Chirality Converting Reagent Based on Binol Aldehyde Pendant with Linear-chained Spacer

Abstract

Chiral amino alcohols and chiral anino acids are usefull as intermediates for making a variety of biologically active molecules and also as logands for stereoselective catalysts. In the past years, we designed and synthesized novel binol based chiral receptors for amino acids and amino alcohols called as ARCA(Alanine Racemase Chiral Analogue, 1) systems. Ii is proved that a chiral 1 recognized the chirality of 1,2-amino alcohols based on reversible imine formation and multiple hydrogen bonding including resonance assisted hydrogen bond(RAHB). And other hydrogen bonds between the acid/alcohol group and the receptor play important roles in determining the stereoselectivity. Also 1 can convert L-amino acid to D-amino acid based on difference of energy stability between L-forn and D-form. In this context, we developed new receptor 2 and 3. Receptor 2 has linear alkyl chain instead of benzyl group. And receptor 3 has guanidinium group instead of uryl group of 1. We constantly report here a novel ARCA receptor which has many advantages such as solubility in orgarnic solvents and high enantioselectivity towards the chiral amino acids and amino alcohols, compared to the other developed receptors. Guanidinium group of receptor 3 have strong hydrogen bond with hydroxyl group and carboxylic acid group of amino alcohols and amino acids, because of (+) charge.;Amino acid와 amino alcohol은 대표적인 chiral한 물질이다. 광학활성을 가지고 있는 amino alcohol은 다양한 생 활성 분자를 만드는 중간체와 입체선택적 촉매의 리간드로서 중요한 역할을 한다. 또한 광학적으로 순수한 amino acid는 의약품, 식품 생리활성 물질의 중간체 및 원제로 사용되는 중요한 물질이다. 기존에 amino alcohol을 입체선택적으로 인식할 수 있고, amino acid를 L-form에서 자연계에 존재하지 않는 D-form으로 전환시킬 수 있는 유도체 ARCA(alanine racemase chiral analogue, 1)가 본 연구실에서 개발된 바가 있다. 본 연구에서는 1의 benzyl기를 linear alkyl기로 치환한 receptor 2를 합성하였다. Chloroform과 같은 끓는점이 낮아 회수가 용이한 용매에 잘 녹는 receptor 2의 특징을 이용하여 시간과 비용 절약의 이점을 가지고 있는 Shuttle process를 시행하였다. Receptor 2와 amino acid를 각각 유기 층과 물 층에 용해시키면 각 층 사이에서 가역적인 반응이 일어나게 된다. 구조적으로 안정한 D-amino acid와 receptor 사이의 imine 결합 형성 결과 receptor가 잘 용해되는 유기 층에 D-amino acid가 존재하게 되고 상대적으로 선택성이 낮은 L-amino acid는 물 층에 존재하게 된다. 이 과정은 thermodynamic control로 설명할 수 있으며, 평형에 도달하면 선택성은 변하지 않는다. 반응 후 유기 층만을 분리하여 1M HCl을 가하여 hydrolysis를 하게 되면 amino acid가 protonation되면서 더 이상 가역적인 반응은 일어나지 않게 된다. 이로써 DL-amino acid로부터 D-amino acid의 분리를 할 수 있었다. 또한 receptor 2의 uryl기 대신에 guanidinium기를 도입하여 selectivity 차이를 알아보기 위하여 receptor 3를 고안하였다. Receptor 3의 guanidinium기는 (+) charge로 인해 amino acid의 carboxyl기와 강한 수소결합을 하게 될 것이라고 기대되었다.