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Angew:天然產(chǎn)物(±)-Dracocephalone A、(±)-Dracocequinones A 和B的全合成

來(lái)源:化學(xué)加原創(chuàng)      2022-09-28
導(dǎo)讀:近日,美國(guó)Baylor University的John Wood教授課題組在Angew. Chem. Int. Ed.上以 “Total Syntheses of (±)-Dracocephalone A and (±)-Dracocequinones A and B” 為題,首次報(bào)道了天然產(chǎn)物 (±)-Dracocephalone A (1)、(±)-Dracocequinones A (4)和B (5) 的全合成。

天然產(chǎn)物(+)-Dracocephalone A(1), (-)-Cyclocoulterone (2)、(+)-Komaroviquinone (3)、(+)-Dracocequinone A (4), (-)-Dracocequinone B (5) 以及(+)-Komarovinone (6)是由日本科學(xué)家Nahoko Uchiyama從 Dracocephalum Komarovi中分離獲得的二萜類(lèi)天然產(chǎn)物(Figure1),其對(duì)克氏錐蟲(chóng)寄生蟲(chóng)具有良好的生物活性。目前,化學(xué)家已經(jīng)報(bào)道了二萜類(lèi)天然產(chǎn)物 (2) 和 (3) 的全合成,但Nor-Abietane的同源物 (145) 的全合成尚未有報(bào)道。近日,美國(guó)Baylor University的John Wood教授團(tuán)隊(duì)首次完成了天然產(chǎn)物 (±)-Dracocephalone A (1)、(±)-DracocequinonesA (4) 和B (5)的全合成,并發(fā)表于Angew. Chem. Int. Ed.上。

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Figure 1. Representative diterpenoids from Dracocephalum komarovi.(圖片來(lái)源:Angew. Chem. Int. Ed.

首先,天然產(chǎn)物(±)-145均含有 [3.2.1] Oxabicycle以及6-6并環(huán)體系?;谏鲜鼋Y(jié)構(gòu),作者對(duì)天然產(chǎn)物(±)-145進(jìn)行了相關(guān)的逆合成分析,進(jìn)而推測(cè)出全合成路線設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵砌塊分別為[3.2.1] Oxabicycle(7)、[2.2.1] Oxabicycle(8)、內(nèi)酯 (9)、醛(10)和苯甲酰胺(11)。其具體的逆合成路線:天然產(chǎn)物(±)-145可由共同的中間體(7)來(lái)構(gòu)建,(7)中的 [3.2.1] Oxabicycle可經(jīng)由[2.2.1]oxabicycle (8)先脫除硅基保護(hù)、脫羧以及后期Suárez氧化來(lái)合成,而中間體(8)可以通過(guò)內(nèi)酯(9)發(fā)生tandem isobenzofuran generation/Diels-Alder 環(huán)加成的串聯(lián)反應(yīng)來(lái)合成。中間體(9)由醛(10)和苯甲酰胺(11)通過(guò)定向Snieckus 鄰位金屬化/親核加成和隨后的內(nèi)酯化來(lái)合成。

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Figure 2. Initial retrosynthetic  analysis  of (±)-dracocephalone  A  (1)  and (±)-dracocequinone A (4) and B (5).(圖片來(lái)源:Angew. Chem. Int. Ed.

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Figure 3. (A)Synthesisof aldehyde 10 and (B) synthesis of benzamide 11.(圖片來(lái)源:Angew. Chem. Int. Ed.

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Figure 4. Syntheses of Diels-Alder cycloadduct 8 and undesired lactone 15.(圖片來(lái)源:Angew. Chem. Int. Ed.

作者采用醛 (12) 作為起始原料,經(jīng) Horner-Wadsworth-Emmons反應(yīng)、TBAF脫除硅基保護(hù)和 Dess-Martin 氧化共三步以33%的收率完成了砌塊醛 (10) 的合成 (Figure 3A)。另外一方面,溴化物 (13) 與有機(jī)鋰試劑發(fā)生鋰鹵交換,并加入N,N-二乙基氨基甲酰氯可以65%的收率合成砌塊苯甲酰胺 (11) (Figure 3B)。此外,砌塊 (11) 鄰位金屬化,進(jìn)而與砌塊 (10) 反應(yīng)生成中間體醇,中間體醇置于TsOH體系中以兩步39%的收率獲得內(nèi)酯 (9),(9) 經(jīng) LiHMDS 和 TBSCl 處理順利獲得砌塊 (14)(59%收率)。同時(shí),作者將 (14) 的反應(yīng)體系加熱至室溫即可發(fā)生 Diels-Alder 反應(yīng)獲得關(guān)鍵砌塊[2.2.1] Oxabicycle (8)。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),(8) 易于發(fā)生 Retro-Dieckmann 反應(yīng)獲得砌塊 (15)。此外,基于中間體 (15) 的結(jié)構(gòu)和可獲得性,其也可作為關(guān)鍵的中間體,其可通過(guò)選擇性脫除乙酯和脫羧形成烷基陰離子進(jìn)而為構(gòu)建關(guān)鍵的C-C鍵和生成所需的十氫化萘骨架奠定基礎(chǔ)。為此,作者進(jìn)行了大量的研究,發(fā)現(xiàn) (15) 并不能選擇性的脫除乙酯部分生成羧酸,進(jìn)而將希望寄托于烯丙基酯 (18) (Figure 4)。

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Figure 5. Modified synthetic route to allyl ester 18.(圖片來(lái)源:Angew. Chem. Int. Ed.

