A Practical Synthesis of (-)-Kainic Acid

Abstract

A highly practical total synthesis of (-)-kainic acid has been accomplished. The synthesis features the stereoselective alkylation of an iodolactone intermediate efficiently prepared from (+)-carvone and introduction of carboxylic acid by hydrolysis of a nitrile accompanied by epimerization.

kainoids - iodolactone - Curtius rearrangement - stereoselective alkylation - total synthesis

References

<A NAME="RH84011SS-1">1</A>

Visiting researcher from KYORIN Pharmaceutical Co. Ltd.

<A NAME="RH84011SS-2">2</A> Murakami S. Takemoto T. Shimizu Z. J. Pharm. Soc. Jpn.  1953,  73:  1026 

<A NAME="RH84011SS-3A">3a</A> Impellizzeri G. Mangiafico S. Oriente G. Piatelli M. Sciuto S. Fattorusso E. Magno S. Santacroce C. Sica D. Phytochemistry  1975,  14:  1549 

<A NAME="RH84011SS-3B">3b</A> Balansard G. Gayte-Sorbier A. Cavalli C. Timond-David P. Gasquent M. Ann. Pharm. Fr.  1982,  40:  527 

<A NAME="RH84011SS-3C">3c</A> Balansard G. Pellegrini M. Cavalli C. Timon-David P. Gasquet M. Boudon G. Ann. Pharm. Fr.  1983,  41:  77 

<A NAME="RH84011SS-4A">4a</A> Maloney MG. Nat. Prod. Rep.  1998,  15:  205 

<A NAME="RH84011SS-4B">4b</A> Maloney MG. Nat. Prod. Rep.  1999,  16:  485 

<A NAME="RH84011SS-4C">4c</A> Maloney MG. Nat. Prod. Rep.  2002,  19:  597 

<A NAME="RH84011SS-4D">4d</A> Parsons AF. Tetrahedron  1996,  52:  4149 

<A NAME="RH84011SS-4E">4e</A> Hashimoto K. Shirahama H. J. Synth. Org. Chem. Jpn.  1989,  47:  212 

<A NAME="RH84011SS-5">5</A> Nitta I. Watase H. Tomiie Y. Nature (London)  1958,  181:  761 

<A NAME="RH84011SS-6A">6a</A> Hashimoto K. Shirahama H. Trends Org. Chem.  1991,  2:  1 

<A NAME="RH84011SS-6B">6b</A> Cantrell BE. Zimmerman DM. Monn JA. Kamboj RK. Hoo KH. Tizzano JP. Pullar IA. Farrell LN. Bleakman DJ. J. Med. Chem.  1996,  39:  3617 

<A NAME="RH84011SS-7">7</A> MacGeer EG. Olney JW. MacGeer PL. Kainic Acid as a Tool in Neurobiology   Raven; New York: 1978. 

<A NAME="RH84011SS-8">8</A> Sperk G. Prog. Neurobiol. (Oxford)  1994,  42:  1 

<A NAME="RH84011SS-9">9</A> Coyle JT. Schwarcz R. Nature (London)  1976,  263:  244 

<A NAME="RH84011SS-10">10</A>

For recent reviews, see: ref. 4.

For selected examples, see:

<A NAME="RH84011SS-11A">11a</A> Ueno Y. Tanaka K. Ueyanagi J. Nawa H. Sanno Y. Honjo M. Nakamori R. Sugawa T. Uchibayashi M. Osugi K. Tatsuoka S. Proc. Jpn. Acad.  1957,  33:  53 

<A NAME="RH84011SS-11B">11b</A> Oppolzer W. Thirring K. J. Am. Chem. Soc.  1982,  104:  4978 

<A NAME="RH84011SS-11C">11c</A> Takano S. Iwabuchi Y. Ogasawara K. J. Chem. Soc., Chem. Commun.  1988,  1204 

<A NAME="RH84011SS-11D">11d</A> Takano S. Sugihara T. Satoh S. Ogasawara K. J. Am. Chem. Soc.  1988,  110:  6467 

<A NAME="RH84011SS-11E">11e</A> Baldwin JE. Moloney MG. Parsons AF. Tetrahedron  1990,  46:  7263 

