Stereoselective synthesis of 2-azidoalcohols

Głównym celem pracy była optymalizacja metody stereoselektywnej syntezy 2-azydoalkoholi, które są cennymi pośrednikami w syntezie leków. Jako drogę stereoselektywnej syntezy trans-2-azydocykloheksanolu, wybrano kinetyczny rozdział octanu (±)-trans-2-azydocykloheksylu, poprzez enzymatyczną hydrolizę, przy pomocy lipazy z Pseudomonas cepacia immobilizowanej na złożu Immobead 150. We wstępnym etapie badań, przeanalizowano wpływ warunków, takich jak temperatura, stężenie substratu, obecność organicznego współrozpuszczalnika, na przebieg katalizowanej przez lipazę reakcji enzymatycznej hydrolizy. Analiza otrzymanych wyników wykazała, że dodatek acetonitrylu, jako organicznego polarnego kosolwentu poprawia aktywność hydrolityczną lipazy w stosunku do octanu trans-2-azydocykloheksylu.Wszystkie reakcje na skalę preparatywną przeprowadzono w roztworze składającym się z buforu fosforanowego (pH=7,4) i acetonitrylu, w temperaturze 36°C. Poszczególne enancjomery: (1R,2R)- i (1S,2S)-trans-2-azydocykloheksanol otrzymano w wyniku enzymatycznej hydrolizy octanu (±)-trans-2-azydocykloheksylu z wysoką oraz średnią czystością optyczną,. Enancjomer (1R,2R) otrzymano z 60% wydajnością i 98,73% nadmiarem enancjomerycznym, natomiast (1S,2S) z 44% wydajnością i 79,82% ee.Nadmiary enancjomeryczne określono na podstawie analizy HPLC (kolumna Chiralcel OD-RH) stosując nową, nieopisaną w literaturze metodę prekolumnowej derywatyzacji trans-2-azydocykloheksanolu. Metoda analityczna opracowana w niniejszej pracy polegała na derywatyzacji trans-2-azydocykloheksanolu przy pomocy chlorku kwasu 9-fluorenylometoksykarboksylowego (FMOC-Cl) i analizie tak otrzymanej pochodnej przy użyciu chiralnego HPLC z detektorem UV-VIS.Wyniki pracy doświadczalnej wskazują, że immobilizowana lipaza z Pseudomonas cepacia może być z powodzeniem stosowana, jako przyjazna środowisku alternatywa wobec klasycznej chemicznej syntezy.

The main purpose of the thesis was optimization of stereoselective synthesis of 2-azidoalcohols, which are important intermediates in drug synthesis. Synthetic approach was based on kinetic resolution of (±)-trans-2-azidocyclohexyl acetate via enzymatic hydrolysis. For the enantioselective hydrolysis, lipase from Pseudomonas cepacia immobilized on Immobead 150 was applied. In preliminary screening, the effect of different reaction conditions (e.g. temperature, substrate concentration, presence of organic co-solvent) on lipase-catalyzed hydrolysis was investigated. The study showed, that addition of acetonitrile as a polar organic co-solvent improves the hydrolytic activity of lipase toward trans-2-azidocyclohexyl acetate.All preparative-scale reactions were carried out in solution composed of a phosphate buffer (pH=7,4) and an acetonitrile, at 36°C. Optically pure (1R,2R)- and (1S,2S)-trans-2-azidocyclohexanol were prepared in good yields and high to moderate optical purity via lipase-catalyzed hydrolysis of corresponding racemic acetic ester. The enantiomer (1R,2R) was obtained with 98,73% enantiomeric excess and 60% yield, and (1S,2S) with 44% yield and 79,82% ee.The enantiomeric excess of products was determined by chiral HPLC (Chiralcel OD-RH), employing a novel method of trans-2-azidocyclohexanol precolumn derivatization. The analytical approach developed in this thesis was based on derivatization with 9-fluorenylmethyl chloroformate (FMOC-Cl), followed by chiral reverse-phase HPLC analysis with UV-VIS detection. The results of experimental work indicate, that immobilized lipase from Pseudomonas cepacia can be successfully applied for the stereoselective synthesis of trans-2-azidocyclohexanol, as an "green" alternative to classical chemical synthesis.