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The Enzymatic Introduction of Cyanide into Imine for the Synthesis of Carbon-linked Glycopeptide
The Enzymatic Introduction of Cyanide into Imine for the Synthesis of Carbon-linked Glycopeptide
Journal of the Korean Chemical Society. 2004. Apr, 48(2): 211-214
Copyright © 2004, The Korean Chemical Society
  • Received : December 11, 2003
  • Published : April 20, 2004
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철만 배
택헌 이
용현 안

Abstract
Keywords
실 험
합성에 사용한 아민들은 Aldrich사의 제품을 사용하였고 화합물의 분리에 사용된 용매는 시약급으로 정제하지 않고 사용하였다. 합성시 사용한 CH 2 Cl 2 는 CaH 2 를 사용하여 물을 제거한 후 증류하여 사용하였다. TLC 판(60 F254)은 Merck사 제품을 사용하였으며 column chromatography는 silica gel(230-400 mesh)를 사용하였다. 1 H NMR은 200 MHz(Varian Gemini 200) 또는 400 NMR spectrometer(Bruker)를 사용하여 얻었다. 지방이 제거된 아몬드 분말은 Sigma사에서 구입하였다.
- 1,2;3,4-Di-O-cyclohexyliden-α-D-galactopyranose의 합성
Cyclohexanone(8 mL)이 들어있는 플라스크에 Dgalactose(6.5 g, 36 mmol)을 넣고 1,4-dioxane(5 mL)을 가한 후 2분 동안 교반하였다. 주사기로 황산(2 mL)을 한 방울씩 천천히 주입하면서 상온에서 3시간 교반하였다. 반응이 완결된 후 chloroform(20 mL)을 넣고 포화된 sodium bicarbonate 용액을 가하여 중화시킨 후 유기층을 분리한다. 유기층에 무수 MgSO 4 를 가하여 물을 제거한 후 얻어진 유기용매를 감압 하에서 제거하였다. 생성물은 silica gel column chromatography로 정제하였다(Hexane: Ethyl acetate=8:2 R f = 0.19). 수득율 8.2 g (yield: 67%) 1 H-NMR(CDCl 3 , 200 MHz) δ 5.56(d, 1H, J = 5 Hz), 3.64~4.72(m, 5H), 1.18~1.79(m, 20H).
- 1,2;3,4-Di-O-cyclohexyliden-α-D-galacto-hexo-1,5-dialdopyranose(I)의 합성
-60 ℃에서 250 mL의 프라스크에 dimethyl sulfoxide(3.1 mL, 44 mmol)를 CH 2 Cl 2 (20 mL) 용액에 넣고 CH 2 Cl 2 (10 mL)에 녹인 oxalyl chloride(1.86 mL, 22 mmol)를 N 2 가스 하에서 가한 후 2분간 교반한다. 교반후 -10 ℃로 조절하고 화합물 I(8.69 g, 20 mmol)를 녹인 CH 2 Cl 2 (20 mL)용액을 10분간 가한다. 다시 -60 ℃로 조절 한 뒤 CH 2 Cl 2 10 mL에 녹인 triethylamine(10 mL)를 5분간 가하고 상온이 될 때까지 격렬하게 교반한다. 반응이 완결되면 분별깔대기에 옮긴 후 유기층을 포화된 brine(2회×5 mL)으로 세척한다. 분리된 유기층을 무수 MgSO 4 를 이용하여 물을 제거하고 감압 하에서 용매를 제거한다. 얻어진 생성물은 silica gel column chromatography로 정제하였다(Hexane: Ethyl acetate=8:2 R f = 0.5) 수득율 6.82 g(yield: 84%) 1 H-NMR(CDCl 3 , 200 MHz) δ 9.62(s, 1H), 5.63(d, 1H, J = 5 Hz), 4.15~ 4.72(m, 4H), 1.18~1.79(m, 20H).
