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Nat.Commun. 長春應(yīng)化所韓福社課題組Cyrneine B和Glaucopine C的首次全合成

來源: 化學(xué)加   大白菜   2018-06-26
導(dǎo)讀:Cyrneines A?E和glaucopine C是一類新型的cyathane二萜亞科,其具有相同的5-6-7稠合三環(huán)核心骨架,且環(huán)連接處擁有兩個季碳手性中心(Figure 1)。由于它們較高的氧化態(tài)以及多個立體中心使得此類二萜的合成更具挑戰(zhàn)性。另一方面,生物學(xué)評估顯示該亞家族次要的結(jié)構(gòu)差異會對其生物活性有著顯著影響。分子活性評估表明cyrneine A(1)和B(2)能夠顯著誘導(dǎo)PC12細(xì)胞的神經(jīng)突生長并以濃度依賴性方式在1321N1細(xì)胞中表達NGF。由于其獨特的結(jié)構(gòu),潛在的生物活性,近日,中科院長春應(yīng)化所韓福社課題組簡潔高效地實現(xiàn)了cyrneine A更步驟經(jīng)濟的合成以及cyrneine B(2)和glaucopine C(3)的首次全合成。相關(guān)文章發(fā)表在Nat.Commun.上,(DOI:10.1038/s41467-018-04480-6)

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逆合成分析(Figure 2所示):作者設(shè)想5-6-7三環(huán)核心骨架A可以作為發(fā)散性合成的高級中間體。合成Cyrneine A1)和中間體B的關(guān)鍵挑戰(zhàn)是在AC14位羰基的β選擇性還原。Glaucopine C3)和Cyrineine B2)由化合物C經(jīng)C41,3-質(zhì)子遷移和γ-氧化生成,中間體A可經(jīng)5-6-6三環(huán)D擴環(huán)得到,C6位季碳手性中心可經(jīng)三環(huán)酮EBrich還原甲基化反應(yīng)構(gòu)建,關(guān)鍵三環(huán)體系F的構(gòu)建可以由醛G的分子內(nèi)傅克反應(yīng)實現(xiàn),其將由多取代未活化乙烯基三氟甲磺酸酯HSuzuki-Miyaura交叉偶聯(lián)合成,H可簡化為五元環(huán)酮I,其可由2,2-二取代的1,3-環(huán)戊二酮發(fā)生不對稱還原制備。

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合成cyrneine A的路線從環(huán)戊烯基三氟甲磺酸酯15a的不對稱合成開始(Figure 3)。簡單易得的2-甲基1,3-環(huán)戊二酮7與烯丙基溴89進行烯丙基化并以較高收率分別得到2,2-二取代的環(huán)戊二酮1011。利用面包酵母酶不對稱還原二酮11,反應(yīng)能以高達99% ee值,25:1dr比得到非對映異構(gòu)體12。接著在Mitsunobu條件下順利將12α-羥基的構(gòu)型翻轉(zhuǎn),得到目標(biāo)β-羥基中間體13。其中β-羥基經(jīng)TBS保護,隨后用iPrI進行堿介導(dǎo)的異丙基化以兩步80%收率形成酮14。隨后用LiHMDSPhNTf2處理14得到烯醇三氟甲磺酸酯15a。

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空間擁擠的非活化烯醇化底物的Suzuki-Miyaura偶聯(lián)反應(yīng)相對較少,作者經(jīng)一系列條件篩選對三氟甲磺酸酯15a16a的偶聯(lián)反應(yīng)進行了初步探索(Table 1),結(jié)果發(fā)現(xiàn)大部分反應(yīng)效率較低并僅以低收率得到偶聯(lián)產(chǎn)物17aentries 1?6)。令人高興的是,作者發(fā)現(xiàn)環(huán)鈀18對連有大位阻TBS保護基的底物15a顯示出高催化活性,反應(yīng)在室溫下能以定量產(chǎn)率獲得偶聯(lián)產(chǎn)物17a。重要的是,該反應(yīng)可以同樣收率擴大到數(shù)克級規(guī)模。

