Capnellene
| ( | |
|---|---|
 −)-Δ 9(12) -kapnellennamn
|
|
|
Föredraget IUPAC-namn
( 3aR ,3bS , 6aS , 7aS ) -4,4,6a-trimetyl-3-metylidenedekahydro-3aH- cyklopenta [ a ]pentalen-3a-ol |
|
| Andra namn Kapnellene, A 9(12) -kapnellene
|
|
| Identifierare | |
|
3D-modell ( JSmol )
|
|
| ChEBI | |
| ChemSpider | |
|
PubChem CID
|
|
| UNII | |
|
|
|
|
| Egenskaper | |
| C15H24 _ _ _ | |
| Molar massa | 204,357 |
| Faror | |
| Arbetsmiljö och hälsa (OHS/OSH): | |
|
Huvudsakliga faror
|
brandfarlig |
|
Om inte annat anges ges data för material i standardtillstånd (vid 25 °C [77 °F], 100 kPa).
|
|
Capnellene är ett naturligt förekommande tricykliskt kolväte som härrör från Capnella imbricata , en art av mjukkorall som finns i Indonesien . Sedan 1970-talet har kapnellen varit mål för syntes av många forskare på grund av dess stereokemi , funktionalitet och den intressanta geometrin hos kolskelettet. Många alkoholderivat av kapnellen har visat potential som ett kemoterapeutiskt medel med antibakteriella , antiinflammatoriska och antitumöregenskaper.
Strukturera
Δ9 (12) -kapnellen , även kallad kapnellen i litteraturen, är ett enkelomättat kolväte med molekylformeln C15H24 . Den har ett tricykliskt skelett, en geminal dimetylgrupp, en tertiär metylgrupp och en exocyklisk metylengrupp.
Capnellene är också en sesquiterpen , en klass av terpener som är naturliga semiokemikalier . Det är dock en icke-isoprenoid sesquiterpen, vilket innebär att till skillnad från de flesta sesquiterpener är dess struktur inte baserad på en upprepad isoprenenhet . Kapnellen är den förmodade biosyntetiska prekursorn till kapnellanolerna, en grupp alkoholer baserade på kapnellenskelettet som också produceras av Capnella imbricata , men biosyntesen av dessa föreningar har ännu inte klarlagts.
Historia
Capnellanegruppen blev en samlingspunkt för syntes på 1970- och 80-talen. Forskare trodde att dessa föreningar hade antimikrobiella egenskaper, baserat på en tidigare upptäckt av antimikrobiell aktivitet i gorgoniska mjukkoraller och en senare studie av antimikrobiella terpenoidföreningar hos alcyonarianer . Det postulerades också att kapnellerna också skyddar den mjuka korallen genom att förhindra larvbosättning.
Capnella imbricata är en rik källa till många icke-isoprenoida seskviterpener, som alla delar cis,anti,cis -tricyklo[6.3.0.0 2,6 ]undekanringsystemet. Följaktligen var den första kända isoleringen av ett kapnellanderivat inte kapnellen utan en kapnellanol. Som en del av en pågående sökning efter terpenoider från marina källor, Kaisin et al. (1974) karakteriserade den mest förekommande terpenoiden, A9 (12) -kapnellen-3β,8β,10a-triol, från kolonier av Capnella imbricata . Strukturen och den absoluta konfigurationen av triolen bestämdes genom kärnmagnetisk resonans (NMR) spektroskopi och bekräftades senare med röntgenkristallografi .
Kaisin et al. (1974) myntade namnet "kapnellan" för det kolväteskelett som molekylen var baserad på. Emellertid har Shiekh et al. (1976) hävdar också att de har sitt ursprung i namnet. Den första isoleringen av kolväteformen, Δ9 (12) -kapnellen, uppnåddes 1978. Sedan dess har många grupper isolerat både Δ9 (12) -kapnellen och dess alkoholderivat.
Naturlig isolering
Naturligt förekommande alkoholderivat av kapnellen har isolerats med hjälp av enkel acetonextraktion från Capnella imbricata , en art av mjuk korall (ordningen Alcyonacea ) känd som Kenya Tree Coral. Capnella är ett brett spritt släkte av mjukkorall, som främst finns i Indonesiens tropiska rev. Dessa koraller producerar en mängd olika steroler, sesquiterpener och diterpener. Specifikt fungerar kapnellanolderivaten som finns i Capnella som ett försvarssystem genom att hämma tillväxten av mikroorganismer och bosättningen av larver på korallens yta. Men detaljerna i denna försvarsmekanism har inte undersökts i detalj. Även om den naturliga syntesen av kapnellen och dess derivat ännu inte är klarlagd, har sesquiterpenkolväteprekapnelladien isolerats från samma korall och forskning tyder på att det kan vara en biogenetisk prekursor .