<A NAME="RH84011SS-11F">11f</A> Jeong N. Yoo S.-E. Lee SJ. Lee SH. Chung YK. Tetrahedron Lett.  1991,  32:  2137 

<A NAME="RH84011SS-11G">11g</A> Barco A. Benetti S. Pollimi GP. Spalluto G. Zanirato V. J. Chem. Soc., Chem. Commun.  1991,  390 

<A NAME="RH84011SS-11H">11h</A> Cooper J. Knight DW. Gallagher PT. J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1  1992,  553 

<A NAME="RH84011SS-11I">11i</A> Takano S. Inomata K. Ogasawara K. J. Chem. Soc., Chem. Commun.  1992,  169 

<A NAME="RH84011SS-11J">11j</A> Hatakeyama S. Sugawara K. Takano S. J. Chem. Soc., Chem. Commun.  1993,  125 

<A NAME="RH84011SS-11K">11k</A> Yoo S.-E. Lee SH. J. Org. Chem.  1994,  59:  6968 

<A NAME="RH84011SS-11L">11l</A> Hanessian S. Ninkovic S. J. Org. Chem.  1996,  61:  5418 

<A NAME="RH84011SS-11M">11m</A> Nakada Y. Sugahara T. Ogasawara K. Tetrahedron Lett.  1997,  38:  857 

<A NAME="RH84011SS-11N">11n</A> Bachi MD. Melman A. J. Org. Chem.  1997,  62:  1896 

<A NAME="RH84011SS-11O">11o</A> Miyata O. Ozawa Y. Ninomiya I. Naito T. Synlett  1997,  275 

<A NAME="RH84011SS-11P">11p</A> Rubio A. Ezquerra J. Escribano A. Remuinan MJ. Vaquero JJ. Tetrahedron Lett.  1998,  39:  2171 

<A NAME="RH84011SS-11Q">11q</A> Cossy J. Cases M. Pardo DG. Tetrahedron Lett.  1999,  55:  6153 

<A NAME="RH84011SS-11R">11r</A> Campbell AD. Raynham TM. Taylor RJK. Chem. Commun.  1999,  245 

<A NAME="RH84011SS-11S">11s</A> Chevliakov MV. Montgomery J. J. Am. Chem. Soc.  1999,  121:  11139 

<A NAME="RH84011SS-11T">11t</A> Miyata O. Ozawa Y. Ninomiya I. Naito T. Tetrahedron  2000,  56:  6199 

<A NAME="RH84011SS-11U">11u</A> Nakagawa H. Sugahara T. Ogasawara K. Org. Lett.  2000,  2:  3181 

<A NAME="RH84011SS-11V">11v</A> Xia Q. Ganem B. Org. Lett.  2001,  3:  485 

<A NAME="RH84011SS-11W">11w</A> Hirasawa H. Taniguchi T. Ogasawara K. Tetrahedron Lett.  2001,  42:  7587 

<A NAME="RH84011SS-11X">11x</A> Clayden J. Menet CJ. Tchabanenko K. Tetrahedron  2002,  58:  4727 

<A NAME="RH84011SS-11Y">11y</A> Martínez MM. Hoppe D. Eur. J. Org. Chem.  2005,  7:  1427 

<A NAME="RH84011SS-11Z">11z</A> Anderson JC. O’Loughlin JMA. Tornos JA. Org. Biomol. Chem.  2005,  3:  2741 

(aa) Trost BM. Rudd MT. J. Am. Chem. Soc.  2005,  127:  4763 

(ab) Scott ME. Lautens M. Org. Lett.  2005,  7:  3045 

(ac) Poisson J.-F. Orellana A. Greene AE. J. Org. Chem.  2005,  70:  10860 

(ad) Morita Y. Tokuyama H. Fukuyama T. Org. Lett.  2005,  7:  4337 

(ae) Sushil SK. Orellana A. Greene AE. Poisson J.-F. Org. Lett.  2006,  8:  5665 

(af) Jung YC. Yoon CH. Turos E. Yoo KS. Jung KW. J. Org. Chem.  2007,  72:  10114 

