Cannabidiol : exploring new synthetic pathways for late-stage functionalization

Abstract

L’intérêt grandissant suscité par les propriétés thérapeutiques exhibées par les cannabinoïdes a motivé la naissance du projet décrit dans ce mémoire de maîtrise. La synthèse efficace de différents cannabinoïdes est devenue essentielle afin de pouvoir mieux comprendre les mécanismes régulant les propriétés médicales de ces composés ainsi que pour promouvoir le développement de nouveaux traitements médicamenteux. Le cannabidiol est d’intérêt particulier en raison des propriétés anti-inflammatoires, et anticancéreuses exhibées par cette molécule. Ce projet vise à explorer différentes routes permettant la fonctionnalisation du cannabidiol en phase avancée dans le but de faciliter l’accès aux dérivés de ce produit naturel. La première partie de ce mémoire se concentre sur le développement d’une voie de synthèse permettant la fonctionnalisation d’un précurseur du cannabidiol en utilisant le 1,3-diméthoxybenzène, un produit de départ abordable et commercialement disponible. L’approche proposée comporte six étapes et s’appuie sur une réaction de Diels-Alder pour générer l’adduit bicyclique du cannabidiol. Plusieurs routes ont été explorées pour obtenir la fonctionnalisation de ce précurseur, à savoir une borylation de Hartwig-Miyaura et une bromination du cycle aromatique. La deuxième partie de ce projet se concentre sur la fonctionnalisation du cannabidiol en phase avancée en s’appuyant sur la fonctionnalité de l’amide de Weinreb. Ces travaux ont abouti au développement d’une voie de synthèse efficace et durable pour la production de l’olivetol, un fragment clé pour la production à grande échelle de cannabidiol dans l’industrie pharmaceutique. Cette méthode se base sur une approche en quatre étapes s’appuyant sur un amide de Weinreb en utilisant un produit de départ abordable, l’acide 3,5-dimethoxy benzoïque. La synthèse de l’amide de Weinreb puis de la cétone correspondante, suivie d’une réduction de Wolff-Kishner, et enfin la démethylation du substrat ont permis d’obtenir le produit désiré. La versatilité de cette approche tolère une fonctionnalisation variée de la molécule, permettant la synthèse potentielle de divers dérivés de l’olivetol.

The increasing interest around the therapeutic possibilities offered by cannabinoids was the motivation for the project described in this Master’s thesis. The efficient synthesis of various CBs has become critical to deepen the understanding of the mechanisms behind the medical properties of cannabinoids as well as for the development of novel drug treatments. Cannabidiol is of particular interest as the molecule exhibits anti-inflammatory, and anticarcinogenic properties. This work aims to explore different routes to enable the late-stage functionalization of cannabidiol in order to easily access derivatives of the natural compound. The first part of this work focuses on developing a route enabling the functionalization of the cannabidiol precursor utilizing the affordable and commercially available starting material 1,3-Dimethoxybenzene. The proposed six-step approach relies on a Diels-Alder reaction to generate the bicyclic adduct of cannabidiol. Several routes were then explored to obtain the functionalization of the precursor namely a Hartwig-Miyaura borylation and a bromination of the aromatic ring. The second part of this project focuses on the functionalization of cannabidiol relying on the Weinreb amide functionality. This work led to the development of an efficient and sustainable route for the synthesis of olivetol, a key fragment for the large-scale production of cannabidiol within the pharmaceutical industry. The method relies on a four-step approach relying on a Weinreb amide synthesized using the affordable 3,5-Dimethoxybenzoic acid. The synthesis of the Weinreb amide followed by the formation of the corresponding ketone, subsequent Wolff-Kishner reduction, and finally demethylation of the substrate allowed to generate the desired product. The versatility of the approach allows for variations in functionalization, enabling potential formation of various olivetol derivatives.