Studies toward the synthesis of the indolizidine alkaloid (+)-ipalbidine

A ipalbidina é um alcaloide indolizidínico com propriedades analgésica e antirradicais livres. Este alcaloide possui como fonte natural a Ipomoea alba L., uma espécie de dama-da-noite, sendo isolado das suas sementes na forma de aglicona da ipalbina (ligada à D-glicose). A ipalbidina possui estrutura química relativamente simples, porém sua síntese na forma enantiomericamente pura se apresenta como um desafio sintético. Dentre as inúmeras rotas de síntese da ipalbidina, apenas quatro são enantiosseletivas. Neste trabalho de dissertação é apresentada uma nova estratégia sintética visando a preparação da S-(+)-ipalbidina. A estratégia tem como etapas chaves: uma reação de olefinação (Wittig e Horner-Wadsworth-Emmons); a preparação de uma diazocetona e de α-clorocetonas; e a conversão destas no esqueleto indolizidínico por uma reação de ciclização. Como material de partida para a reação de olefinação foi empregado o S-prolinal protegido (Boc e Cbz). Este aminoaldeído foi empregado como fonte do centro estereogênico e de um dos anéis presentes na estrutura final. A partir das reações de olefinação, foram obtidos compostos carbonílicos α, β-insaturados que, em seguida, sofreram redução da dupla ligação (28-94%). A partir dos produtos hidrogenados, foram preparados ácidos carboxílicos (66-83%) que, em seguida, foram convertidos na diazocetona (32%) e nas α-clorocetonas (34-70% a partir de ilídeos β-ceto sulfoxônios). As α -clorocetonas também foram preparadas a partir de ésteres com bons rendimentos (60-70%). O esqueleto indolizidínico foi obtido a partir da reação de ciclização da diazocetona e das α -clorocetonas, porém os rendimentos não foram satisfatórios e a metodologia deve ser melhorada. Uma α-clorocetona mais simples foi reduzida ao álcool correspondente. A β-cloridrina obtida foi convertida no aminoálcool cíclico (indolizidina monoidroxilada, 16%). A preparação deste aminoálcool cíclico sugere que a metodologia desenvolvida é promissora. A nova estratégia sintética pode levar à síntese da (+)-ipalbidina em seis ou sete etapas (uma rota curta). A funcionalização da α-clorocetona e o melhoramento do método a partir da diazocetona podem também levar à síntese outras indolizidinas.Ipalbidine is an indolizidine alkaloid with analgesic and antioxidant properties. This alkaloid is isolated from the seeds of Ipomoea alba L., as the aglycone of ipalbine (associated to the D-glucose). The ipalbidine has a relatively simple chemical structure, but its synthesis in the enantiomerically pure form is a synthetic challenge. Although a great number of synthetic routes of ipalbidine have been reported, only four are enantioselective. This dissertation reports new studies toward the synthesis of (+)-ipalbidine. The key steps of the synthetic strategy are: olefination reaction (Wittig or Horner-Wadsworth-Emmons); preparation of a diazoketone and α -chloroketones; and the cyclization reaction from the diazoketone and α -chloroketones. A (Boc and Cbz) protected-S-prolinal was used as the initial reagent. This amino aldehyde was employed as the chiral pool and it provides one the rings necessary to build the indolizidine skeleton. A Wittig reaction (88-94%) and a Horner-Wadsworth-Emmons reaction (60-70%) were evaluated for the first step of the synthesis. α, β-Unsaturated carbonyl compounds were prepared from the olefination reactions and, after that, double bond reduction was carried out under some hydrogenation conditions (28-90%). The carboxylic acids were prepared from the hydrogenated compounds (66-83%). The carboxylic acids were used to prepare the diazoketone (32%) and the α -chloroketones (34-70% from sulfoxonium ylides). The cyclization reaction from the diazoketone and α -chloroketones afforded the indolizidine skeleton, but the yields were not satisfactory. The reaction conditions, in this case, need to have to be improved. The α -chloroketones were also prepared from esters in good yields (60-70%). A simple α -chloroketone was reduced to the corresponding β-chlorohydrin. After the preparation of this β-chlorohydrin, the cyclization afforded a cyclic amino alcohol (a mono hydroxylated indolizidine, in 16% yield). These results suggest a promising methodology. The present strategy on the synthesis of (+)-ipalbidine can provide this alkaloid in six or seven steps (a short route) and can also be applicable to the syntheses of other indolizidine alkaloids