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Structure complete de la raucaffrinoline et filiation avec la vomilenine
Short Reports 7. Schwarz, J. S. P., Cohen, A. I., Ollis, W. D., Kaczka, E. A. and Jackman, L. M. (1964) Tetrahedron 20, 1317. 8. Highet, R. J. and Highet, P. F. (1967) J. Org. Chem. 32, 1055. 9. Vilain, C. and Jadot, J. (1975) Bull. Soc. R. Sci. Liege 44, 306. 10. Vilain, C. and Jadot, J. (1976) Bull. Soc. R. Sci. Liege
989
45, 468. 11. Vilain C. (1978) Doctoral dissertation, Liege. 12. Markham, K. R. and Mabry, T. J. (1975) in The Flavonoids (Harborne J. B., Mabry T. J. and Mabry H., eds.). Chapman & Hall, London. 13. Stamm, O. A., Schmid, H. and Buchi, J. (1958) Helv. (?him. Acta 41, 2006.
0031-9422/80/0501-0989 $02.00/0
Phytochemistry, 1980, Vol. 19, pp. 989-991. © Pergamon Press Ltd. Printed in England.
STRUCTURE COMPLETE DE LA RAUCAFFRINOLINE FILIATION AVEC LA VOMILENINE
ET
FRANCINELIBOT, NICOLEKUNESCHet JACQUESPOISSON Centre d'Etudes Pharmaceutiques-F 92290 Chatenay-Malabry E.R.A. au C.N.R.S. n° 317, France (Recu le 23 juillet 1979) Key Word Index--Rauwolfia of New Caledonia; Apocynaceae; alkaloids; raucaffrinoline; vomilenine.
Les Rauwolfias de Nouvelle-Cal~donie forment un ensemble taxonomique homog~ne [1]. L'6tude chimique, qui n'avait pas 6t6 abord~e jusqu'ici est en cours dans notre laboratoire [2]. En particulier, des feuilles de diff~rentes esp~ces: Rauwol]ia balansae ssp. balansae Boiteau, R. balansae ssp. schumanniana, vat. basicola Boiteau, R. spathulata Boiteau et R. sevenetii Boiteau ont 6t6 isol6s quatre alcaloides indol6niniques squelette 'ajmaline'. Deux d'entre eux ont 6t6 ant6rieurement signal6s dans d'autres Rauwolfias, la vomil6nine 1 [3] et la desm6thyl-1, deshydro-2 t6traphyllicine 2 [4, 5]. Le troisi~me est la desm6thyl1, deshydro-2, ac6tyl-17 ajmaline 3, qui peut 6tre pr6par6e par oxydation de l'ajmaline 6 [6] mais qui est
obtenue ici pour la premiere fois ~ l'6tat naturel. Enfin, ie quatri6me est identique ~ la raucaffrinoline, alcaloide pr6c6demment isol6 de R. caffra [7]: F. 249-251 °, [ a ] o + 11 ° (CHCIa) UV Amax nm (log e): 222 (4,25), 228 (4,15), 260 (3,66). La structure 4 de la raucaffrinoline est connue, mais incompl~tement d6finie du point de vue st6r6ochimique [7]. Elle d6rive de celle de la vomil6nine 1 via la p6rakine 5 (Sch6ma 1). Cette conversion n'affecte pas les centres 3,5,15, l O et 17 dont la configuration est la m6me pour les trois alcaloides. Elle est reproductible in vitro par chauffage de la vomil6nine 1 en milieu acide qui fournit la p6rakine 5 [3-5] dont la r6duction douce aboutit ~ la raucaffrinoline 4 [4, 5].