Total syntes
Capnellene har varit ett populärt mål för syntes på grund av dess molekylära arkitektur, dess roll i försvarsmekanismen för mjuka koraller och utmaningen som den höga graden av stereokemisk sofistikering och komplexiteten hos undekanskelettet utgör. 1981 utfördes den första stereokontrollerade syntesen av (±) -Δ9(12) -kapnellen i nio steg, med ett totalt utbyte på 60%. Deras startreagens var en dimetylerad cyklopentenylkarboxaldehyd och den övergripande syntesen tog formen av en serie av pentanringannullationer . Den andra pentanringen bildades genom kondensation av aldehyden med vinylmagnesiumbromid, följt av Nazarov-cyklisering av dienonen. En regiospecifik [3+2] cyklopentannulering, med användning av ozonolys och en intramolekylär aldolkondensation , bildade den tredje ringen och en enkel dehydreringsreaktion gav målkapnelenen.
Sedan den första syntesen har många forskare framgångsrikt sammanställt kapnellen och dess derivat. Tillvägagångssätt för denna syntes är olika och inkluderar centrala steg såsom annullering, olefinmetates , radikal cyklisering och fångningsreaktioner. Den mest citerade syntesen i litteraturen involverar två nyckelmellanprodukter som bildas av en Stille-reaktion , den palladiumkatalyserade kopplingen av vinyltriflat med vinylstannan . Den lättframställda trimetylcyklopentanonen kan omvandlas till vinyltriflat, som kopplas med vinylstannan i det första palladiumkatalyserade steget för att ge den önskade divinylketonen. Den andra 5-ledade ringen bildas via Nazarov-cyklisering, och produkten prepareras för en andra palladiumkatalyserad koppling. Detta steg ger en annan divinylketon, som kan cykliseras till en enon , hydratiseras och omvandlas till en alken via olefinering för att ge kapnellen.
Ansökningar
Sedan 1960-talet har marina organismer med robusta kemiska försvarssystem varit mål för "molekylär mining", en metod för läkemedelsupptäckt som undersöker organismer av intresse för användbara föreningar. Kemiska medel involverade i dessa organismers försvarssystem uppvisar ofta antibakteriella, antiinflammatoriska och kemoterapeutiska egenskaper. Kapnellenderivat och deras terrestra motsvarigheter, hirsutaner, uppvisar antibakteriella och antitumöregenskaper med farmakologisk potential.
Antitumöregenskaper
Kapnellene-8β,10α-diol och dess acylerade derivat uppvisar signifikant cytotoxicitet in vitro mot cervikala epiteloidkarcinom ( HeLa , oral epidermoid (KB), medulloblastom (Daoy) och kolonadenokarcinom ( WiDr) humana tumörcellinjer. Diolen var också effektiv mot humana tumörcellinjer. human leukemi , renal leiomyoblastom, kolon och bröstcancercellinjer . I samma studie visade kapnellen-8β-ol selektiv toxicitet för cellinjerna för renal leiomyoblastom och äggstockscancer , medan 3β-acetoxikapnellen-8β,10α,14β-triol var aktiv mot leukemicellinjer. Antitumöregenskaperna hos kapnellenderivat har ännu inte undersökts in vivo .
Antiinflammatoriska egenskaper
Kapnellenderivat har nyligen identifierats som möjliga behandlingar för neuropatisk smärta . Neuropatisk smärta kännetecknas av skador på perifera eller centrala nerver som resulterar i patologisk nociceptiv överföring, den neuronala process som svarar på skadliga stimuli. Två kapnellenderivat Δ9,12 - kapnellen-8β,10α-diol och 8α-acetoxi-Δ9,12- kapnellen -10α-ol visar potential som analgetika med förmåga att dämpa neuropatisk smärta. Dessa föreningar har visats in vivo reducera två proteiner som medierar inflammation, cyklooxygenas-2 (COX-2) och inducerbart kväveoxidsyntas (iNOS). In vivo inhiberade Δ9,12 -kapnellen-8β,10a-diol hyperalgesibeteende i musmodellen för neuropatisk smärta på ett dosberoende sätt . Dessutom inhiberade behandling med Δ9,12 - kapnellen-8β,10α-diol uppregleringen av immunreaktivitet i musmodellen, specifikt inriktad på produktionen av COX-2. Till skillnad från många icke -steroida antiinflammatoriska läkemedel är Δ9,12 -kapnellen-8β,10α-diol fördelaktig i sin selektivitet för COX-isoenzymet COX-2, vilket undviker många av de gastrointestinala biverkningarna som är förknippade med hämningen av COX-1 . Detta faktum skulle möjliggöra administrering av Δ9,12 - kapnellen-8β,10a-diol i högre doser, vilket potentiellt skulle erbjuda betydande lindring av neuropatisk smärta.