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得到大量的17a后,作者繼續(xù)探索了5-6-6三環(huán)體系23的構(gòu)建(Figure 4)。17a中雙鍵經(jīng)氧化裂解生成醛19。用EtMgBr處理19生成酚鎂鹽。MgII)離子可以充當(dāng)路易斯酸與醛配位,通過螯合控制形成中間體20。因此,傅克反應(yīng)僅在酚羥基的鄰位進行,得到三環(huán)產(chǎn)物21。在酚羥基原位選擇性甲基化得到單一區(qū)域異構(gòu)體三環(huán)醇22,收率為64-72%。三環(huán)醇22經(jīng)PCC氧化順利地得到相應(yīng)的酮23。

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接下來,作者繼續(xù)向前探索以合成cyrneine A1)。作者試圖經(jīng)Brich還原的甲基化反應(yīng)在化合物23C6位引入甲基(Figure 5)。經(jīng)過仔細(xì)地篩選和條件優(yōu)化后,作者發(fā)現(xiàn)根據(jù)NarisadaGibbard早期報道的方法可以成功插入角甲基,并能克級規(guī)模地得到單一非對映異構(gòu)體產(chǎn)物24,收率為72-75%。其優(yōu)異的立體選擇性大概歸因于C9位甲基的空間位阻促使TS-1陰離子對MeI的親核攻擊從位阻較小的si-面進行(如mode Imode II所示)??疾齑罅織l件后,作者發(fā)現(xiàn)24與氨基脲25反應(yīng)得到縮氨基脲,隨后在二甲苯中用KOtAm處理即能得到產(chǎn)物26和脫甲硅基27,27再硅基化可進一步轉(zhuǎn)化為2626中乙烯基醚水解產(chǎn)生酮28,由于其在空氣中容易氧化,因此其不經(jīng)純化就進行了擴環(huán)反應(yīng)。酮28經(jīng)?;S后一鍋法鋅-卡賓擴環(huán),碘促進的消除反應(yīng),共兩步反應(yīng)即可生成29,收率為73%。最后,七元環(huán)29經(jīng)脫TBS保護,還原酮和酯以及選擇性氧化烯丙基伯醇以三步58%的收率實現(xiàn)cyrneine A1)的全合成。值得注意的是,C14酮的還原高度立體選擇性地得到β-OH產(chǎn)物。

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成功合成cyrneine A后,作者繼續(xù)完成了cyrneine B2)和Glaucopine C3)的全合成(Figure 6)。基于逆合成設(shè)計,中間體29經(jīng)四步常規(guī)轉(zhuǎn)化生成β,γ-烯酮30。經(jīng)優(yōu)化反應(yīng)順序和條件,作者發(fā)現(xiàn)在NaOMe的作用下,30經(jīng)1,3-質(zhì)子轉(zhuǎn)移并同時脫乙?;Wo能順利得到熱力學(xué)優(yōu)選的烯酮31,且C4β-H為單一立體異構(gòu)體。其優(yōu)異的立體選擇性可能原因為TS-2re-面和si-面之間空間位阻的差異。因此,烯醇化物陰離子更傾向于從較不飽和的si-面接近親電子試劑而不是位阻較大的re面(即,mode IIIIV)。隨后,烯丙基伯醇經(jīng)選擇性氧化生成GlaucopineC3)。30經(jīng)堿介導(dǎo)的質(zhì)子轉(zhuǎn)移和γ-C-H氧化串聯(lián)反應(yīng)引入C4β-羥基。通過條件篩選,作者發(fā)現(xiàn)在O2氛圍下,將溫度降至-78 ℃, LiHMDS作堿處理30可以58%的收率得到32。最后,脫去乙酰基,隨后選擇性氧化烯丙醇形成cyrneine B2)。

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總結(jié):韓福社課題組發(fā)展了一條高效的合成路線,通過其可步驟經(jīng)濟的合成Cyrneine A(共 20步)并首次實現(xiàn)了Cyrneine B(共24步)和Glaucopine C(共23步)的全合成。該合成的特點為多取代未活化乙烯基三氟甲磺酸酯的高效Suzuki偶聯(lián),MgII)介導(dǎo)的Friedel-Crafts環(huán)化,Birch還原甲基化和鋅卡賓介導(dǎo)的擴環(huán)等反應(yīng)的應(yīng)用。


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