Insulicolide A(1)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(guò)X射線晶體學(xué)分析確證,該化合物具有獨(dú)特的drimane型骨架,并且含有五個(gè)連續(xù)的立體中心,其中兩個(gè)是四級(jí)碳(C-4和C-10)。Insulicolide A(1)對(duì)10種人癌細(xì)胞系(H1975,U937,K562,BGC-823,Molt-4,MCF-7,A549,Hela,HL60和Huh-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1在C-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(guò)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(dú)特的作用模式,但至今未見其全合成報(bào)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(bào)道了insulicolide A和其他三個(gè)家族成員2,3和4的首次不對(duì)稱和多樣性全合成。
從生物合成上來(lái)看,drimane骨架可以由法尼基焦磷酸(farnesyl pyrophosphate ,FPP,8)通過(guò)陽(yáng)離子引發(fā)的串聯(lián)多烯環(huán)化經(jīng)中間體IV來(lái)構(gòu)建(Scheme 2)。
在2015年,作者曾開發(fā)出一種簡(jiǎn)潔的不對(duì)稱合成方法,將松香烷(+)-carnosic acid(9)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(-)-antrocin(11)(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(duì)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 A(1)可由二醇12經(jīng)C-6羥基的苯甲?;兔?/span>TBS來(lái)合成,而12可以由內(nèi)酯13通過(guò)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(lái)構(gòu)建。內(nèi)酯13可通過(guò)苯酚14在C-11/C-11'和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(guò)銥催化的對(duì)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(guò)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16與9-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(bào)道的反應(yīng)條件探索了Lewis酸作用下銥催化的對(duì)映選擇性多烯環(huán)化,并發(fā)現(xiàn)在20 mol%Zn(OTf)2存在情況下,環(huán)化收率可以達(dá)到73%(99.6%ee)。
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(guò)用t-BuOK/t-BuOH處理醛20來(lái)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LiAlH4在THF中回流下處理22酮基經(jīng)串聯(lián)還原得到23。最后,通過(guò)硼氫化氧化實(shí)現(xiàn)區(qū)域和非對(duì)映選擇性引入C-6羥基得到苯酚14(78%)。
在得到苯酚14后,作者嘗試將苯酚14通過(guò)臭氧裂解構(gòu)建內(nèi)酯24(Scheme 7):當(dāng)苯酚14在-78 ℃、CH2Cl2/MeOH (2:1)條件下進(jìn)行臭氧分解時(shí),其通過(guò)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24(73%)。
Insulicolide A(1)及2,3和4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-6和C-9立體選擇性引入兩個(gè)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。作者首先嘗試了通過(guò)雙羥化-脫水反應(yīng)在25中引入C-9羥基,但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(lái)合成25,即酮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(duì)映異構(gòu)體的混合物,不經(jīng)分離直接進(jìn)行苯甲?;玫?/span>26(53%)及其非對(duì)映異構(gòu)體(13%)。將26脫去TBS便得到insulicolide A(1);將1乙?;玫?/span>14-O-acetylinsulicolide A(2);將底物12(作為一對(duì)C-6非對(duì)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6β,9α-dihydroxy-14-p-nitrobenzoyl-cinnamolide(3);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-nitrobenzoylconfertifolin(4)。
小結(jié):北京大學(xué)楊震教授與陳家華課題組以簡(jiǎn)潔、高效的路線完成了倍半萜類海洋天然產(chǎn)物insulicolide A(1), 14-O-acetylinsulicolide A(2), 6β,9α-dihydroxy-14-p-nitrobenzoyl-cinnamolide(3)和7a,14-dihydroxy-6β-p-nitrobenzoylconfertifolin(4)的首次不對(duì)稱和多樣式全合成。其關(guān)鍵合成步驟包括:(1)通過(guò)銥催化的對(duì)映多烯環(huán)化構(gòu)建C-4和C-10位兩個(gè)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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