REPÚBLICA ARGENTINA COMISIÓN NACIONAL DE ENERGIA ATOMICA SÍNTESIS DEL METIL ESTER DEL ACIDO EICOSA- 11.14 -DIENOICO- 1 - 14 С por A. Cátala, R. R. Brenner, С. A. Arciprete y A. E. A. Mitta BUENOS 1969 AIRES COMISIÓN NACIONAL DE ENERGÍA ATÓMICA DEPENDIENTE DE LA PRESIDENCIA DE LA NACIÓN SÍNTESIS D E L METIL E S T E R D E L ACIDO EICOSA - 11,14 - DIENOICO - 1 - * * * A. Cátala , R. R. Brenner 1 4 C #* * , C.A. Arciprete * * * y A.E.A. Mitta SUMMARY The syntheses of unlabelled and ^ C - l a b e l l e d e i c o s a - 1 1 , 1 4 - dienoic acid were carried out as follows: monoine propargyl bromide was condensed with (u-alkyne-l-chloride; the polyine chloride was partially hidrogenated over Lindlar c a t a l y s t and the resulting polyene chloride treated with K ^ C N in dimethylsulfoxide. The nitrile obtained was hydrolized and converted into the methyl ester with methanol-HCl and the free acid was then liberated by mild a l k a l i n e hydrolysis. T h i s method is suitable for the synthesis of alkris fatty acids. * Universidad Nacional de La Plata, Becario del C.N.I.C.T. ** Universidad Nacional de La Plata, Miembro de la Carrera del Investigador Científico del C.N.I.C.T. "** C.N.E.A., Gerencia de Investigaciones, Departamento de Química. 4 INTRODUCCIÓN Es conocido desde h a c e algunos años que el ácido araquidónico ( C 2 0 : 4 ) es sintetizado en l o s organismos animales a partir del ácido l i n o l e i c o ( C 1 8 : 2 ) . No obstante, la s e c u e n c i a de r e a c c i o n e s involucradas en dicha transformación no ha sido bien estudiada. Dos caminos metabólicos han sido descriptos h a s t a el momento: La vía 1 ha sido más extensamente estudiada ( 1 , 2 , 3 ) . Sin embargo la segunda vía, que implicaría elongación del ácido linoleico y posterior desaturación del producto formado, ácido e i c o s a - l l - 1 4 - d i e n o i c o , nos llevó a realizar la s í n t e s i s de e s t e intermediario con el objeto de comprobar biológicamente su transformación en ácido e i c o s a - 8 - l l - 1 4 - t r i e n o i c o ( C 2 0 : 3 ) . L o s métodos usados h a s t a h a c e algunos años en la obtención de ácidos grasos con la fórmula general C H 3 - ( C H 2 ) 4 - ( C H = C H - C H ) - ( C H ) y - C 0 0 H presentaban considerables inconvenientes. Se obtenían productos impurificados con trans isómeros. La introducción de C^ daba rendimientos muy e s c a s o s y en algunos c a s o s , la cantidad de etapas era demasiado numerosa para una s í n t e s i s radiactiva. 2 x 2 Teniendo en cuenta todos e s t o s factores decidimos elegir un método de p o c o s p a s o s , en el cual el compuesto marcado es introducido en uno de los últimos obteniéndose a s í un rendimiento radioquímico mayorque en otros c a sos. La s e c u e n c i a de etapas involucradas en la s í n t e s i s del ácido e i c o s a - 1 1 , 14-dienoico es la indicada en la F i g . l 5 CH (CHJ-C-CH(I) HO(CHjOH(V) CH (CH )-C^C-MgBr (II) Cl (CH ) Cl (VI) CH (CH )^C-CH 0H(¡11) I (CHj CI (vil) 3 3 2 3 2 2 ? 2 ,} 9 Br P | 3 CH (CH ) -C-C-CH -BrQY) 3 2 4 N,C5CH HC^C-ÍCH^CKyill) 2 Br-Mg-OC(CrL) CI (IX) 9 v,THF CNCu/ CHJCH^C-C-CH.-C-C-ÍCHJ^I \ (X) 9 H /P4 t C H ( C H ¿ C H = C H - C H - C H = C H - ( C H ) CICXl) 3 2 ? 9 J "CNK CH (CH¿CH=CH-CH CrKHÍCHJ 3 R 1 4 9 CN OCIO K CH (CHJ CH=CH-CH CH=CH-(CHJ C00H(XUI) 3 4 r 9 r Fig. 1. Esquema de reacción para la síntesis del Acido 14 ( 1 - C ) -11-14- eicosadienoico PARTE EXPERIMENTAL L o s puntos de ebullición de los distintos intermediarios no han sido c o rregidos. L o s espectros de infrarrojo se han obtenido en un espectrofotómetro Beckman modelo I R - 5. L o s a n á l i s i s de pureza de los intermediarios I a IX han sido realizados en un cromatógrafo gas-líquido Aerograph con detector de conductividad térmica, se usaron columnas de S E - 3 0 Gum Rubber en Chromosorb W, 4 5 - 6 0 . La cromatografía de los productos finales y determinación de pureza radioquímica se realizó en un aparato Pye con contador proporcional, se usaron columnas de dietilen giicol 12% en Chromosorb W, 8 0 - 1 0 0 , gas eluyente argón. L o s valores de las constantes f í s i c a s de cada compuesto se encuentran en la T a b l a 1. TABLA I Constantes físicas de los intermediarios en la síntesis del ácido eicosa-ll,14-dienoico-l- Compuesto № m Oct-2-ino-l-ol Punto de Ebullición PC) 80-81?