OAc
OAc
2
3
OAc 109
~
~
~
5
OH
I
~
~
N
2~1\\\\\OH
~ 5 20"~/R
R(21) 4A Raucaffrinoline CH2OH 4B CH2OAc 5 P6rakine CHO
6
7 Configurations inverses en 20, 21
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Short Reports
OAc
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"
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I
.J OAc
OAc
~
OAc
.a~,~~Me
Me
..~
.CO2H
CH2OH Schema 1
Tableau 1. Spectres RMN 13C des alcaloides 1-9" 1
2 3 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 N__CH 3 --CO--- (ester) __O---CH3
3
4
6
(CDCI 3)
(CDCI3)
(CDCI3)
(DMSO-2H6)
183,6 54,3t 50,9t 36,4 65,1 136,1 123,9 125,8 128,9 121,1 156,3 26,3 28,2 49,0t 77,5 13,0 119,4 131,0 82,5
183,0 54,8 49,8t 37,4 65,1 136,1 123,7 125,4 128,7 121,1 156,6 27,8 27,5 47,2t 78,7 11,9 26,0 42,0 87,5
183,6 57,2 51,2t 37,5 65,0 136,5 123,8 125,4 128,6 120,9 156,5 21,7 26,6 49,7t 78,2 18,3 53,2t 45,7 61,7
79,4 44,6t 52,5t 35,3 55,5 134,5 123,1 118,5 126,7 109,1 154,0 31,6 28,4 48,7t 76,3 12,3 25,5 42,2 87,6 34,3
169,7 21,1
169,8 21,1
169,9
7
(DMSO-2H6) 79,3 47,8t 53,1t 34,7 55,5 134,4 123,1 118,5 126,6 109,0 153,0 25,1 29,5 47,0t 78,9 12,4 22,2 45,3 75,7 34,2
*8 ppm par rapport au TMS Appareil Varian CFT-20. Mesures personnelles sauf pour ft. La multiplicit6 des signaux en mode 'off resonance' est conforme ~ la substitution des noyaux correspon-
dants. tLes valeurs-signal~es peuvent ~tre permut6es dans chaque colonne.
Short Reports La vomil6nine 1 ayant 6t6 elle-m6me reli6e a rajmaline 6, dont la configuration absolue est connue [8], il ne reste que la st6r6ochimie des eentres 19 et 20 pr6ciser, tant pour la p6rakine 5 que pour la raucaffrinoline 4. A cet effet, les spectres'de R M N 13C des indol6nines 1 et 3 ont 6t6 analys6s par r6f6rence ~ ceux de l'ajmaline 6 et d'alcalo~des du mSme type [9, 10]. Les attributions des r6sonances des diff6rents carbones figurent au Tableau 1 o~ l'on notera surtout les diff6rences relatives au cycle B e t celles des centres proches de l'azote indolique, en relation avec la pr6sence ou non de la double liaison N(-1)-C(2). En particulier, des deux m6thyl~nes C-6 et C-14, le second pr6sente un d6placement identique dans les indol6nines 1 et 3 mais se trouve d6plac6 vers les hauts champs dans la raucaflrinoline 4. Afin d'61ucider la raison de cet 6cart, on a compar6 les spectres de l'ajmaline 6 [9] et de son 6pim~re en 20 et 21, l'isoajmaline 7 [11], et observ6 le m6me d6placement vers des hauts champs dans 7 par rapport h 6. La cha~ne 6thyle en 20 6tant a dans 7 [12] doit exercer par sa liaison 19-20 un effet 3' sur le C-14 dans ce compos6, ce qui conduit ~ adopter la m6me orientation pour le groupe CH2OH en 20 de la raucaffrinoline 4 (a donc R). On trouve 1~ confirmation de l'hypoth~se avanc6e par Taylor et al. [5] qui s'appuyait sur l'impossibilit6 de cycliser le diol 8 issu de l'ouverture de 4. Me
v....joIa 8
Par contre les r6sonances des m6thines 3, 5, 16, 19 et 20 ont des valeurs voisines dans la raucaffrinoline 4 ce qui ne permet pas de les attribuer avec certitude, ni de savoir si la pr6sence du m6thyle 18 provoque un effet 3' dfi h une interaction 1, 3 diaxiale au niveau de C-3 ou C-5. La configuration du carbone 19 porteur du Me-18 a donc 6t6 recherch6e h l'aide d'une autre m6thode, la mesure d'Effet Overhauser Nucl6aire en R M N 1H (NOE) h 240 MHz [12]. En effet, dans le spectre de la raucaffrinoline 4, le proton H-3 est bien d6tach6 4,11 ppm, H-5 &ant confondu h 3,6 ppm avec l'hydroxym6thyl~ne 21, alors que dans le spectre de l'ac6tyl-21 raucaffrinoline 411 le proton H-5 est isol6 3,68 ppm. Dans ces conditions, l'irradiation de Me-18 dans 4 met en 6vidence un Effet Overhauser de 11% sur le signal h 3,6 ppm (H-5) mais non sur celui ~ 4,11 ppm (H-3). La m~.me experience sur 411 confirme ce
