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【今日化學(xué)前沿】北大深圳研究生院葉濤團(tuán)隊(duì)再發(fā)Angew,報(bào)道活性天然產(chǎn)物全合成進(jìn)展

來源:化學(xué)加      2016-09-29
導(dǎo)讀:近日,北京大學(xué)深圳研究生院的葉濤教授、許正雙副教授科研團(tuán)隊(duì)在化學(xué)頂級(jí)期刊之一的德國(guó)應(yīng)用化學(xué)(Angew. Chem. Int. Ed)上發(fā)表高水平文章,報(bào)道了他們對(duì)于具有重要生物活性的環(huán)酯肽類天然產(chǎn)物Nannocystin A全合成研究,文章題目為Concise Total Synthesis of Nannocystin A,該課題組設(shè)計(jì)了一條高效、簡(jiǎn)潔的合成路線,完成了天然產(chǎn)物N annocystin A的首例全合成并進(jìn)行了生物活性方面的測(cè)試。文章DOI: 10.1002/anie.201606679。我們之前也解讀過葉濤課題組的JACS全合成,,而本篇Angew中用到了許多環(huán)酯肽合成中經(jīng)典的反應(yīng),我們一起來學(xué)習(xí)。

Nannocystin A是由賽諾菲制藥公司及諾華生物醫(yī)藥研究所同時(shí)從myxobacterial genus, Nannocystis sp.中發(fā)現(xiàn)得到的一種大環(huán)酯肽類化合物,具有一個(gè)21元大環(huán),環(huán)上包含了肽和聚酮結(jié)構(gòu)(peptide and polyketide domains),還包含了幾個(gè)高度修飾的氨基酸、共軛二烯結(jié)構(gòu)以及帶有環(huán)氧的酰胺,整個(gè)分子包含9個(gè)手性中心,其結(jié)構(gòu)和立體化學(xué)由核磁譜圖、單晶以及化學(xué)降解所確定。Nannocystin A在nM濃度范圍內(nèi)對(duì)許多人類癌癥細(xì)胞系表現(xiàn)出了強(qiáng)大的生長(zhǎng)抑制活性,顯然,它是新型抗癌藥物研發(fā)中一個(gè)很有前途的先導(dǎo)化合物。

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基于對(duì)分子結(jié)構(gòu)的解析,作者提出了如圖1所示的逆合成分析:從分子中的共軛二烯處切斷,可以由Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)構(gòu)建,這樣逆推至帶有硼酸酯和烯基碘的化合物2, 2從17-18位處的酰胺鍵處切斷,逆推至化合物4和化合物3, 4可以由化合物7和8經(jīng)Mitsunobu反應(yīng)酯化得到,而化合物3由5和6合成。

具體合成路線如下:從商品化原料9出發(fā),先用大位阻較穩(wěn)定的硅保護(hù)基TBDPS保護(hù)酚羥基,接著2-三甲基硅基乙醇和羧酸反應(yīng)成酯得到化合物10,三氟乙酸脫去氮上Boc保護(hù)基得到胺化合物11, 11和氮Boc保護(hù)氮甲基的異亮氨酸12發(fā)生縮合成肽,接著脫去氮上Boc保護(hù)基,總共五步得二肽化合物5。

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另一方面,從帶有Evans輔基的化合物13出發(fā),和醛化合物14發(fā)生插烯Mukaiyama Aldol 反應(yīng)得到化合物15,在Meerwein鹽 (Me3OBF4 )和質(zhì)子海綿條件下甲基保護(hù)新產(chǎn)生的羥基,硼氫化鋰還原脫去Evans輔基,Sharpless環(huán)氧化以89%的收率得到環(huán)氧羥基化合物17,DMP氧化接著Pinnick氧化得到羧酸化合物6,再在2-溴-1-乙基吡啶的四氟硼酸鹽2-bromo-1-ethyl pyridinium tetrafluoroborate (BEP)作用下和化合物5縮合成肽得到二肽化合物3。

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 3 化合物3的合成

與此同時(shí),從已知化合物18出發(fā),首先和硼酸酯化合物19在Hoveyda–Grubbs二代催化劑的條件下發(fā)生烯烴交叉復(fù)分解反應(yīng)得到化合物7,Mitsunobu條件下和化合物8發(fā)生酯化反應(yīng)得到化合物20,TMS保護(hù)三級(jí)羥基,Staudinger反應(yīng)將疊氮轉(zhuǎn)化為胺基,鹽酸條件下脫去TMS保護(hù)得到化合物4,為Suzuki反應(yīng)做好了準(zhǔn)備。

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最后,化合物3先脫去2-三甲基硅基乙酯成酸接著和化合物4在HOBt縮合劑參與下發(fā)生反應(yīng)得到三肽化合物2,Ag2O 和 Pd(PPh3)4條件下發(fā)生分子內(nèi)Suzuki反應(yīng)以88%的收率得到目標(biāo)產(chǎn)物Nannocystin A。氫譜和碳譜與分離文獻(xiàn)完全吻合,這樣也進(jìn)一步確定了分子的結(jié)構(gòu)及相對(duì)立體化學(xué)。接著作者還進(jìn)行了生物活性方面的測(cè)試,化合物1對(duì)于結(jié)腸癌細(xì)胞株和肝癌細(xì)胞株都表現(xiàn)出了納摩爾級(jí)別的活性(例如對(duì)于SMMC7721,1.2 nm;對(duì)于Hep3B,0.5 nm)

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總結(jié)

葉濤、許正雙課題組設(shè)計(jì)了一條高效、簡(jiǎn)潔的匯聚式合成路線,完成了天然產(chǎn)物Nannocystin A的首例全合成。全合成中采取了插烯Mukaiyama aldol 反應(yīng),烯烴交叉復(fù)分解反應(yīng)和分子內(nèi)Suzuki偶聯(lián)等反應(yīng)作為關(guān)鍵步驟,各種縮合劑的使用也保證了肽鍵的順利形成,這些反應(yīng)都是環(huán)酯肽合成中經(jīng)典的反應(yīng)。生物活性篩選發(fā)現(xiàn)Nannocystin A對(duì)于大多癌細(xì)胞系均具有納摩爾級(jí)別的活性,這為先導(dǎo)化合物的新藥研發(fā)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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