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Ophiobolin 屬于一類二倍半萜類天然產(chǎn)物，其具備獨(dú)特的 5-8-5 環(huán)體系結(jié)構(gòu)（圖 1），展現(xiàn)出了諸多生物活性，涵蓋抗菌、細(xì)胞毒性以及免疫抑制等特性。2019 年華中科技大學(xué)的張勇慧課題組從真菌 Bipolaris sp. TJ403-B19 里分離出了 Ophiobolin 的衍生物，即 Bipolarolides A-G。其中，(?)-Bipolarolide D被認(rèn)為是從Ophiobolin骨架在生物酶催化下C6-C10成鍵后得到。它具有如下結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：其一，5/5/5/5 非線性稠環(huán)；其二，三個(gè)連續(xù)的季碳中心，且其中有兩個(gè)是三環(huán)橋頭；其三， A/B/C 三環(huán)構(gòu)筑成的凸曲面形態(tài)；其四，全官能化的 A 環(huán)；其五，帶有手性側(cè)鏈。由于以上的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，它在合成上極具挑戰(zhàn)性。化學(xué)加——科學(xué)家創(chuàng)業(yè)合伙人，歡迎下載化學(xué)加APP關(guān)注。

近日，廈門大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院的陸釗洪課題組報(bào)道了該分子的首次對(duì)映選擇性全合成。相關(guān)工作成果發(fā)表在了《美國(guó)化學(xué)會(huì)志》（J. Am. Chem. Soc）上。該合成的關(guān)鍵步驟包括兩次高效利用富瓦烯的獨(dú)特結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：（1）小分子不對(duì)稱催化富瓦烯-[6+2]環(huán)加成構(gòu)建起線性A/B/ C 三環(huán)，從而確定了整個(gè)分子的手性；（2）利用富瓦烯-Heck 環(huán)化反應(yīng)構(gòu)建5/5/5/5 非線性稠環(huán)。

作者以已知化合物烯醛 6（通過商業(yè)原料經(jīng) 2 步制備而成）為起始原料，與環(huán)戊二烯進(jìn)行加成/消除反應(yīng)生成戊富烯，接著直接進(jìn)行硼氫化氧化（9-BBN 和 H₂O₂），經(jīng) 2 步反應(yīng)以 75%的總收率獲得戊富烯醇，隨后作者利用 PDC 氧化，以 60%的收率得到戊富醛 4。之后，作者對(duì)關(guān)鍵的不對(duì)稱[6+2]環(huán)加成展開了研究。在最優(yōu)條件下可以高對(duì)映選擇（98% ee）和收率 （77%）一鍋法得到酮 3。在快速構(gòu)建起線性 A/B/C 三環(huán)碳骨架之后，作者使用二碘化物 8 來進(jìn)行烷基化，以高非對(duì)映異性得到烯基碘化物 9，收率為44%。碘化物 9 經(jīng)過 Heck 環(huán)化/η³-烯丙基親核捕獲，以良好的收率和區(qū)域選擇性獲得了乙酸酯產(chǎn)物，該產(chǎn)物經(jīng)水解后生成烯丙醇 10。其結(jié)構(gòu)得到了脫硅化產(chǎn)物的單晶結(jié)構(gòu)確證。

調(diào)整 A 環(huán)的氧化態(tài)可以通過氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)完成。作者探索后發(fā)現(xiàn)使用[Rh（COD）₂]BF₄可有效實(shí)現(xiàn)該過程。由于三取代雙鍵C1 = C2位于橋頭有一定程度的張力而增強(qiáng)了其反應(yīng)性，且位阻比二取代雙鍵C4 = C5的位阻更小，所以在氫轉(zhuǎn)移過程優(yōu)先發(fā)生在三取代雙鍵，以 91% 的收率得到烯酮 11，隨后一鍋法加入甲基溴化鎂，以82%的收率產(chǎn)生叔醇12。PDC氧化后可以得到雙酮 13。通過脫硅產(chǎn)物的單晶驗(yàn)證了13的結(jié)構(gòu)。后期側(cè)鏈的引入是一個(gè)挑戰(zhàn)性的難題，由于位阻的原因，普通的偶聯(lián)策略失效。采用加成/消除的策略是一種代替的方案，但由于大位阻化學(xué)環(huán)境下，C14羰基對(duì)很多親核試劑表現(xiàn)出反應(yīng)惰性。最后利用2-丁烯氯化鎂強(qiáng)大的羰基加成反應(yīng)性，成功在雙酮13引入四碳單元得到14，同時(shí)解決了C15位手性甲基的問題。化合物 14 與碘化物 15 進(jìn)行 Suzuki-Miyaura 偶聯(lián)反應(yīng)完成了側(cè)鏈的構(gòu)建。脫水消除和脫硅基保護(hù)基后，最終以13步完成了(?)-Bipolarolide D的不對(duì)稱全合成。    

文章的第一作者是廈門大學(xué)2021級(jí)博士研究生孫圣領(lǐng)和2022級(jí)博士研究生衛(wèi)棋。研究工作得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金委等部門的經(jīng)費(fèi)支持。