A Straightforward Diastereoselective Synthesis and Evaluation of Climacostol, A Natural Product with Anticancer Activities

Abstract

On the basis of continued interest in plant-derived natural products as anticancer agents, a shorter and more efficient synthesis of climacostol is reported. This compound showed an anticancer activity better than that of the natural product. The improved potency and selectivity can be due to the absence of traces of the undesired E-isomer present in the natural climacostol. Furthermore, the versatile strategy developed for this simple molecule such as climacostol could aid in the synthesis of other more complex natural products.

Key words

bioorganic chemistry - C-C bond formation - diastereoselectivity - natural products - protecting groups - Wittig reaction

References

• 1a Hengtrakul P. Mathias M. Lorenz K. J. Nutr. Biochem.  1991,  2:  20 
• 1b Arisawa M. Ohmura K. Kobayashi A. Morita N. Chem. Pharm. Bull.  1989,  37:  2431 
• 1c Marumo S. Hattori H. Katayama M. Agric. Biol. Chem.  1985,  49:  1521 
• 2 Kozubek A. Tyman JHP. Chem. Rev.  1999,  99:  1 
• 3a Parikka K. Rowland IR. Welch RW. Wähälä K.
  J. Agric. Food Chem.  2006,  54:  1646 
• 3b Winata A. Lorenz K. J. Food Process Preserv.  1996,  20:  417 
• 3c Shobha SV. Ramadoss CS. Ravindranath B. J. Nat. Prod.  1994,  57:  1755 
• 4a Kociubinska A. Godlewska M. Stasiuk M. Kozubek A. Peczynska-Czoch W. Opolski A. Kaczmarek L. Gubernator J. Cell. Mol. Biol. Lett.  2002,  7:  289 
• 4b Barrow RA. Capon RJ. Aust. J. Chem.  1991,  44:  1393 
• 5 Generally the E-derivative is less cytotoxic than its Z-stereoisomer, see: Cushman M. Nagarathanam D. Gopal D. Chakraborti AK. Lin CM. Hamel E. J. Med. Chem.  1991,  34:  2579 
• 6 Miyake A. Buonanno F. Saltalamacchia P. Masaki ME. Iio H. Eur. J. Protistol.  2003,  39:  25 
• 7a Buonanno F. Ital. J. Zool.  2005,  72:  293 
• 7b Buonanno F. Quassinti L. Bramucci M. Amantini C. Lucciarini R. Santoni G. Iio H. Ortenzi C. Chem. Biol. Interact.  2008,  176:  151 
• 8 Hoveyda AH. Evans DA. Fu GC. Chem. Rev.  1993,  93:  1307 
• 9 Rein C. Demel P. Outten RA. Netscher T. Breit B. Angew. Chem. Int. Ed.  2007,  46:  8670 
• 10a Masaki ME. Hiro S. Usiki Y. Harumoto T. Terazima MN. Buonanno F. Miyake A. Iio H. Tetrahedron  2004,  60:  7041 
• 10b Abe Y. Mori K. Biosci. Biotechnol. Biochem.  2001,  65:  2110 
• 10c Masaki ME. Harumoto T. Terazima MN. Miyake A. Usuki Y. Iio H. Tetrahedron Lett.  1999,  40:  8227 
• 10d Trivedi SV. Subbaraman AS. Chattopadhyay S. Mamdapur VR. Molecules  1999,  4:  245 
• 11a Bartoli G. Bosco M. Giuli S. Giuliani A. Lucarelli L. Marcantoni E. Sambri L. Torregiani E. J. Org. Chem.  2005,  70:  1941 
• 11b Bartoli G. Bosco M. Dalpozzo R. Giuliani A. Marcantoni E. Mecozzi T. Sambri L. Torregiani E. J. Org. Chem.  2002,  67:  9111 
• 11c Bartoli G. Bellucci MC. Bosco M. Marcantoni E. Massaccesi M. Petrini M. Sambri L. J. Org. Chem.  2000,  65:  4553 
• 11d Bartoli G. Bosco M. Marcantoni E. Sambri L. Torregiani E. Synlett  1998,  209 
• 11e Bartoli G. Bosco M. Dalpozzo R. De Nino A. Marcantoni E. Sambri L. J. Org. Chem.  1998,  63:  3745 
• 11f Giovannini R. Marcantoni E. Petrini M. J. Org. Chem.  1995,  60:  5706 