(5mm) Rendimiento % 50 índice de Refracción Bandas de Absorción en Infrarrojo (cm' ) 1 1,4555 3300 2225 (-OC-) 1020 (-CH -OH) 2 Oct-2-ino- 1-bromo IV 74-78°(2mm) 70 1,4863 2225 (-OC-) 3500 630 1,9-dicloro-nonano VI 98,5^0.8010)) 90,8 1,4590 650 725 ausente l-cloro-9-iodo-nonano VII 122°(0.8mm) 58,5 1,5071 725 1180 l-cloro-undec-w-ino VIH 50 1,4560 725 2225 (-CH -Br) 2 (-CH -OH) Í-CH -C1) 2 2 650 (-CH -C1) (-CH -I) 2 l-cloro-nonadeca-10,13-diino l-cloro-nonadeca-10,13-dieno 1-ciano-nonadeca-10,13-dieno X - XI c 90-92 t2mm) 3 8 0 - 8 5 ^ 5x 10" mm) 3 90-100°(5xlO" mm) XII 35 98 95 — — — 650 2 2 650 725 2 1 4 11,14 d i e n o i c o - l - C XIII 3 70-75°(2xlO" mm) 18% (radioquímico) — 3500 725 1650 1180 (-CH -C1) (-CH=CH-cis) 2250 (-CH -CN) 1650 1180 (-CH=CH-cis) 1700 1750 (C-O-CHj) 1650 2 2 Metil e s t e r del ácido e i c o s a - 2225 (-C=C-) <-CH -Cl) 650 3500 (-0=0) (-CH -C1) 1180 (-CH=CH-cis) 7 Oct-2-ino-l-ol (III) F u e preparado de acuerdo al método de Taylor y Strong (4), a partir de heptino ( I ) . El heptino puede adquirirse en plaza o prepararse a partir de octinoato de metilo por hidrólisis y decarboxilación, según la técnica descripta por Biihler y c o l . ( 5 ) . Oct-2-ino-l-bromo (IV) F u e sintetizado a partir de III según las indicaciones de Taylor y Strong (4). 1.9-dicloro-nonano (VI) Se preparó de acuerdo al método de Kamaludin ( 6 ) , a partir de nona-1-9diol (V)l'cloro-9'iodo-nonano (VII) Se preparó a partir de VI, según la técnica descripta por Kamaludin ( 6 ) . 1-cloro-undec-w-ino (VIII) Se preparó a partir de VII el cual fue tratado con acetiluro de sodio (7) de acuerdo a la técnica de Strong y col. ( 8 ) . l-eloro-nonadeca-10,13-diino (X) F u e sintetizado de acuerdo al método de Stoffel ( 9 ) . En un balón de tres b o c a s , provisto de ampolla de decantación y refrigerante se colocaron 1,22 g de virutas de magnesio juntamente con 25 mi de tetrahidrofurano s e c o ( d e s tilado sobre L i A l H ^ ) . En la ampolla de decantación se colocaron 50 mM de bromuro de etilo disueltos en 25 mi de tetrahidrofurano, de los cuales se dejaron caer en el b a lón de reacción 8 mi con agitación constante. Una vez iniciada la reacción se agregó el resto de la solución de bromuro de etilo gota a gota durante 1 h. y enfriando con agua helada, se prosiguió la agitación durante 1 h.más a temperatura ambiente. Luego se agregó 1 g de cianuro c u p r o s o s e c o ^ pasados 15 minutos, siempre agitando, se agregaron gota a gota durantei_3G minutos, 50 mM de oct-2-ino'l-bromo (IV) disueltos en 37,5 mi de tetrahidrofurano y se refluyó durante 12 h s . en ambiente de N . E 1 contenido del balón se volcó sobre 7 8 agua helada y se agregó SO4H2 2N en cantidad suficiente para descomponer el e x c e s o de reactivo. El producto de reacción se extrajo con éter y se lavó dos v e c e s con CO^Na2N, con agua y finalmente se s e c ó sobre SO^Na2 anhidro. q Se eliminó el éter y, a 0.2 mm y 80 , l o s componentes volátiles IV y IX que no han reaccionado, el resto se d e s d l ó directamente. l-cloro-nonadeca-I0,13-dieno (XI) Inmediatamente después de destilado, 17,7 mMol del compuesto X fueron disueltos en 60 mi de heptano; se agregaron 12 mg de quinolina (recientemente destilada sobre Z n ) y 5,17 g de catalizador de Lindlar ( 1 0 ) , fresco. La mezcla fue hidrogenada