991
r6sultat et permet de conclure h une orientation /3 du groupe m6thyle 18 (C-19 S) et ~ la forumule 4 A pour la raucaffrinoline. La st6r6ochimie de la p6rakine $ se trouve ainsi simultan6ment fix6e. On pent ici observer que la raucaffrinoline et la p6rakine pr6sentent la m~me orientation trans des substituants du cycle D que l'isoajmaline 7 [8]. Cette configuration de moindre encombrement doit s'6tablir pr6f6rentiellement lors de la transposition de la vomil6nine 1 en p6rakine $ (Sch6ma 1). Une telle r6action 6tant d'ailleurs spontan6e en milieu acide, il est admis maintenant que la p6fakine n'est pas un compos6 naturel [5]. La raucaffrinoline 4, bien qu'6tant ~ un degr6 d'oxydation inf6rieur ~ la p6rakine 5, pourrait 6galement etre un 'artefact' form6 spontan6ment ~ partir de cette derni~re au moment de son apparition aux d6pens de la vomil6nine, par une r6action de Cannizzaro qui donnnerait 6galement l'aminoacide 9. Remerciements--Les mesures d'Effet Overhauser ont 6t6 effectu6es ~t l'Institut d'Electronique de la Facult6 des Sciences d'Orsay, sur un appareil CAMECA 250, par Mr. M6rienne que nous remercions. REFERENCES
1. Boiteau, P., Allorge, L. et Sevenet, T., (1976) Adansonia Ser. 2 16, 54. 2. Libot, F., Kunesch, N., Sevenet, T., Pusset, J. et Poisson, J., In6dit. 3. Taylor, W. I., Frey, A. J. et Hofmann, A., (1962) Heir. Chim. Aeta 45, 611. 4. Ulshafer, P. R., Bartlett, M. F., Dorfman, L., Gillen, M. A., Schlittler, E. et Wenkert, E. (1961) Tetrahedron Letters 363. 5. Kiang, A. K., Loh, S. K., Demanczyk, M., Gemenden, C. W., Papariello, C. J. et Taylor, W. I. (1966) Tetrahedron 22, 3293. 6. Bartlett, M. F., Lambert, B. F. et Taylor, W. I. (1964) J. Am. Chem. Soc. 86, 729. 7. AtauUah Khan, M. et Siddiqui, S. (1972) Experientia 28, 127. 8. Bartlett, M. F., Sklar, R., Taylor, W. I., Schlittler, E., Amai, R. L. S., Beak, P., Bringi, N. V. et Wenkert, E. (1962) 2. Am. Chem. 84, 622. 9. Chatterjee, A., Chakrabarty, M., Kumar Ghosh, A., Hagaman, E. W. et Wenkert, E. (1978) Tetrahedron Letters 3879. 10. Kunesch, N., Wang, N., Hagaman, E. W. et Wenkert E. (1979) Heterocycles 12, 1439. 11. Anet F. A. L., Chakravarti D., Robinson R. et Schlittler E., (1954) J. Chem. Soc. 1242. 12. Kan, S. K., Gonord, P., Duret, C., Salset, J. et Vibert, C. (1973) Rev. Sci. Instr. 44, 1725.
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45, 468. 11. Vilain C. (1978) Doctoral dissertation, Liege. 12. Markham, K. R. and Mabry, T. J. (1975) in The Flavonoids (Harborne J. B., Mabry T. J. and Mabry H., eds.). Chapman & Hall, London. 13. Stamm, O. A., Schmid, H. and Buchi, J. (1958) Helv. (?him. Acta 41, 2006.
0031-9422/80/0501-0989 $02.00/0
Phytochemistry, 1980, Vol. 19, pp. 989-991. © Pergamon Press Ltd. Printed in England.
STRUCTURE COMPLETE DE LA RAUCAFFRINOLINE FILIATION AVEC LA VOMILENINE
ET
FRANCINELIBOT, NICOLEKUNESCHet JACQUESPOISSON Centre d'Etudes Pharmaceutiques-F 92290 Chatenay-Malabry E.R.A. au C.N.R.S. n° 317, France (Recu le 23 juillet 1979) Key Word Index--Rauwolfia of New Caledonia; Apocynaceae; alkaloids; raucaffrinoline; vomilenine.