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Figure 6. Completed synthesis of (±)-Dracocephalone A (1).(圖片來(lái)源:Angew. Chem. Int. Ed.

接下來(lái),作者以醛(12)為原料,經(jīng)Horner-Wadsworth-Emmons反應(yīng)、脫硅基保護(hù)以及Dess-Martin氧化共三步以63%的收率獲得砌塊(16)。(16) 通過(guò)LaCl3?2LiCl 介導(dǎo)的金屬化/TsOH介導(dǎo)的內(nèi)酯化獲得內(nèi)酯 (17)(68%收率)。進(jìn)一步優(yōu)化反應(yīng)條件,通過(guò) LiHMDS 與 Cu(OTf)2處理 (17) 可以89%的收率獲得砌塊 (18)(Figure 5)。值得注意的是,非對(duì)映選擇性螺環(huán)化反應(yīng)可能通過(guò)兩種不同的機(jī)制:陰離子Diels-Alder/Retro-Dieckmann串聯(lián)反應(yīng)或分子內(nèi)Michael環(huán)化反應(yīng)。鑒于 (17) 生成 (18) 的非對(duì)映選擇性、Siloxyisobenzofuran發(fā)生Diels-Alder反應(yīng)結(jié)果類(lèi)似性以及前人的報(bào)道(Figure 4),作者認(rèn)為該非對(duì)映選擇性螺環(huán)化反應(yīng)可能是陰離子介導(dǎo)Diels-Alder的反應(yīng)機(jī)制。

隨后,(18)經(jīng)鈀介導(dǎo)的脫烯丙基化、光介導(dǎo)脫羧碘化、鋰鹵交換引發(fā)分子內(nèi)親核?;〈踩椒磻?yīng)以 72% 的收率順利獲得 Trans-Decalin (21),(21) 在PIDA 和I2 的體系下發(fā)生選擇性的跨環(huán)氧化反應(yīng)生成關(guān)鍵的砌塊[3.2.1] oxabicycle (7),而后 (7) 與 CAN 反應(yīng)生成一種瞬態(tài)醌中間體,而后被聯(lián)二亞硫酸鈉還原,共計(jì)10步,以8%的總收率完成了天然產(chǎn)物(±)-Dracocephalone A (1)的全合成 (Figure 6),(1) 的結(jié)構(gòu)通過(guò)X-射線單晶衍射確定。

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Figure 7. (A) Totalsynthesis of (±)-Dracocequinone A (4) and  (B) solvent/water-induced reversal of oxidation selectivity.(圖片來(lái)源:Angew. Chem. Int. Ed.

受(±)-Dracocephalone A(1)的全合成工作的啟發(fā),作者以砌塊 (7) 為關(guān)鍵中間體,通過(guò)TsOH處理獲得萘酚 (22)。對(duì) (22) 生成 (23) 的反應(yīng)條件進(jìn)行優(yōu)化發(fā)現(xiàn)(Figure 7A,7B),DDQ和無(wú)水二氯甲烷體系下僅獲得痕量的 (23),而DDQ、1,4-dioxane和水的體系中可以65%的收率獲得關(guān)鍵中間體(23),進(jìn)一步說(shuō)明了水在 (22) 轉(zhuǎn)化為 (23) 中的重要性。(23) 經(jīng)乙?;?(24,X-射線單晶衍射確定其結(jié)構(gòu))、CAN氧化以及原位脫除乙?;?,以兩步44%的收率完成了天然產(chǎn)物(±)-Dracocequinone A (4) 的全合成(Figure 7A)。另外一方面,作者以 (22) 為關(guān)鍵反應(yīng)砌塊,經(jīng)乙?;?、DMP氧化、醛氧化成羧酸共三步獲得砌塊(27)。(27) 通過(guò)Wohl-Ziegler溴化生成內(nèi)酯砌塊 (28)。同時(shí),(28) 發(fā)生CAN氧化以及原位脫除乙酰基兩步完成了天然產(chǎn)物(±)-Dracocequinone B (5) 的全合成(Figure 8)。

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Figure 8. Total synthesis of (±)-dracocequinone B (5)(圖片來(lái)源:Angew. Chem. Int. Ed.

總結(jié)

John Wood教授以醛和苯甲酰胺為起始原料,以非對(duì)映選擇性螺環(huán)化和CAN氧化為關(guān)鍵步驟,總共10步反應(yīng),8%的總收率首次完成了天然產(chǎn)物(±)-Dracocephalone A(1)的全合成。該工作所建立的合成策略被成功用于同源天然產(chǎn)物的全合成中,分別以13步和15步首次完成了天然產(chǎn)物(±)-Dracocequinones A (4) 和B (5) 的全合成。該方法的效率和規(guī)模制備中間體的能力上極大地促進(jìn)了活性中間體以及其它Nor-Abietanoids 和Trans-Decalin天然產(chǎn)物的全合成。


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