- N-(6-Deoxy-1,2;3,4-di-O-cyclohexyliden-α-D-galactopyranos-6-yliden)phenyethyl imine의 합성
Molecular sieve 4Å(2 g)을 포함하는 CH 2 Cl 2 20 mL가 들어 있는 플라스크에 화합물 (I) (338.4 mg, 1.00 mmol)를넣고 (R)-(+)-α-methylbenzyl amine(145.4 mg, 1.2 mmol)을 가한 후 5시간 동안 교반하면서 환류시킨다. 반응이 끝나면 molecular sieve를 여과하여 제거하고 감압 하에서 용매를 제거한다. 이렇게 얻어진 이민은 더 이상의 정제 없이 다음 반응에 이용하였다. 1 H-NMR (CDCl 3 , 200 MHz) δ 7.72(d, 1H), 7.15~7.38(m, 5H), 5.59(d, 1H, J = 5 Hz), 4.21~4.69(m, 4H), 1.18~1.79(m, 23H).
- 2-[1(R)-(Phenylethyl)amino]-2-[1,2;3,4-Di-O-cyclohexyliden-α-D-galactopyranosyl] acetonitrile [2a]의 합성
이소프로필알콜(25 mL)과 0.2M 인산완충용액 (pH= 7.8, 1 mL)가 들어있는 플라스크에 지방이 제거된 아몬드 가루(300 mg)를 넣고 2분 동안 교반한다. 이 혼합용액에 이소프로필알콜 1 mL에 녹인 이민( 1a , 477 mg, 1.01 mmol)와 acetone cyanohydrin(0.1 mL, 1.1 mmol)을 차례대로 가한 후 상온에서 24시간 동안 교반한다. 반응혼합물을 celite를 통해 여과한 후 여액을 감압 하에서 제거한다. 얻어진 생성물은 silica gel column chromatography로 정제하였다. (Hexane: Ethyl acetate=8:2, R f = 0.6) 수득율 215 mg(수득율 46%) 2a 의 syn-( R . R ): 1 H-NMR (CDCl 3 , 400 MHz) δ 7.15~7.38(m, 5H), 5.53(d, 1H, J = 5.2 Hz), 4.08(q, 1H, J = 6.4 Hz), 3.62~4.67(m, 5H), 1.18~1.79(m, 23H), 2a 의 anti-(R.S) δ 7.15~7.38(m, 5H), 5.53(d, 1H, J = 5.2 Hz), 4.0(q, 1H, J = 6.4 Hz), 3.62~4.67(m, 5H), 1.18~1.79(m, 23H).
결과 및 고찰
( R )-(+)-α-Methylbenzylamine( a ), ( R )-(+)-1-(1-naphthyl)ethylamine( b ), ( R )-(-)-sec-butylamine( c ), ( R )-(-)-1-cyclohexylethylamine( d ), ( S )-(-)-α-methylbenzylamine( e ), ( S )-(-)-1-(1-naphthyl)ethylamine( f ), ( S )-(+)-sec-butylamine( g ), 그리고 ( S )-(+)-1-cyclohexyl-ethylamine( h )등 광학활성을 가지는 아민들을 D-galactose의알콜기를 cyclohexanone으로 보호한 후 산화과정을 거쳐 얻어진 알데하이드(I)와 11 축합반응을 하여 1a~1h 의 이민들을 얻었다.