Les Rauwolfias de Nouvelle-Cal~donie forment un ensemble taxonomique homog~ne [1]. L'6tude chimique, qui n'avait pas 6t6 abord~e jusqu'ici est en cours dans notre laboratoire [2]. En particulier, des feuilles de diff~rentes esp~ces: Rauwol]ia balansae ssp. balansae Boiteau, R. balansae ssp. schumanniana, vat. basicola Boiteau, R. spathulata Boiteau et R. sevenetii Boiteau ont 6t6 isol6s quatre alcaloides indol6niniques squelette 'ajmaline'. Deux d'entre eux ont 6t6 ant6rieurement signal6s dans d'autres Rauwolfias, la vomil6nine 1 [3] et la desm6thyl-1, deshydro-2 t6traphyllicine 2 [4, 5]. Le troisi~me est la desm6thyl1, deshydro-2, ac6tyl-17 ajmaline 3, qui peut 6tre pr6par6e par oxydation de l'ajmaline 6 [6] mais qui est
obtenue ici pour la premiere fois ~ l'6tat naturel. Enfin, ie quatri6me est identique ~ la raucaffrinoline, alcaloide pr6c6demment isol6 de R. caffra [7]: F. 249-251 °, [ a ] o + 11 ° (CHCIa) UV Amax nm (log e): 222 (4,25), 228 (4,15), 260 (3,66). La structure 4 de la raucaffrinoline est connue, mais incompl~tement d6finie du point de vue st6r6ochimique [7]. Elle d6rive de celle de la vomil6nine 1 via la p6rakine 5 (Sch6ma 1). Cette conversion n'affecte pas les centres 3,5,15, l O et 17 dont la configuration est la m6me pour les trois alcaloides. Elle est reproductible in vitro par chauffage de la vomil6nine 1 en milieu acide qui fournit la p6rakine 5 [3-5] dont la r6duction douce aboutit ~ la raucaffrinoline 4 [4, 5].
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R(21) 4A Raucaffrinoline CH2OH 4B CH2OAc 5 P6rakine CHO
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7 Configurations inverses en 20, 21
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Short Reports
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CH2OH Schema 1
Tableau 1. Spectres RMN 13C des alcaloides 1-9" 1
2 3 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 N__CH 3 --CO--- (ester) __O---CH3
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(DMSO-2H6)
183,6 54,3t 50,9t 36,4 65,1 136,1 123,9 125,8 128,9 121,1 156,3 26,3 28,2 49,0t 77,5 13,0 119,4 131,0 82,5
183,0 54,8 49,8t 37,4 65,1 136,1 123,7 125,4 128,7 121,1 156,6 27,8 27,5 47,2t 78,7 11,9 26,0 42,0 87,5
183,6 57,2 51,2t 37,5 65,0 136,5 123,8 125,4 128,6 120,9 156,5 21,7 26,6 49,7t 78,2 18,3 53,2t 45,7 61,7
79,4 44,6t 52,5t 35,3 55,5 134,5 123,1 118,5 126,7 109,1 154,0 31,6 28,4 48,7t 76,3 12,3 25,5 42,2 87,6 34,3
169,7 21,1
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(DMSO-2H6) 79,3 47,8t 53,1t 34,7 55,5 134,4 123,1 118,5 126,6 109,0 153,0 25,1 29,5 47,0t 78,9 12,4 22,2 45,3 75,7 34,2
*8 ppm par rapport au TMS Appareil Varian CFT-20. Mesures personnelles sauf pour ft. La multiplicit6 des signaux en mode 'off resonance' est conforme ~ la substitution des noyaux correspon-
dants. tLes valeurs-signal~es peuvent ~tre permut6es dans chaque colonne.
Short Reports La vomil6nine 1 ayant 6t6 elle-m6me reli6e a rajmaline 6, dont la configuration absolue est connue [8], il ne reste que la st6r6ochimie des eentres 19 et 20 pr6ciser, tant pour la p6rakine 5 que pour la raucaffrinoline 4. A cet effet, les spectres'de R M N 13C des indol6nines 1 et 3 ont 6t6 analys6s par r6f6rence ~ ceux de l'ajmaline 6 et d'alcalo~des du mSme type [9, 10]. Les attributions des r6sonances des diff6rents carbones figurent au Tableau 1 o~ l'on notera surtout les diff6rences relatives au cycle B e t celles des centres proches de l'azote indolique, en relation avec la pr6sence ou non de la double liaison N(-1)-C(2). En particulier, des deux m6thyl~nes C-6 et C-14, le second pr6sente un d6placement identique dans les indol6nines 1 et 3 mais se trouve d6plac6 vers les hauts champs dans la raucaflrinoline 4. Afin d'61ucider la raison de cet 6cart, on a compar6 les spectres de l'ajmaline 6 [9] et de son 6pim~re en 20 et 21, l'isoajmaline 7 [11], et observ6 le m6me d6placement vers des hauts champs dans 7 par rapport h 6. La cha~ne 6thyle en 20 6tant a dans 7 [12] doit exercer par sa liaison 19-20 un effet 3' sur le C-14 dans ce compos6, ce qui conduit ~ adopter la m6me orientation pour le groupe CH2OH en 20 de la raucaffrinoline 4 (a donc R). On trouve 1~ confirmation de l'hypoth~se avanc6e par Taylor et al. [5] qui s'appuyait sur l'impossibilit6 de cycliser le diol 8 issu de l'ouverture de 4. Me
