Synthesis 2020; 52(21): 3140-3152
DOI: 10.1055/s-0040-1707222
feature
© Georg Thieme Verlag Stuttgart · New York

Asymmetric Synthesis of 3,3′-Piperidinoyl Spirooxindoles and Discovery of Stereospecific Cycloadducts as Novel Hedgehog Pathway Modulators

Mohammad Rehan
a   Max-Planck-Institute für Molekulare Physiologie, Abteilung Chemische Biologie, Otto-Hahn-Straße 11, 44227 Dortmund, Germany
,
Jana Flegel
a   Max-Planck-Institute für Molekulare Physiologie, Abteilung Chemische Biologie, Otto-Hahn-Straße 11, 44227 Dortmund, Germany
b   Fakultät Chemie und Chemische Biologie, Technische Universität Dortmund, Otto-Hahn-Straße 6, 44227 Dortmund, Germany   Email: Kamal.Kumar@mpi-dortmund.mpg.de
,
Franziska Heitkamp
a   Max-Planck-Institute für Molekulare Physiologie, Abteilung Chemische Biologie, Otto-Hahn-Straße 11, 44227 Dortmund, Germany
b   Fakultät Chemie und Chemische Biologie, Technische Universität Dortmund, Otto-Hahn-Straße 6, 44227 Dortmund, Germany   Email: Kamal.Kumar@mpi-dortmund.mpg.de
,
Jorgelina L. Pergomet
a   Max-Planck-Institute für Molekulare Physiologie, Abteilung Chemische Biologie, Otto-Hahn-Straße 11, 44227 Dortmund, Germany
,
Felix Otte
b   Fakultät Chemie und Chemische Biologie, Technische Universität Dortmund, Otto-Hahn-Straße 6, 44227 Dortmund, Germany   Email: Kamal.Kumar@mpi-dortmund.mpg.de
,
Carsten Strohmann
b   Fakultät Chemie und Chemische Biologie, Technische Universität Dortmund, Otto-Hahn-Straße 6, 44227 Dortmund, Germany   Email: Kamal.Kumar@mpi-dortmund.mpg.de
,
Kamal Kumar
a   Max-Planck-Institute für Molekulare Physiologie, Abteilung Chemische Biologie, Otto-Hahn-Straße 11, 44227 Dortmund, Germany
› Author Affiliations
This research work was supported by the Max Planck Gesellschaft.
Further Information

Publication History

Received: 12 May 2020

Accepted after revision: 18 June 2020

Publication Date:
10 August 2020 (online)


In memory of Prof. Dr. Rolf Huisgen

Abstract

An enantioselective hetero-Diels–Alder reaction of alkylidene­ oxindoles and 2-aza-3-silyloxy-1,3-butadienes, catalyzed by divalent transition metal complexes with N,N′-dioxide ligands offered an efficient access to natural-product-based 3,3′-piperidinoyl spiroox­indole class of small molecules. exo-Cycloadducts formed via stereospecific cycloaddition with Z-olefin displayed potent activity in modulation of hedgehog pathway.

