Apertura regio y estereoselectiva de 22-ceto-23-espirocetales de la serie 25R catalizada con BF3·OEt2

Abstract

This work describes the synthesis and structural analysis of two new spirostanic derivatives from botogenin acetate and three cholestanic frameworks with tetrahypyranone E ring from botogenin, diosgenin and tigogenin. Previous studies in our working group have shown that the treatment of spirostanic sapogenins with with different Lewis acids or Brønsted-Lowry or even changing equivalent of the same acid, yield different and novel structures analogous to other naturally occurring steroids with biological activities, such as, anti-inflammatory, antifungal, antitumor, hypoglycemic, among others. Also has been demonstrated that the E/F regioselectivity of sapogenins (25R and 25S series) have a remarkable tendency under different acid conditions opening with different Lewis acids. Based on the above, in this work we carried out the Barton oxidation with NaNO2 and BF3•OEt2 on sapogenins 47, 52 and 54; for the case of the new 23-ketone 48 the structural assignation was carried out using one and two dimensions experiments of NMR, as well as, IR spectroscopic analysis and low resolution mass spectrometry. Subsequently the 23-ketosapogenins (25R) were isomerized with BF3•OEt2 and formic acid obtaining the 22-keto-23-spiroketals 49, 28 and 26; the structure of these compounds was confirmed by NMR analysis and for the new 23-spirostane 49 its structure was confirmed by X-ray diffraction analysis allowing to establish configuration R on C-23. After isolation and characterization of the 23-spirostanes 49, 28 and 26 we carry out opening conditions with BF3•OEt2, previously developed in our working for a hecogenin derivative; in all cases was observed that the opening of the compounds 49, 28 and 26 with BF3•Et2O, from 0° to room temperature during 1:30 h, promueve region- and stereoselectively the formation of compounds 50, 53, and 55 in yields from 61% to 74%. The new cholestanic derivatives were unambiguously established using two-dimensional NMR experiments and for compound 50 the X-ray diffraction analysis allowing to establish the Z configuration of the C23-C24 double bond. The isolation of traces of a 23-acetylated derivative 22 suggests that the reaction proceed via the plausible mechanism shown in scheme 17.

En el presente trabajo se describe la síntesis y análisis estructural de dos nuevos derivados espirostánicos a partir de acetato de botogenina y tres derivados colestánicos con una tretrahidropiranona en el anillo E de la cadena terminal obtenidos a partir de botogenina, diosgenina y tigogenina. Estudios previos en nuestro grupo de trabajo han demostrado que el tratamiento de las sapogeninas espirostánicas con distintos ácidos de Lewis o de Brønsted-Lowry o incluso variando equivalentes de un mismo ácido, producen diferentes esqueletos esteroidales con estructuras novedosas y análogas a otros esteroides de origen natural con actividades biológicas, como, anti-inflamatoria, antifúngica, antitumoral, hipoglucémicas, entre otras. También se ha demostrado que la regioselectividad de los anillos E y F de las sapogeninas de la serie 25R y 25S, presenta una tendencia muy marcada frente a condiciones de apertura con distintos ácidos de Lewis. Con base en lo anterior, en el presente trabajo se llevó a cabo la oxidación de Barton con NaNO2 y BF3•OEt2 de las sapogeninas 47, 52 y 54; para el caso de la nueva 23-cetona 48 la asignación estructural se realizó con ayuda de los experimentos de RMN en una y dos dimensiones así como el análisis espectroscópico de IR y espectrometría de masas baja resolución. Posteriormente las 23-cetosapogeninas (25R) se isomerizaron en presencia de BF3•OEt2 y ácido fórmico obteniendo los 22-ceto-23-espirocetales 49, 28 y 26; la estructura de estos compuestos se confirmó mediante el análisis de RMN y para el nuevo 23-espirostano 49, su estructura se confirmó mediante el análisis por difracción de rayos-X, permitiendo determinar configuración R en el átomo de C-23. Una vez aislados y caracterizados los 23-espirostanos 49, 28 y 26 se procedió a realizar las condiciones de apertura con BF3•OEt2, previamente desarrolladas en nuestro grupo de trabajo para un derivado de hecogenina; observando en todos los casos que la apertura de los compuestos 49, 28 y 26 en presencia de BF3•Et2O, de 0° a temperatura ambiente durante 1:30 h, promueve regio y estereoselectivamente los compuestos 50, 53, y 55 en rendimientos que van del 61% al 74%. Los nuevos derivados colestánicos se elucidaron inequívocamente mediante el uso de diferentes técnicas combinadas de RMN y para el compuesto 50 el análisis por difracción de rayos-X permitió determinar configuración Z en el doble enlace de C23-C24. El aislamiento de trazas del subproducto 23-acilado 51 sugiere que la formación de estos derivados colestánicos procede vía el mecanismo mostrado en el esquema 17.