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Org. Lett.:北大楊震與陳家華課題組完成Insulicolide A等多個天然產(chǎn)物的首次全合成

來源:化學(xué)加      2018-07-09
導(dǎo)讀:近日,北京大學(xué)楊震教授與陳家華課題組聯(lián)合在Organic Letters報道了insulicolide A和其他三個家族成員2,3和4的首次不對稱和多樣性全合成(Doi: 10.1021/acs.orglett.8b01733)。

Insulicolide A1是一種稀有的硝基苯甲?;〈谋栋胼祁惢衔铮?/span>2-6, Figure 1),于1997年從海洋真菌Aspergillus insulicola中分離得到(J. Nat. Prod. 1997, 60, 811.),其結(jié)構(gòu)通過X射線晶體學(xué)分析確證,該化合物具有獨特的drimane型骨架,并且含有五個連續(xù)的立體中心,其中兩個是四級碳(C-4C-10)。Insulicolide A1)對10種人癌細(xì)胞系(H1975,U937,K562,BGC-823Molt-4,MCF-7,A549,Hela,HL60Huh-7)均具有顯著的細(xì)胞毒性,IC50值:2.11~6.35 μM。

在溫和堿性條件下,利用K2CO3/MeOH可將1轉(zhuǎn)化成內(nèi)酯7,表明1C-7位易于進(jìn)行親核加成導(dǎo)致在C-9處羥基消除得到甲醚7,這可能是通過Michael加成和烯醇化脫水產(chǎn)生的(b in Scheme 1)。

Drimane型倍半萜是一類具有多種生物活性的天然產(chǎn)物。傳統(tǒng)的合成方法主要采用串聯(lián)多烯環(huán)化反應(yīng)和分子內(nèi)Diels-Alder反應(yīng)構(gòu)建三環(huán)母核結(jié)構(gòu)。雖然insulicolide A具有顯著的細(xì)胞毒性和獨特的作用模式,但至今未見其全合成報道。近日,北京大學(xué)楊震教授與陳家華課題組聯(lián)合在Organic Letters報道了insulicolide A和其他三個家族成員234的首次不對稱和多樣性全合成。

從生物合成上來看,drimane骨架可以由法尼基焦磷酸(farnesyl pyrophosphate ,FPP,8)通過陽離子引發(fā)的串聯(lián)多烯環(huán)化經(jīng)中間體IV來構(gòu)建(Scheme 2)。

2015年,作者曾開發(fā)出一種簡潔的不對稱合成方法,將松香烷(+)-carnosic acid9)中富電子的酚進(jìn)行臭氧分解得到中間10,再經(jīng)四步反應(yīng)合成(-)-antrocin11)(Scheme 3)。作者擬以串聯(lián)多烯環(huán)化和苯酚臭氧分解作為關(guān)鍵步驟,進(jìn)行insulicolide A的不對稱全合成,并希望開發(fā)的方法可以適用于其他家族成員的全合成。

逆合成分析Scheme 4):

Insulicolide A1)可由二醇12經(jīng)C-6羥基的苯甲酰化和脫TBS來合成,而12可以由內(nèi)酯13通過其雙鍵與H2O2/NaOH的環(huán)氧化以及堿介導(dǎo)的環(huán)氧開環(huán),或者雙鍵的雙羥化以及新生成的C-8羥基脫水來構(gòu)建。內(nèi)酯13可通過苯酚14C-11/C-11'C-12/C-12'處進(jìn)行C-C鍵的區(qū)域選擇性氧化裂解產(chǎn)生,苯酚14則可以通過銥催化的對映選擇性多烯環(huán)化串聯(lián)反應(yīng)從外消旋的烯丙基醇15合成,而15可以通過乙烯基碘17與取代苯乙烯16進(jìn)行Suzuki偶聯(lián)獲得。

多烯15的合成以及多烯環(huán)化Scheme 5):