Supporting Information

 
  • References

  • 1 Present Address: Aicuris Anti-infective Cures GmbH, Friedrich-Ebert-Str. 475, 42117 Wuppertal, Germany.
  • 2 Eder J, Sedrani R, Wiesmann C. Nat. Rev. Drug Discov. 2014; 13: 577
    • 6a Karageorgis G, Reckzeh ES, Ceballos J, Schwalfenberg M, Sievers S, Ostermann C, Pahl A, Ziegler S, Waldmann H. Nat. Chem. 2018; 10: 1103
    • 6b Sheremet M, Kapoor S, Schroder P, Kumar K, Ziegler S, Waldmann H. ChemBioChem 2017; 18: 1797
    • 6c Laraia L, Ohsawa K, Konstantinidis G, Robke L, Wu YW, Kumar K, Waldmann H. Angew. Chem. Int. Ed. 2017; 56: 2145
    • 6d Newman DJ. Pharmacol. Therap. 2016; 162: 1
    • 6e Zhang J, Wu J, Hong B, Ai W, Wang X, Li H, Lei X. Nat. Commun. 2014; 5: 4614
    • 6f Over B, Wetzel S, Grutter C, Nakai Y, Renner S, Rauh D, Waldmann H. Nat. Chem. 2013; 5: 21
    • 7a Schroder P, Bauer JO, Strohmann C, Kumar K, Waldmann H. J. Org. Chem. 2016; 81: 10242
    • 7b Schroder P, Forster T, Kleine S, Becker C, Richters A, Ziegler S, Rauh D, Kumar K, Waldmann H. Angew. Chem. Int. Ed. 2015; 54: 12398
    • 7c Kolundzic F, Murali A, Perez-Galan P, Bauer JO, Strohmann C, Kumar K, Waldmann H. Angew. Chem. Int. Ed. 2014; 53: 8122
    • 7d Eschenbrenner-Lux V, Kuchler P, Ziegler S, Kumar K, Waldmann H. Angew. Chem. Int. Ed. 2014; 53: 2134
    • 7e Dakas PY, Parga JA, Hoing S, Scholer HR, Sterneckert J, Kumar K, Waldmann H. Angew. Chem. Int. Ed. 2013; 52: 9576
    • 7f Duckert H, Pries V, Khedkar V, Menninger S, Bruss H, Bird AW, Maliga Z, Brockmeyer A, Janning P, Hyman A, Grimme S, Schurmann M, Preut H, Hubel K, Ziegler S, Kumar K, Waldmann H. Nat. Chem. Biol. 2012; 8: 179
    • 8a Galliford CV, Scheidt KA. Angew. Chem. Int. Ed. 2007; 46: 8748
    • 8b Hong L, Wang R. Adv. Synth. Catal. 2013; 355: 1023
    • 8c Ye N, Chen HY, Wold EA, Shi PY, Zhou J. ACS Infect. Dis. 2016; 2: 382
    • 8d Yu B, Yu DQ, Liu HM. Eur. J. Med. Chem. 2015; 97: 673
    • 9a Hayashi E, Yamada S. Brit. J. Pharmacol. 1975; 53: 207
    • 9b Hayashi E, Yamada S, Brown DA. Jpn. J. Pharmacol. 1976; 26: P147
    • 9c Inoue S, Okada K, Tanino H, Hashizume K, Kakoi H, Mizuno M. Heterocycles 1984; 21: 729
    • 9d Larsen TO, Petersen BO, Duus J. Ø, Sørensen D, Frisvad JC, Hansen ME. J. Nat. Prod. 2005; 68: 871
    • 10a Chen L, Ding Q, Liu J.-J, Yang S, Zhang Z. U.S. Pat. Appl. Publ US 20080009486, 2008
    • 10b Chen L, Han X, Yang S, Zhang Z. Can. Pat. Appl. Pub CA 20102758640, 2010
    • 11a Bodnar BS, Miller MJ. Angew. Chem. Int. Ed. 2011; 50: 5629
    • 11b Eschenbrenner-Lux V, Kumar K, Waldmann H. Angew. Chem. Int. Ed. 2014; 53: 11146
    • 11c Rowland GB, Rowland EB, Zhang Q, Antilla JC. Curr. Org. Chem. 2006; 10: 981
    • 12a Adam JM, Ghosez L, Houk KN. Angew. Chem. Int. Ed. 1999; 38: 2728
    • 12b Beaudegnies R, Ghosez L. Tetrahedron: Asymmetry 1994; 5: 557
    • 12c Ghosez L, Bayard P, Nshimyumukiza P, Gouverneur V, Sainte F, Beaudegnies R, Rivera H, Frisquehesbain AM, Wynants C. Tetrahedron 1995; 51: 11021
    • 12d Ntirampebura D, Ghosez L. Tetrahedron Lett. 1999; 40: 7079
    • 12e Pouilhes A, Langlois Y, Nshimyumukiza P, Mbiya K, Ghosez L. Bull. Soc. Chim. Fr. 1993; 130: 304
  • 13 Jnoff E, Ghosez L. J. Am. Chem. Soc. 1999; 121: 2617
  • 14 Watanabe Y, Washio T, Krishnamurthi J, Anada M, Hashimoto S. Chem. Commun. 2012; 48: 6969
  • 15 Jayakumar S, Louven K, Strohmann C, Kumar K. Angew. Chem. Int. Ed. 2017; 56: 15945
    • 16a Liu X, Zheng H, Xia Y, Lin L, Feng X. Acc. Chem. Res. 2017; 50: 2621
    • 16b Liu X, Lin L, Feng X. Acc. Chem. Res. 2011; 44: 574

