一直以來,天然產(chǎn)物的全合成工作都是始于目標天然產(chǎn)物分子的結(jié)構(gòu)(官能團或者空間拓撲結(jié)構(gòu)),合成化學(xué)家根據(jù)其結(jié)構(gòu)特征,通過基于官能團轉(zhuǎn)化的逆合成分析或基于生源合成啟發(fā)的仿生合成設(shè)計,利用現(xiàn)有的有機合成方法學(xué)完成目標分子的全合成。然而,受天然產(chǎn)物結(jié)構(gòu)啟發(fā),開發(fā)新的反應(yīng)方法學(xué)(而非利用現(xiàn)有的合成方法學(xué)),并將此方法學(xué)應(yīng)用于天然產(chǎn)物或天然產(chǎn)物類似物的合成,是一種新的合成策略。近日,中科院昆明植物所天然產(chǎn)物合成化學(xué)團隊鄧軍課題組利用這一策略完成了perezoperezone全合成,并發(fā)展了一類全新的對苯醌分子間[5+2]環(huán)加成二聚反應(yīng)。
圖1 Perezoperezone的首次全合成及對苯醌5+2反應(yīng)機理研究 Perezoperezone是從加勒比海附近的軟珊瑚(Pseudopterogorgia rigida)中分離到的沒藥烷型二聚體海洋天然產(chǎn)物,由于含量極低,未能開展其活性研究。結(jié)構(gòu)方面,perezoperezone具有獨特的雙環(huán)[3.2.1]橋環(huán)結(jié)構(gòu),該類結(jié)構(gòu)廣泛存在于天然產(chǎn)物中;生源方面,perezoperezon中雙環(huán)[3.2.1]橋環(huán)是由兩分子對苯醌通過分子間的[5+2]環(huán)加成二聚產(chǎn)生的(圖1a)。在分析多個具有雙環(huán)[3.2.1]橋環(huán)的天然產(chǎn)物結(jié)構(gòu)及課題組前期工作基礎(chǔ)上(Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 14221-14224.),鄧軍課題組首先建立了銅催化羥基對苯醌分子間[5+2]環(huán)加成二聚反應(yīng)方法學(xué),該反應(yīng)具有專一的非對映選擇性,區(qū)域選擇性及較高的反應(yīng)收率(圖1a)。完成了該5+2反應(yīng)底物拓展及反應(yīng)機理研究之后(圖1b),作者從簡單原料3,5-二甲氧基甲苯出發(fā),利用對羥基苯醌[5+2]環(huán)化二聚反應(yīng),9步高效完成了(–)-perezoperezone的首次全合成(圖1c)。 圖2 封面故事 該方法在天然產(chǎn)物合成中具有重要應(yīng)用價值,可應(yīng)用于一系列具有[3.2.1]橋環(huán)結(jié)構(gòu)天然產(chǎn)物的全合成中(如perezoperezone,asperones A和taiwaniadduct F等)。該工作近期發(fā)表在《德國應(yīng)用化學(xué)》(Angewandte Chemie International Edition, doi: 10.1002/ange.201911978)上,由于該工作的重要性被編輯選為Frontispiece(卷首文章)(圖2)。中國古代思想家老子“道法自然”的哲學(xué)思想與現(xiàn)代天然產(chǎn)物合成中仿生合成的理念不謀而合,圖中并排雙飛的仙鶴與perezoperezone二聚分子三維結(jié)構(gòu)十分相似,左側(cè)高山代表昆植所(Logo見左側(cè))。論文第一作者及并列第一作者分別為博士生龍揚(四川大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng))和博士生丁一鳴(云南大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)),鄧軍研究員為論文通訊作者。上述研究工作得到了國家自然科學(xué)基金(21871278),科學(xué)院百人計劃(No. 2017-022)及植物化學(xué)國家重點實驗室等項目資助。
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