a presión y temperatura normal con agitación c o n s t a n t e . La absorción de hidrógeno se interrumpió cuando se alcanzó el valor 100% del teórico (792ml). La cantidad principal fue absorbida entre 30 y 45 min. La solución filtrada y la quinolina eliminada por lavados con pequeñas porciones de C1H 2N, el solvente se evaporó y el residuo se purificó por destilación directa. La cromatografía gas-líquido del producto obtenido indicó una pureza de más del 95%. El espectro de infrarrojo de (XI) indicó muy pequeña cantidad de isómeros trans detectables a 950 cm~*(Fig. 2 ) . 9 l-ciano-nonadeca-10- 13-dieno (Xll) Se mezclaron 231,5 mg de CNK inactivo con 28,5 mg de K C ^ N (5 mC) actividad e s p e c í f i c a 11,4 mC/mM y se disolvieron en 20 mi de dimetilsulfoxido s e c o . Se agregaron luego 1,6 g ( 5 , 3 mM) del producto XI disueltos en 10 mi de dimetilsulfóxido y la mezcla se calentó durante 3 Hs. a 120 en atmósfera de N . La mezcla de reacción fue vertida sobre agua helada y el nitrilo se tomó en éter de petróleo 30-60 , se lavó con agua y se s e c ó con SO^Na2 anhidro. Q 2 Q Metil ester del ácido eicosa-11,14- dienoico-l-^C (Xlll) La solución que contenía el producto XII se concentró y el residuo fue tratado con 50 mi de MeOH-OH 5% con adición de un equivalente de agua y agitando durante 2 Hs. a O y luego durante 12 Hs. a temperatura ambiente en atmósfera de N . La mezcla se volcó sobre hielo y el éster se tomó en éter de petróleo el cual se lavó hasta neutralizar y se s e c ó sobre S O ^ N a anhidro. Luego de concentrar la solución, el éster fue saponificado con 30 veces su volumen de HOK 2% calentando 2 Hs. a reflujo. La porción no saponificada (producto XI en exceso) se extrajo con éter de petróleo. Previo enfriamiento con hielo la solución obtenida fue acidificada con S O ^ H N, y el ácido poliénico liberado se tomó con éter de petróleo. Luego de s e c a r la solución etérea se evaporó el éter y el ácido se esterificó con MeOH-HCl 2%. 2 2 2 2 Purificación y ensayos de pureza del ácido eicosa-11,14-dienoico-l-^C El éster metíli co del ácido fue purificado por cromatografía gas-líquido obteniéndose química y radioquímicamente puro más del 96 %. Actividad e s pecífica 0.225 mC/mM, ( F i g . 3 ) . El éster metílico del ácido e i c o s a - 1 1 , 1 4 dienoico hidrogenado en presenc i a de catalizador de Adams fue identificado por cromatografía gas-líquido como un ácido saturado de 20 átomos de carbono. La absorción de hidrógeno en el aparato de micro-hidrogenación por el método de Oiausson-Kass (11) e s t á de acuerdo con la cantidad calculada para el éster metílico del ácido sintetizado; cantidad de hidrógeno calculada para 18 mg de muestra : 2,52 mi, cantidad observada: 2,59 mi. 10 0 30 60 »0 120 150 MINUTOS F i g . 3 . Cromatograma analítico y radiocromatograma simultáneos del ácido 11-14 eicosadienoico CONCLUSIONES Fueron sintetizados el ácido e i c o s a - 1 1 , 1 4 dienoico y el marcado con en el carboxilo. Se determinaron l a s c o n s t a n t e s f í s i c a s c a r a c t e r í s t i c a s de dicho ácido y de los intermediarios obtenidos durante su s í n t e s i s . La pureza de los productos finales fue demostrada por cromatografía y radiocromatografía gas-líquido; por hidragenación total, obteniéndose el c o r r e s pondiente ácido graso saturado de 20 átomos de carbono ( e i c o s a n o i c o ) y bandas c a r a c t e r í s t i c a s en espectro de infrarrojo. 11 BIBLIOGRAFIA 1. J . F . MEAD, G. S T E I N B E R G y D.R. HOUTON, J. B i o l . Chem., 2 0 5 , 6 8 3 (1953). — 2. W . S T O F F E L y K . L . ACH, Z. Physiol. Chem., 337,123 ( 1 9 6 4 ) . 3. R . R . BRENNER y R.O. P E L U F F O , J . B i o l . c h e m . , 2 4 1 , 5 2 1 3 ( 1 9 6 6 ) 4. T A Y L O R y STRONG, J.Am. C h e m . 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