Determination of the absolute configuration of 3-azydocyclohexanol with application of NMR spectroscopy and molecular modelling

Głównym celem pracy była optymalizacja metody syntezy oraz rozdziału diastereoizomerów estru kwasu Riguery z trans-3-azydoalkoholem w celu determinacji ich konfiguracji absolutnej przy użyciu technik spektroskopii NMR, jednowymiarowej 1H NMR oraz dwuwymiarowej NOESY. Badane związki są bezpośrednimi prekursorami potencjalnych agonistów receptorów kanabinoidowych, mogą więc znaleźć zastosowanie w syntezie nowych odpowiedników leków stosowanych dotychczas m.in. w regulacji łaknienia oraz odczuwania bólu. Zaadaptowane warunki reakcji oraz odczynniki: CDA - kwas (R)-2-fenylo-2-metoksyoctowy, RAA - dicykloheksylokarbodiimid (2-krotny nadmiar), katalizator O-acylacji – pirydyna (3-krotny nadmiar), oraz dobór odpowiedniego eluentu dla rozdziału metodą LC: heksan – octan etylu 5:1, pozwoliły na otrzymanie 44 mg diastereoizomeru I oraz 34 mg diastereoizomeru II, co przełożyło się na 30% wydajność procesu, z 49 mg frakcji pośredniej, której nie udało się rozdzielić. Metoda determinacji AC przy pomocy różnic w przesunięciach chemicznych podstawników znajdujących się po obu stronach centrum asymetrii zaproponowana przez Riguerę nie przyniosła oczekiwanych rezultatów ze względu na brak możliwości jednoznacznego przypisania sygnałów od wszystkich protonów diagnostycznych na widmie 1H NMR. Technika 2D NMR NOESY również okazała się nieskuteczna z powodu zbyt dużych odległości międzyprotonowych w cząsteczce estru, dodatkowo potwierdziła jednak konfigurację trans pierwszego z otrzymanych diastereoizomerów.Znaczna różnica w położeniu na widmie 1H NMR diastereoizomeru RRR oraz SSR sygnału od protonu geminalnego do grupy azydkowej, skłoniła do poszukiwania różnic we wzajemnym ułożeniu atomów technikami modelowania molekularnego. Otrzymane wyniki potwierdziły silne przysłaniane protonu diagnostycznego przez pierścień fenylowy w przypadku izomeru RRR, oraz znaczne mniejszy efekt tego oddziaływania dla izomeru SSR, co posłużyło do ustalenia AC enancjomerów trans. Ze względu na ograniczenia czasowe nie przeprowadzono pomiarów dla diastereoizomeru cis 3-azydocykloheksanolu.

The focal point of this work was to optimize the synthesis method and separation of diastereoisomers of Riguera ester with trans-3-azidocyclohexanol in order to determine the absolute configuration of the alcohol using NMR spectroscopy techniques: one-dimensional 1H NMR and two-dimensional NOESY. The investigated compounds are direct precursors of prospective cannabinoid receptor agonists.Based on the available literature, (R)-MPA was selected as the most suitable CDA, DCC (2-fold excess) as RAA and pyridine (3-fold excess) as the catalyst of O-acylation. Within the range of many tested eluents the combination of hexane - ethyl acetate 5: 1 proved to yield the best separation of the two diastereoisomers. Upon applying aforementioned modifications to the original Trost’s method, 44 mg of the first diastereoisomer and 34 mg of the second diastereoisomer has been obtained, which resulted in a 30% yield of the process. The intermediate fraction comprised of 49 mg and could not be separated.Method of determination of AC based on variable chemical shifts of the signals from substituents on both sides of the asymmetric center proposed by Riguera did not produce the expected results due to the lack of an unambiguous assignment of all signals from the diagnostic protons on 1H NMR spectrum. 2D NOESY NMR technique also proved to be ineffective due to too large distances between relevant protons and not fully optimized parameters of the NOESY experiment. However it has further confirmed the trans configuration of the first diastereoisomer of the alcohol.The significant difference in the position of the signal belonging to the proton geminal to the azide group on the 1H NMR spectrum of the SSR and RRR diastereoisomers prompted the search for the differences in the mutual arrangement of atoms with the application of molecular modeling techniques. The obtained results confirmed the strong shielding of the diagnostic proton by the phenyl ring in the case of the RRR isomer and lack of this impingement in the SSR isomer, what allowed the elucidation the of AC. Due to the time constraints the data have not been acquired for the diastereoisomers of cis-3-azidocyclohexanol.