soluzione del problema 27

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Problema 27
Lotus
Il loto è conosciuto col nome scientifico di Nelumbo nucifera. Recentemente, nel 2012, ricercatori
vietnamiti e canadesi hanno scoperto la capacità della nuciferina di promuovere la sintesi di insulina
nelle cellule pancreatiche. La sintesi di laboratorio della nuciferina era complessa e avveniva con
basse rese fino a quando ricercatori di Taiwan hanno scoperto una nuova via di sintesi in tre
passaggi che parte dalla benzaldeide e usa la reazione di Nef, la reazione di Pictet-Spengler e una
ciclizzazione radicalica.
--- Reazione di Nef (1894):
1) NaOH
CH3 CH2 NO2
2) H2SO4
CH3 CHO
+
1/2 N2O
Meccanismo della reazione di Nef:
--- Reazione di Pictet-Spengler (1911). E’ una addizione-ciclizzazione: prima si ha una
condensazione e poi una ciclizzazione tra una β-ariletilammina e una aldeide (o chetone) in
ambiente acido e con riscaldamento:
RCHO
NH2
NH
+
H , calore
NH
NH
R
--- Reazione di ciclizzazione radicalica:
.
.
Sintesi della nuciferina in tre stadi:
Stadio 1:
Stadio 2:
Stadio 3:
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Soluzioni preliminari dei problemi preparatori
1
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1. Completa lo schema di reazione precedente con la struttura delle molecole A1, A2, B1, B2, X1, X2,
e le condizioni di reazione (a3), (b3).
Stadio 1:
O
C
MeO
H CH3NO2
LiAlH4
THF
NO2
C
H
MeO
0°C
AcONH4
AcOH
MeO
H
C
MeO
MeO
NH2
MeO
A1
C10H11O4N
A2
C10H15O2N
O
CH3 O C
O
CH3 O C
MeO
O
O
NH C O
(a3)
MeO
CH3
A3
Stadio 2:
O
H
C
C
C
H
H CH NO
3
2
AcONH4
AcOH
Br
Br
NO2
O
NaBH4
C
1) NaOH
CH2Cl2
NO2
Br
B1
C8H6O2NBr
H
2) H2SO4
B2
C8H8O2NBr
(b3)
Br
B3
Stadio 3:
MeO
O
MeO
MeO
NH C O CH3
MeO
O
Br
H
N
MeO
C
Br
O CH3
BF3-OEt2
N
MeO
AIBN
Bu3SnH
O
O CH3
-HBr
CH2Cl2/CHCl3
X1
C20H22O4NBr
A3 + B3
O
X2
C20H21O4N
MeO
LiAlH4
THF
N
MeO
CH3
nuciferina
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Soluzioni preliminari dei problemi preparatori
2
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2. Indicare il meccanismo di reazione della formazione di A1 da 3,4-dimetossibenzaldeide e di X1 da
A3 + B3.
O
MeO
OH
H
C
O
H
CH2 N
+
MeO
C
O−
O
AcONH4
MeO
AcOH
O−
CH
N
+
H
C
CH
H
H
N
+
O−
MeO
..
O−
OH
MeO
−
CH2 N
..
+
O
O
CH
MeO
+
CH N
O−
O−
MeO
MeO
A1
C10H11O4N
MeO
..
MeO
O
O
: NH C O CH3
MeO
O:
H
Br
MeO
C
+
MeO
Br
HC
N
+
C O CH3
O
N
MeO
Br
C O CH3
H
BF3
A3 + B3
MeO
O
N
MeO
C O CH3
Br
X1
3. Determinare la formula di struttura dei due isomeri Y1a, Y1b e del composto Y2 delle seguenti due
reazioni della nuciferina:
H
H
..
OH−
MeO
MeO
N
MeO
CH3
1) CH3I
2) Ag2O
+
N CH3
CH3
∆
N
MeO
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CH3
CH3
Y1a
nuciferina
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MeO
MeO
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C20H23O2N
3
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L’intermedio idrossido di ammonio per riscaldamento può dare anche:
MeO
MeO
+
N CH3
MeO
∆
CH3
H
N
MeO
CH3
CH3
..
OH−
H
Y1b
C20H23O2N
Mentre la seconda sintesi proposta è la seguente:
MeO
MeO
MeO
Cl
N
MeO
CH3 CHCl3
+
N CH Cl
MeO
CH3
:OH− MeO
H
Cl
N CH Cl
CH3
H
nuciferina
MeO
OH−
O
N
MeO
C
H
CH3
Y2
C20H21O3N
Soluzione proposta da
Mauro Tonellato - ITI Marconi - Padova
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Soluzioni preliminari dei problemi preparatori
4

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