(ag) Chalker JM. Deng AYK. Cohen T. Org. Lett.  2007,  9:  3825 

(ah) Sakaguchi H. Tokuyama H. Fukuyama T. Org. Lett.  2007,  9:  1635 

(ai)  Tomooka K. Akiyama T. Man P. Suzuki M. Tetrahedron Lett.  2008,  49:  6327 

(aj) Sakaguchi H. Tokuyama H. Fukuyama T. Org. Lett.  2008,  10:  1711 

(ak) Farwick A. Helmchen G. Org. Lett.  2010,  12:  1108 

(al) Kitamoto K. Sampei M. Nakayama Y. Sato T. Chida N. Org. Lett.  2010,  12:  5756 

(am) Farwick A. Engelhart JU. Tverskoy O. Welter C. Umlauf QA. Rominger F. Kerr WJ. Helmchen G. Adv. Synth. Catal.  2011,  353:  349 

(an) Kamon K. Irifune Y. Tanaka T. Yoshimitsu T. Org. Lett.  2011,  13:  2674 

<A NAME="RH84011SS-12A">12a</A> Tremblay J.-F. Chem. Eng. News  2000,  78(3):  14 

<A NAME="RH84011SS-12B">12b</A> Tremblay J.-F. Chem. Eng. News  2000,  78(6):  31 

<A NAME="RH84011SS-12C">12c</A> Tremblay J.-F. Chem. Eng. News  2001,  79(29):  19 

<A NAME="RH84011SS-13">13</A> Takita S. Yokoshima S. Fukuyama T. Org. Lett.  2011,  13:  2068 

<A NAME="RH84011SS-14A">14a</A> Lavallée J.-F. Spino C. Ruel R. Hogan KT. Deslongchamps P. Can. J. Chem.  1992,  70:  1406 

<A NAME="RH84011SS-14B">14b</A> González MA. Ghosh S. Rivas F. Fischer D. Theodorakis EA. Tetrahedron Lett.  2004,  45:  5039 

<A NAME="RH84011SS-14C">14c</A> Mori K. Fukumatsu K. Liebigs Ann. Chem.  1992,  489 

<A NAME="RH84011SS-15A">15a</A> Kraus GA. Taschner MJ. J. Org. Chem.  1980,  45:  1175 

<A NAME="RH84011SS-15B">15b</A> Kraus GA. Roth B. J. Org. Chem.  1980,  45:  4825 

<A NAME="RH84011SS-15C">15c</A> Bal BS. Childers WE. Pinnick HW. Tetrahedron  1981,  37:  2091 

<A NAME="RH84011SS-16">16</A> Shioiri T. Ninomiya K. Yamada S. J. Am. Chem. Soc.  1972,  94:  6203 

<A NAME="RH84011SS-17">17</A>

The use of methyl or isopropyl bromoacetate as an alkylating reagent resulted in the concomitant alkylation of the product.

<A NAME="RH84011SS-18A">18a</A> Chamberlin AR. Dezube M. Tetrahedron Lett.  1982,  23:  3055 

<A NAME="RH84011SS-18B">18b</A> Chamberlin AR. Dezube M. Reich SH. Sall DJ. J. Am. Chem. Soc.  1989,  111:  6247 

<A NAME="RH84011SS-19">19</A> Yamada S. Kasai Y. Shioiri T. Tetrahedron Lett.  1973,  14:  1595 

<A NAME="RH84011SS-20">20</A>

CCDC 817431 (16a) contains the supplementary crystallographic data for this paper. These data can be obtained free of charge from The Cambridge Crystallographic Data Centre via or from the Cambridge Crystallographic Data Centre, 12 Union Road, Cambridge CB2 1EZ, UK; fax: [phone]; E-mail: [e-mail].

<A NAME="RH84011SS-21">21</A> Shono T. Matsumura Y. Tsubata K. Tetrahedron Lett.  1981,  22:  2411 

<A NAME="RH84011SS-22">22</A> Guirado A. Zapata A. Gómez JL. Trahalón L. Gálvez J. Tetrahedron  1999,  55:  9631