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【今日化學(xué)前沿】UC Berkeley青年化學(xué)家Maimone再發(fā)Angew, 克級(jí)制備天然產(chǎn)物

來(lái)源:化學(xué)加      2017-01-23
導(dǎo)讀:近日,美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校(UC Berkeley)的青年化學(xué)家T. J. Maimone教授在化學(xué)類頂級(jí)期刊之一的德國(guó)應(yīng)化(Angew. Chem. Int. Ed)上再次發(fā)表高水平文章,報(bào)道了他們課題組在倍半萜類天然產(chǎn)物全合成方面的進(jìn)展,作者利用兩次烯丙基化反應(yīng)為關(guān)鍵步驟,10步簡(jiǎn)潔高效地完成了倍半萜內(nèi)酯(+)-Mikanokryptin的全合成,并實(shí)現(xiàn)了克級(jí)規(guī)模的制備,文章DOI: 10.1002/anie.201611078。

從菊科植物中分離得到的倍半萜內(nèi)酯是一大類具有重要生物活性的植物次生代謝產(chǎn)物,特別是具有α-亞甲基-γ-內(nèi)酯結(jié)構(gòu)的那些倍半萜內(nèi)酯表現(xiàn)出了強(qiáng)大的抗癌、抗炎、抗偏頭痛活性和殺蟲(chóng)活性,其中許多天然產(chǎn)物還具有抑制NF-?B信號(hào)通道的作用,這對(duì)于一些炎癥、自身免疫疾病以及癌癥的研究都具有重要意義。

5,7-并環(huán)的愈創(chuàng)木內(nèi)酯(guaianolides)是倍半萜內(nèi)酯的一個(gè)重要子集,包括6,12-愈創(chuàng)木內(nèi)酯和8,12-愈創(chuàng)木內(nèi)酯兩種亞型,其中對(duì)于8,12-愈創(chuàng)木內(nèi)酯型天然產(chǎn)物的研究還相對(duì)較少。

(+ )-Mikanokryptin是Herz等人1975年分離得到的8,12-愈創(chuàng)木內(nèi)酯型天然產(chǎn)物,結(jié)構(gòu)如圖1所示,具有5-7-5并環(huán)結(jié)構(gòu),其中七元環(huán)上具有連續(xù)的手性中心。

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圖 1 目標(biāo)產(chǎn)物結(jié)構(gòu)及合成設(shè)想

如圖1B所示,作者希望通過(guò)兩次烯丙基化反應(yīng)構(gòu)建其中的七元環(huán)和五元內(nèi)酯環(huán),進(jìn)而完成目標(biāo)產(chǎn)物的全合成。

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圖 2 合成路線

具體合成路線如圖2所示,從商品化手性原料香芹酮出發(fā),氯代并Luche還原,以78%的收率得到烯丙醇化合物5,可以30克規(guī)模制備。TBDPS(叔丁基二苯基硅基)保護(hù)烯丙位羥基得到化合物6,吡啶存在條件下選擇性臭氧化切斷六元環(huán)上三取代雙鍵,并發(fā)生分子內(nèi)縮合反應(yīng)得到五元環(huán)的α,β-不飽和醛化合物7, 再在金屬銦存在下和化合物8發(fā)生烯丙基化反應(yīng),該反應(yīng)中需要1當(dāng)量水的加入來(lái)阻止原位的內(nèi)酯化,以2:1的dr值得到化合物9,TESOTf和collidine(2,4,6-三甲基吡啶)條件下保護(hù)6-位的烯丙基羥基并脫去了縮醛保護(hù)基得到化合物10。

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圖 3 第二個(gè)烯丙基化反應(yīng)條件篩選

如圖3,通過(guò)條件篩選,化合物10再在氯化亞錫、碘化鈉條件下發(fā)生第二個(gè)烯丙基化反應(yīng),并原位內(nèi)酯化得到三環(huán)化合物11(entry 8,其它條件會(huì)得到八元環(huán)產(chǎn)物14或者沒(méi)有關(guān)上五元環(huán)內(nèi)酯的產(chǎn)物15),其結(jié)構(gòu)和立體化學(xué)由單晶予以確證。接下來(lái)就是官能團(tuán)的修飾,作者希望在[Rh(PPh3)3Cl]條件下氫化掉七元環(huán)的環(huán)外端烯,但只得到了五元環(huán)環(huán)外雙鍵被氫化的化合物13,因此先在甲醇鈉甲醇條件下先發(fā)生Michael反應(yīng)保護(hù)住五元環(huán)內(nèi)酯的環(huán)外雙鍵,再在二氧化鉑氫氣條件下氫化掉七元環(huán)環(huán)外端烯得到化合物12,TBAF脫去兩個(gè)硅保護(hù)基,并在DBU條件下發(fā)生β-位消除又得到五元環(huán)內(nèi)酯的環(huán)外雙鍵,最后二氧化錳氧化左邊五元環(huán)上的烯丙基羥基便得到了最終的目標(biāo)產(chǎn)物(+ )-Mikanokryptin,并由單晶確定了其結(jié)構(gòu)和立體化學(xué),整條路線最長(zhǎng)線性步驟10步,總產(chǎn)率6%,并且可以克級(jí)規(guī)模制備。

總結(jié)

Maimone課題組利用兩次烯丙基化反應(yīng)為關(guān)鍵步驟,總共10步,6%的總收率簡(jiǎn)潔高效地完成了倍半萜內(nèi)酯(+ )-Mikanokryptin的全合成,并實(shí)現(xiàn)了克級(jí)規(guī)模的制備,這對(duì)于該系列的倍半萜內(nèi)酯的全合成以及進(jìn)一步的生物活性研究都具有重要意義。 


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