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近期，加利福尼亞大學伯克利分校（UC-Berkeley）化學系的助理教授Thomas J. Maimone就在Science上發(fā)表了一篇關(guān)于二倍半萜的簡捷高效全合成的文章，題目為“Enantioselective synthesis of an ophiobolin sesterterpene via a programmed radical cascade”，文章鏈接為10.1126/science.aaf6742。

作者以程序化的自由基串聯(lián)環(huán)化反應(yīng)為關(guān)鍵步驟總共9步就完成了復雜二倍半萜 (–)-6-epi-ophiobolin N的全合成，堪稱全合成里面的經(jīng)典牛文，簡捷、快速、高效、精彩！閑話少敘，咱們也從Who、What、How、Why四個方面欣賞一下這篇全合成佳作，一睹牛人牛作的風采。

Who 本文作者Thomas J. Maimone系UC-Berkeley化學系的本科，師從Dirk Trauner，Scripps的博士，師從當代合成超級新星Phil Baran，MIT的博士后，師從Buchwald，2012年回到UC-Berkeley開始獨立工作，主攻方向為天然產(chǎn)物全合成。值得一提的是，陜西師范大學的趙玉明副教授（蘭州大學化學系本科，博士，涂永強院士的弟子）曾師從Thomas J. Maimone進行過博士后研究。

What 本文的目標分子為蛇孢菌素家族類天然產(chǎn)物二倍半萜 (–)-6-epi-ophiobolin N，如圖1所示，從結(jié)構(gòu)上看，似乎并不復雜，但其核心骨架5-8-5并環(huán)體系以及上面豐富的手性中心正是全合成的挑戰(zhàn)，眾所周知，由于八元環(huán)合成中熵效應(yīng)和焓效應(yīng)都不利，加之跨環(huán)相互作用，使得八元環(huán)的合成異常艱難，比如紫杉醇Taxol中八元環(huán)的構(gòu)建。蛇孢菌素家族類天然產(chǎn)物由于新穎的化學骨架和顯著的生物活性，吸引了眾多的有機合成化學家進行全合成研究，但到目前為止，只有兩篇全合成報道，且分別用了38步和47步。（分別發(fā)表在JACS和Angew上，該類分子的重要性和合成挑戰(zhàn)可見一斑。）

How 那本文的作者是如何進行全合成的呢。一般來說，自然界中，萜類都是由聚異戊烯在酶催化下經(jīng)由多烯環(huán)化合成的，Thomas J. Maimone也從生源合成中得到啟發(fā)，希望通過8-endo/5-exo程序化可控的自由基串聯(lián)環(huán)化反應(yīng)一步構(gòu)建5-8-5核心碳環(huán)骨架，前體可以逆推至已知原料芳樟醇linalool和金合歡醇 farnesol。

從10個碳單位的芳樟醇出發(fā)，無溶劑條件下RCM反應(yīng)后保護三級羥基得到環(huán)戊烯化合物8，再在烯丙位氧化出羰基得到環(huán)戊烯酮9。另一方面，從香葉醇geraniol出發(fā)，環(huán)丙烷化后再經(jīng)Appel反應(yīng)得到碘代物10，加入t-BuLi鋰鹵交換后打開環(huán)丙烷并和銅發(fā)生轉(zhuǎn)金屬化得到中間體12，再和環(huán)戊烯酮9以及三氯乙酰氯發(fā)生三組分反應(yīng)，Michael后羰基α-位親核取代得到化合物13，即自由基關(guān)環(huán)前體，再在自由基引發(fā)條件下順利關(guān)環(huán)得到5-8-5環(huán)系，其結(jié)構(gòu)和立體化學由單晶予以確證。

有了這些成功的探索，作者嘗試了將這一串聯(lián)的自由基環(huán)化策略用于蛇孢菌素類天然產(chǎn)物真實體系的全合成中，從15個碳單位的金合歡醇 farnesol出發(fā)，經(jīng)由環(huán)丙烷化后Appel反應(yīng)得到碘代物，再和環(huán)戊烯酮9以及三氯乙酰氯發(fā)生三組分反應(yīng)并還原五元環(huán)上酮羰基得到化合物18或者乙?；Ｗo得到化合物19，即自由基關(guān)環(huán)前體，在Et3B、（TMS）3SiH條件下，發(fā)生串聯(lián)的自由基環(huán)化反應(yīng)得到化合物20或者21，并通過硫醇催化劑的篩選，催化劑29給出了最優(yōu)的非對映選擇性。

化合物20或者21發(fā)生Corey-Chaykovsky反應(yīng)得到環(huán)氧，同時脫去乙?；Ｗo基，再在過量鋰萘的還原下，打開環(huán)氧，質(zhì)子化后得到二醇化合物23，最后Swern氧化兩個羥基分別得到酮和醛，酸性條件下脫去TBS保護并脫水形成烯酮，僅僅用了9步就簡捷高效地完成了6-epi-ophiobolin N的全合成，總產(chǎn)率2%，作者也得到了15 mg目標產(chǎn)物。

Why 這篇文章為什么發(fā)在了Science，亮點在哪里？欣賞了全文，我們可以看出Thomas J. Maimone團隊仿照生源合成途徑，提出了一種全新的程序化可控的自由基串聯(lián)環(huán)化反應(yīng)的策略，一步構(gòu)建了具有挑戰(zhàn)性的核心5-8-5環(huán)系，碳環(huán)骨架構(gòu)建以后只需幾步簡單轉(zhuǎn)化就可以實現(xiàn)天然產(chǎn)物的全合成，僅僅用了9步就完成了全合成，非常簡捷高效，符合原子經(jīng)濟性和步驟經(jīng)濟性的要求，這對于其它蛇孢菌素類天然產(chǎn)物以及萜類天然產(chǎn)物的全合成都有重要意義。