      For some selected reports from Feng group using N,N-dioxide ligands, see:
    • 17a Lin LL, Kuang YL, Liu XH, Feng XM. Org. Lett. 2011; 13: 3868
    • 17b Yu ZP, Liu XH, Dong ZH, Xie MS, Feng XM. Angew. Chem. Int. Ed. 2008; 47: 1308
    • 17c Zheng JF, Lin LL, Fu K, Zhang YL, Liu XH, Feng XM. Chem. Eur. J. 2014; 20: 14493
    • 17d Zheng JF, Lin LL, Kuang YL, Zhao JN, Liu XH, Feng XM. Chem. Commun. 2014; 50: 994
    • 17e Lian X, Lin L, Fu K, Ma B, Liu X, Feng X. Chem. Sci. 2017; 8: 1238
    • 17f Li J, Lin L, Hu B, Zhou P, Huang T, Liu X, Feng X. Angew. Chem. Int. Ed. 2017; 56: 885
    • 17g Yao Q, Liao Y, Lin L, Lin X, Ji J, Liu X, Feng X. Angew. Chem. Int. Ed. 2016; 55: 1859
  • 18 Ho G.-M, Huang C.-J, Li EY.-T, Hsu S.-K, Wu T, Zulueta MM. L, Wu KB, Hung S.-C. Sci. Rep. 2016; 6: 35147
  • 19 Ghosez L. Pure Appl. Chem. 1996; 68: 15
    • 20a Liu XH, Lin LL, Feng XM. Org. Chem. Front. 2014; 1: 298
    • 20b Zheng K, Yin C, Liu X, Lin L, Fen X. Angew. Chem. Int. Ed. 2011; 50: 2573
    • 20c Li W, Liu X, Hao X, Cai Y, Lin L, Feng X. Angew. Chem. Int. Ed. 2012; 51: 8644
    • 21a Garcia-Castro M, Kremer L, Reinkemeier CD, Unkelbach C, Strohmann C, Ziegler S, Ostermann C, Kumar K. Nat. Commun. 2015; 6: 6516
    • 21b Lee YC, Patil S, Golz C, Strohmann C, Ziegler S, Kumar K, Waldmann H. Nat. Commun. 2017; 8: 14043
  • 22 Briscoe J, Therond PP. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2013; 14: 416
    • 23a Mahindroo N, Punchihewa C, Fujii N. J. Med. Chem. 2009; 52: 3829
    • 23b Rimkus TK, Carpenter RL, Qasem S, Chan M, Lo HW. Cancers (Basel) 2016; 8: 22
  • 24 Wu X, Ding S, Ding Q, Gray NS, Schultz PG. J. Am. Chem. Soc. 2002; 124: 14520
  • 25 CCDC 1992928 [(±)-5c-2] and CCDC 1992929 [(+)-5c] contain the supplementary crystallographic data for this paper. The data can be obtained free of charge from The Cambridge Crystallographic Data Centre via www.ccdc.cam.ac.uk/getstructures.
  • 26 Galloway WR. J. D, Isidro-Llobet A, Spring DR. Nat. Commun. 2010; 1: 80
  • 27 Roke D, Sen M, Danowski W, Wezenberg SJ, Feringa BL. J. Am. Chem. Soc. 2019; 141: 7622