首先,利用苯乙烯169-BBN反應(yīng)得到硼酸酯中間體,然后在Pd催化下與乙烯基碘17進(jìn)行Suzuki偶聯(lián)得到18,進(jìn)一步處理脫去TBS得到多烯15。隨后,利用Carreira等人報道的反應(yīng)條件探索了Lewis酸作用下銥催化的對映選擇性多烯環(huán)化,并發(fā)現(xiàn)在20 molZn(OTf)2存在情況下,環(huán)化收率可以達(dá)到73%(99.6ee)。

苯酚14的合成Scheme 6):

化合物19經(jīng)化學(xué)選擇性臭氧分解得到的臭氧化物用Ph3P還原得到醛20,通過用t-BuOK/t-BuOH處理醛20來引入C-4季碳手性中心,并且將得到的烯醇化物與MeI反應(yīng),然后經(jīng)LiAlH4還原和Ac2O乙?;玫揭宜狨?/span>21。隨后,經(jīng)CrO3氧化、BBr3脫甲基得到酮22,然后用LiAlH4THF中回流下處理22酮基經(jīng)串聯(lián)還原得到23。最后,通過硼氫化氧化實現(xiàn)區(qū)域和非對映選擇性引入C-6羥基得到苯酚1478%)。

在得到苯酚14后,作者嘗試將苯酚14通過臭氧裂解構(gòu)建內(nèi)酯24Scheme 7):當(dāng)苯酚14-78 ℃、CH2Cl2/MeOH (2:1)條件下進(jìn)行臭氧分解時,其通過兩種臭氧化物進(jìn)行雙重臭氧分解以產(chǎn)生氧鎓離子14',然后經(jīng)NaBH4還原,以一鍋法操作得到產(chǎn)物2473%)。

Insulicolide A1)及2,34的全合成Scheme 8

在得到內(nèi)酯24后,作者將目標(biāo)轉(zhuǎn)向天然產(chǎn)物的全合成,首先需要分別在C-6C-9立體選擇性引入兩個羥基。將24中的伯醇用TBS選擇性保護(hù),仲醇用DMP氧化成相應(yīng)的酮13。作者首先嘗試通過雙羥化-脫水反應(yīng)在25中引入C-9羥基,13未發(fā)生雙羥化。隨后,作者探索了基于硒氧化物的[2,3]-σ遷移重排來合成25,即13經(jīng)KHMDS處理后與PhSeBr反應(yīng)得到的硒代苯基酮和H2O2反應(yīng)生成硒氧化物,再進(jìn)行[2,3]-σ遷移重排得到25。經(jīng)DIBAL-H還原將酮和內(nèi)酯部分還原為相應(yīng)的醇和半縮醛,然后進(jìn)行Fetizon氧化得到12(主要異構(gòu)體)及其非對映異構(gòu)體的混合物,不經(jīng)分離直接進(jìn)行苯甲酰化得到2653及其非對映異構(gòu)體13。26脫去TBS便得到insulicolide A1);將1乙?;玫?/span>14-O-acetylinsulicolide A2);將底物12(作為一對C-6非對映異構(gòu)體)脫TBS產(chǎn)生的三醇與4-NO2-PhCOCl反應(yīng)以25%的收率得到9α-dihydroxy-14-p-nitrobenzoyl-cinnamolide3);在PDC的存在下,底物26發(fā)生1, 3-羥基遷移,所得產(chǎn)物脫TBS后以89%的收率得到7α,14-dihydroxy-6β-p-nitrobenzoylconfertifolin4)。

小結(jié):北京大學(xué)楊震教授與陳家華課題組以簡潔、高效的路線完成了倍半萜類海洋天然產(chǎn)物insulicolide A1, 14-O-acetylinsulicolide A26β,9α-dihydroxy-14-p-nitrobenzoyl-cinnamolide3)和7a,14-dihydroxy--p-nitrobenzoylconfertifolin4)的首次不對稱和多樣式全合成。其關(guān)鍵合成步驟包括:(1)通過銥催化的對映多烯環(huán)化構(gòu)建C-4C-10位兩個季碳手性中心;(2)利用苯酚環(huán)的串聯(lián)臭氧分解構(gòu)建目標(biāo)分子的內(nèi)酯片段。


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