e c í f i c a 11,4 mC/mM y se disolvieron en 20 mi de dimetilsulfoxido s e c o . Se agregaron luego 1,6 g ( 5 , 3 mM) del producto XI disueltos en 10 mi
de dimetilsulfóxido y la mezcla se calentó durante 3 Hs. a 120 en atmósfera
de N . La mezcla de reacción fue vertida sobre agua helada y el nitrilo se
tomó en éter de petróleo 30-60 , se lavó con agua y se s e c ó con SO^Na2 anhidro.
Q
2
Q
Metil
ester
del
ácido
eicosa-11,14-
dienoico-l-^C
(Xlll)
La solución que contenía el producto XII se concentró y el residuo fue
tratado con 50 mi de MeOH-OH 5% con adición de un equivalente de agua y
agitando durante 2 Hs. a O y luego durante 12 Hs. a temperatura ambiente
en atmósfera de N . La mezcla se volcó sobre hielo y el éster se tomó en
éter de petróleo el cual se lavó hasta neutralizar y se s e c ó sobre S O ^ N a
anhidro. Luego de concentrar la solución, el éster fue saponificado con 30
veces su volumen de HOK 2% calentando 2 Hs. a reflujo. La porción no saponificada (producto XI en exceso) se extrajo con éter de petróleo. Previo
enfriamiento con hielo la solución obtenida fue acidificada con S O ^ H N, y
el ácido poliénico liberado se tomó con éter de petróleo. Luego de s e c a r la
solución etérea se evaporó el éter y el ácido se esterificó con MeOH-HCl 2%.
2
2
2
2
Purificación
y
ensayos
de
pureza
del
ácido
eicosa-11,14-dienoico-l-^C
El éster metíli co del ácido fue purificado por cromatografía gas-líquido
obteniéndose química y radioquímicamente puro más del 96 %. Actividad e s pecífica 0.225 mC/mM, ( F i g . 3 ) .
El éster metílico del ácido e i c o s a - 1 1 , 1 4 dienoico hidrogenado en presenc i a de catalizador de Adams fue identificado por cromatografía gas-líquido
como un ácido saturado de 20 átomos de carbono.
La absorción de hidrógeno en el aparato de micro-hidrogenación por el
método de Oiausson-Kass (11) e s t á de acuerdo con la cantidad calculada para
el éster metílico del ácido sintetizado; cantidad de hidrógeno calculada para
18 mg de muestra : 2,52 mi, cantidad observada: 2,59 mi.
10
0
30
60
»0
120
150
MINUTOS
F i g . 3 . Cromatograma analítico y radiocromatograma simultáneos del ácido 11-14 eicosadienoico
CONCLUSIONES
Fueron sintetizados el ácido e i c o s a - 1 1 , 1 4 dienoico y el marcado con
en el carboxilo. Se determinaron l a s c o n s t a n t e s f í s i c a s c a r a c t e r í s t i c a s de dicho ácido y de los intermediarios obtenidos durante su s í n t e s i s .
La pureza de los productos finales fue demostrada por cromatografía y radiocromatografía gas-líquido; por hidragenación total, obteniéndose el c o r r e s pondiente ácido graso saturado de 20 átomos de carbono ( e i c o s a n o i c o ) y bandas c a r a c t e r í s t i c a s en espectro de infrarrojo.
11
BIBLIOGRAFIA
1. J . F . MEAD, G. S T E I N B E R G y D.R. HOUTON, J. B i o l . Chem., 2 0 5 , 6 8 3
(1953).
—
2. W . S T O F F E L y K . L . ACH, Z. Physiol. Chem., 337,123 ( 1 9 6 4 ) .
3. R . R . BRENNER y R.O. P E L U F F O , J . B i o l . c h e m . , 2 4 1 , 5 2 1 3 ( 1 9 6 6 ) 4. T A Y L O R y STRONG, J.Am. C h e m . S o c , 7 2 , 4 2 6 3 ( 1 9 5 0 ) .
5. M.F. B U H L E R , MITTA A.E.A. y J . B . L E Z E R O V I C H , EUR 2200C, Preparation and Biomedical Application of Labelled Molecules - Pag. 31 ( 1 9 6 4 ) .
6 . J . KAMALUDIN, J . A m . C h e m . S o c , 7 0 , 3 3 9 1 ( 1 9 4 8 ) .
7. A.I. VOGEL, A text book of P r a c t i c a l Organic Chemistry, Longmans, Green
and Co., 2nd Edition, P a g . 9 9 9 ( 1 9 5 1 ) .
8. K. AHMAD, F.M. BUMPUS y F.M. STRONG, J . A m . C h e m . S o c , 7 0 , 3 3 9 1
(1948).
—
9. VON W. S T O F F E L , Ann., 673,26(1964).
10. H. LINDLAR, Hely. Chem.Acta., 3 5 , 4 4 6 (19 5 2 ) .
1 1 . E. CLAUSSON-KASS, A. F L I M B E R G , Acta Chem. Scand., 1,884 ( 1 9 6 7 ) .