v....joIa 8
Par contre les r6sonances des m6thines 3, 5, 16, 19 et 20 ont des valeurs voisines dans la raucaffrinoline 4 ce qui ne permet pas de les attribuer avec certitude, ni de savoir si la pr6sence du m6thyle 18 provoque un effet 3' dfi h une interaction 1, 3 diaxiale au niveau de C-3 ou C-5. La configuration du carbone 19 porteur du Me-18 a donc 6t6 recherch6e h l'aide d'une autre m6thode, la mesure d'Effet Overhauser Nucl6aire en R M N 1H (NOE) h 240 MHz [12]. En effet, dans le spectre de la raucaffrinoline 4, le proton H-3 est bien d6tach6 4,11 ppm, H-5 &ant confondu h 3,6 ppm avec l'hydroxym6thyl~ne 21, alors que dans le spectre de l'ac6tyl-21 raucaffrinoline 411 le proton H-5 est isol6 3,68 ppm. Dans ces conditions, l'irradiation de Me-18 dans 4 met en 6vidence un Effet Overhauser de 11% sur le signal h 3,6 ppm (H-5) mais non sur celui ~ 4,11 ppm (H-3). La m~.me experience sur 411 confirme ce
991
r6sultat et permet de conclure h une orientation /3 du groupe m6thyle 18 (C-19 S) et ~ la forumule 4 A pour la raucaffrinoline. La st6r6ochimie de la p6rakine $ se trouve ainsi simultan6ment fix6e. On pent ici observer que la raucaffrinoline et la p6rakine pr6sentent la m~me orientation trans des substituants du cycle D que l'isoajmaline 7 [8]. Cette configuration de moindre encombrement doit s'6tablir pr6f6rentiellement lors de la transposition de la vomil6nine 1 en p6rakine $ (Sch6ma 1). Une telle r6action 6tant d'ailleurs spontan6e en milieu acide, il est admis maintenant que la p6fakine n'est pas un compos6 naturel [5]. La raucaffrinoline 4, bien qu'6tant ~ un degr6 d'oxydation inf6rieur ~ la p6rakine 5, pourrait 6galement etre un 'artefact' form6 spontan6ment ~ partir de cette derni~re au moment de son apparition aux d6pens de la vomil6nine, par une r6action de Cannizzaro qui donnnerait 6galement l'aminoacide 9. Remerciements--Les mesures d'Effet Overhauser ont 6t6 effectu6es ~t l'Institut d'Electronique de la Facult6 des Sciences d'Orsay, sur un appareil CAMECA 250, par Mr. M6rienne que nous remercions. REFERENCES
1. Boiteau, P., Allorge, L. et Sevenet, T., (1976) Adansonia Ser. 2 16, 54. 2. Libot, F., Kunesch, N., Sevenet, T., Pusset, J. et Poisson, J., In6dit. 3. Taylor, W. I., Frey, A. J. et Hofmann, A., (1962) Heir. Chim. Aeta 45, 611. 4. Ulshafer, P. R., Bartlett, M. F., Dorfman, L., Gillen, M. A., Schlittler, E. et Wenkert, E. (1961) Tetrahedron Letters 363. 5. Kiang, A. K., Loh, S. K., Demanczyk, M., Gemenden, C. W., Papariello, C. J. et Taylor, W. I. (1966) Tetrahedron 22, 3293. 6. Bartlett, M. F., Lambert, B. F. et Taylor, W. I. (1964) J. Am. Chem. Soc. 86, 729. 7. AtauUah Khan, M. et Siddiqui, S. (1972) Experientia 28, 127. 8. Bartlett, M. F., Sklar, R., Taylor, W. I., Schlittler, E., Amai, R. L. S., Beak, P., Bringi, N. V. et Wenkert, E. (1962) 2. Am. Chem. 84, 622. 9. Chatterjee, A., Chakrabarty, M., Kumar Ghosh, A., Hagaman, E. W. et Wenkert, E. (1978) Tetrahedron Letters 3879. 10. Kunesch, N., Wang, N., Hagaman, E. W. et Wenkert E. (1979) Heterocycles 12, 1439. 11. Anet F. A. L., Chakravarti D., Robinson R. et Schlittler E., (1954) J. Chem. Soc. 1242. 12. Kan, S. K., Gonord, P., Duret, C., Salset, J. et Vibert, C. (1973) Rev. Sci. Instr. 44, 1725.