• 11g Ballini R. Marcantoni E. Petrini M. J. Org. Chem.  1992,  57:  1316 
• 12 Ballini R. Bosica G. Marcantoni E. Tetrahedron  1996,  52:  10705 
• 13 Aïssa C. Eur. J. Org. Chem.  2009,  1831 ; and references cited therein
• 14 Lanni TB. Greene KL. Kolz CN. Para KS. Visnick T. Mobley JL. Dudley DT. Baginski TJ. Liimatta MB. Bioorg. Med. Chem. Lett.  2007,  17:  756 
• 15 Murakami T. Furusawa K. Synthesis  2002,  479 
• 16 The Z-stereochemistry was assigned on the basis of the ^¹³C chemical shifts of the allylic methylene carbons, see: Porta A. Re S. Zanoni G. Vidari G. Tetrahedron  2007,  63:  3989 ; and confirmed by spectroscopic correlation with compound 2
• 17 Hayami J. Ono N. Kaji A. Tetrahedron Lett.  1968,  1385 
• 18a Bartoli G. Giovannini R. G iuliani A. Marcantoni E. Massaccesi M. Melchiorre P. Paoletti M. Sambri L. Eur. J. Org. Chem.  2006,  1476 
• 18b Bartoli G. Bellucci MC. Bosco M. Cappa A. Marcantoni E. Sambri L. Torregiani E. J. Org. Chem.  1999,  64:  5696 
• 19a Kocienski PJ. Protecting Groups   Georg Thieme Verlag; Stuttgart: 2005.  p.285-308  
• 19b Greene TW. Wuts PGM. Protective Groups in Organic Synthesis   Wiley-Interscience; New York: 1999.  p.23-148  
• 20 Although this reagent itself is only mildly carcinogenic, it is usually contaminated with small amounts of bis(chloromethyl) ether, which is strongly carcinogenic. For this reason the literature contains a variety of methods to reduce laboratory hazards, see: Berliner M. Belecki K. Org. Synth.  2007,  84:  102 ; and references cited therein
• 21 Kitamura Y, Nara S, Nakagawa H, Nakatsu R, Soga S, Kajita J, Shiotsu Y, and Kanda Y. inventors; Patent EP 1 704  856.  ; Chem. Abstr. 2005, 143,146661
• 22 Dickschat JS. Helmuke E. Schultz S.  Chemistry & Biodiversity  2005,  2:  318 
• 23 Hermann C. Pais GCG. Geyer A. Kühnert SM. Maier ME. Tetrahedron  2000,  56:  8461 
• 24 Boger DL. Brunette SR. Garbaccio RM. J. Org. Chem.  2001,  66:  5163 
• 25 Ireland RE. Varney MD. J. Org. Chem.  1986,  51:  635 
• 26 Lee AS.-Y. Hu T.-J. Chu S.-F. Tetrahedron  2001,  57:  2121 
• 27 Monti H. Leandri G. Klas-Ringuet M. Corriol C. Synth. Commun.  1983,  13:  1021 
• 28 Chan K.-F. Zhao Y. Chow LMC. Chan TH. Tetrahedron  2005,  61:  4149 
• 29a Lélias-Vanderperre A. Chambran J.-C. Espinosa E. Terrier P. Leize-Wagner E. Org. Lett.  2007,  9:  2961 
• 29b Kunnagaiu N. Matsunaga S. Kinoshita T. Harada S. Okada S. Sakamoto S. Yamaguchi K. Shibosaki MJ.
  J. Am. Chem. Soc.  2003,  125:  2169 
• 30 Yan B. Shi R. Zhang B. Kishirsagar T. J. Comb. Chem.  2007,  9:  684 
• 31 Ross AB. Aman P. Andersson R. Kamal-Eldin A.
  J. Chromatogr., A  2004,  1054:  157 
• 32 Crouch RC. McFayden RB. Daluge SM. Martin GE. Magn. Reson. Chem.  1990,  28:  792 
• 33 Van Aller RM. Clark LR. Pessoney GF. van Rogers AA. Lipids  1983,  18:  617 
• 34 Suzuki Y. Esumi Y. Uramoto M. Kono YA. Biosci. Biotechnol. Biochem.  1997,  61:  480 
• 35 Zarnowski R. Suzuki Y. Esumi Y. Pieter SJ. Phytochemistry  2000,  55 :  975 
• 36 Knodler M. Berardini N. Kanmerer DR. Carle R. Schieber A. Rapid Commun. Mass Spectrom.  2007,  21:  945 
• 37 Page M. Bejaoui N. Cinq-Mars B. Lemieux P. Int. J. Immunopharm.  1988,  785