키랄중심을 가지고 있는 이민에 지방이 제거된 아몬드 가루, acetone cyanohydrin를 인산완충용액과 이소프로필알콜의 혼합용액에서 실온에서 24시간 반응시켰다. 아몬드가루에는 ( R )-oxynitrilase를 함유하고 있기 때문에 효과적으로 시안기를 이민에 도입하게 되었다. 동일한 반응조건에서 아몬드가루를 가하지 않고 반응을 하였을 경우 반응이 전혀 진행되지 않았고 이러한 결과는 아몬드가루에 포함된 ( R )-oxynitrilase에 의한 것임을 알 수 있었다. 10 시안기는 입체 선택적으로 도입되며 2개의 키랄 중심을 가지는 부분입체이성질체들이 얻어졌다. 이렇게 얻어진 생성물들은 부분입체이성질체의 혼합물 형태로 분리되여졌고 2a 부터 2d 까지는 (1 R , 2 R )와 (1 R , 2 S )의 혼합비율 그리고 2e 부터 2h 까지는 (1 S , 2 R )와 (1 S , 2 S )의 혼합비율를 1 H-NMR spectrum를 이용하여 결정하였다. 생성물 2a 는 (1 R , 2 R ) 부분입체이성질체와 (1 R , 2 S ) 부분입체이성질체가 혼합되어있고 (1 R , 2 R )를 syn 그리고 (1 R , 2 S )를 anti로 명명했을 경우 2a 1 H-NMR spectrum data를 보면, syn-(1 R , 2 R )의 C-1에 있는 수소(H a )는 4.08 ppm, anti-(1 R , 2 S )에서 C-1에있는수소(H c )는 4.00 ppm에서 나타난다. 그러한 nmr 결과는 기존의 발표된 내용과 일치함을 알 수 있었다. 12
키랄 중심( R )을 가지는 아민에 의해 만들어진 ( R )- 1a 부터 ( R )- 1d 까지의 4개 이민들을 이용하여 얻어진 부분입체이성질체의 혼합 비율은 (1 R , 2 R ): (1 R , 2 S )가 방향족아민인 2a 82:18, 2b 90:10으로 얻어졌고 지방족아민인 2c 58:42, 2d 53:47의 비율로 얻어졌다. 효소에 의하여 도입되는 시안기는 키랄 보조기로써 방향족아민의 경우에 보다 입체선택성이 높은 것을 알수있다. 이러한 결과는 ( S )-이성질체를 이용하였을 때도 비슷한 결과로 나타났다.
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( S )의 키랄중심을 가진 아민의 경우 효소에 의해 새롭게 생긴 키랄 중심의 비율이(1 S , 2 S )-isomer가 주된 생성물로 나왔다. 생성된 부분입체이성질체의 혼합 비율(1 S , 2 R ):(1 S , 2 S )는 방향족아민 경우 2e 27:73, 2f 28:72로 얻어졌고 지방족아민인 경우 2g 44:56, 2h 48:52 로 얻어졌다.
( S )형태의 키랄중심를 가진 아민을 이용하여 얻어진 경우 새롭게 만들어진 키랄중심이 ( S )형태가 주생성물로 얻어졌다. 이러한 결과는 키랄보조제로 사용된 광학활성아민의 configuration이 ( R ) 또는 ( S )에 관계없이 아몬드분말을 이용하여 얻어진 새로운 키랄중심은 ( R )-configuration이 주생성물로 얻어지는 것으로 보고되었으나 13 본 연구에서는 새롭게 형성되는 chiral center가 이민상태에서 광학활성아민의 configuration에의해 제어되어짐을 알수 있었다. 이러한 결과의 부분적인 설명은 galactose의 키랄중심의 영향으로 인한 것으로 추측된다.
본 연구에서는 C-glycopeptide의 합성을 위하여 효소적 방법을 사용하여 이민에 시안화기를 도입하였고 이때 생성되는 키랄중심은 지방족 키랄 아민(butyl-, cyclohexyl-)을 사용하였을 때 새로운 키랄중심을 제어한 효과를 나타내지 않았지만 방향족 키랄아민(phenylethyl-, naphtylethyl-)에서는 생성물의 입체중심을 제어하는 효과가 보다 높게 나타냄을 알 수 있었다.
The enzymatic introduction of cyanide into imines
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1) The diastereomer ratio was based on the 1H-NMR spectrum except 2b. 2) The yield was based on the mixture of diasteromers. 3) The diastereomer ratio was obtained from HPLC.
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1H NMR spectrum of 2e.
이 연구는 2003학년도 단국대학교 대학연구비의 지원으로 연구되었음.
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