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Phil S. Baran課題組Angew: 電化學環(huán)化法首次實現Dragocins A–C的全合成

來源:化學加原創(chuàng)      2024-02-21
導讀:近日,美國Scripps研究所Phil S. Baran課題組首次實現了Dragocins A–C的全合成,其是含有由多羥基吡咯烷橋聯(lián)的不尋常的C-4’氧化核糖結構的天然產物。同時,對目標分子的合成路線多次嘗試后發(fā)現,通過一種快速、立體控制地合成密集官能團化的吡咯烷以及前所未有的非對映選擇性氧化電化學環(huán)化,從而實現了九元環(huán)骨架的構建。初步研究表明,這種電化學氧化策略具有普適性。文章鏈接DOI:10.1002/anie.202401107

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(圖片來源:Angew. Chem. Int. Ed.

正文

Dragocins A–C(1A-1C,Figure 1)屬于一類特殊的次生代謝產物的雜交結構。這些有趣的分子是從Boca del Drago附近的加勒比海海岸一種海洋藍細菌中分離出來的,并對人類肺癌細胞具有適度的細胞毒性活性(H-460)。到目前為止,與Dragocin家族唯一相關的天然產物是AB3217-A(2)(之前由Nakata通過26步合成),這是一種抗螨化合物(anti-mite substance),具有幾乎相同的骨架,但缺乏Dragocins A-C上獨特的C-4'氧化作用。值得注意的是,這種C-4’官能團化在天然產物空間中是前所未有的,但核殺菌素(nucleocidin,一種C-4’氟化核苷)除外。除了這一不同尋常的特征外,Dragocins還含有一個九元環(huán)骨架,該骨架由一個高度氧化的吡咯烷組成,該吡咯烷具有四個連續(xù)的手性中心和一個富含電子的芳烴,所有這些都結合在極性核糖部分上。近日,美國Scripps研究所Phil S. Baran課題組利用前所未有的電化學氧化環(huán)化策略,首次實現了Dragocins A–C的全合成,涉及13-14步的反應。下載化學加APP到你手機,收獲更多商業(yè)合作機會。

首先,作者嘗試了多種不同的環(huán)化策略(Figure 1)。在策略1中,由于無環(huán)前體的不穩(wěn)定性,導致直接通過[3+2]環(huán)加成構建九元環(huán)骨架的失敗。在策略2中,通過分子內糖基化策略,但完全官能團化的前體沒有形成所需的九元環(huán)骨架。在策略3中,通過呋喃去芳構化方法,以低收率得到不期望的內環(huán)化產物而失敗。最終,作者利用氧化環(huán)化以及脫羧鹵化策略,從而實現所需分子的構建。

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(圖片來源:Angew. Chem. Int. Ed.

吡咯烷砌塊8的合成(Scheme 1)。以D-酪氨酸衍生的醇3為初始底物,在TEMPO/NaOCl條件下進行氧化以及在NaH/乙烯基三苯基溴化膦條件下進行環(huán)化反應,可以兩步68%的收率得到二氫吡咯中間體4,ee為94%。中間體4在Li/Napthalene條件下進行脫去Ts保護基,可以70%的收率得到中間體5。同時,作者還開發(fā)了一種更為安全的替代方法,即在所開發(fā)的電化學條件下,可以50%的收率得到中間體5。值得注意的是,該電化學策略作為rAP波形(rAP waveform)在全合成中的首次使用。中間體5在TsOH/PAA條件下進行非對映選擇性環(huán)氧化反應,可以62%的收率得到環(huán)氧化中間體6,dr為4.5:1。中間體6在BzOH/BF3?OEt2以及MocCl條件下進行開環(huán)以及保護反應,可以78%的收率得到吡咯烷中間體8,rr為3.1:1。

九元環(huán)砌塊15的合成。在獲得了關鍵的吡咯烷中間體8后,作者探索了兩種不同的方法對C-4’氧化進行了研究,即C-H氧化與脫羧氯化反應。在第一種方法中,中間體8與TIPS保護核糖9在AgOTf/NIS條件下進行糖基化反應(收率為79%),并在TBAF/AcOH條件下進行脫硅化反應(收率為83%),可以兩步65%的總收率得到環(huán)化前體10。環(huán)化前體10在PIFA/hν以及(+)-CSA條件下進行環(huán)化反應,可以兩步45%的總收率得到九元環(huán)中間體11,dr為5:1。然而,中間體11在一系列C-H氧化條件下反應,均未能生成目標的Dragocin B和Dragocin C。同時,中間體11在NaOMe條件下進行脫保護,可以56%的收率得到化合物12。在第二種方法中,中間體8與苯甲?;Wo的糖基供體13在AgOTf/NIS條件下進行糖基化反應(收率為81%),并在H2/Pd(OH)2/C條件下進行脫芐基化反應(收率為82%),可以兩步66%的總收率得到環(huán)化前體14。通過對電化學氧化環(huán)化反應條件的大量篩選后發(fā)現,環(huán)化前體14在HFIP/DMSO/Et4N?FSO3與(+)RVC/(–)RVC條件下進行化學選擇性電化學環(huán)化反應,通過兩個循環(huán)后,可以兩步52%的總收率得到九元環(huán)中間體15,dr為5.5:1。

Dragocin B和Dragocin C的全合成。中間體15在TPAP/NMO?H2O以及HOTT/CCl4條件下進行脫羧氯化反應,可以兩步32%的總收率得到三級氯化物中間體16。中間體16在LAH條件下進行還原反應,可分別以27%的收率得到Dragocin B(1B)和以84%的收率得到Dragocin C(1C)。其中,1B的[???]25 D為-16.7°,而文獻中Dragocin B的[???]25 D為-22.7°。1C的[???]25 D為-12.0°,而文獻中Dragocin C的[???]25 D為-26.7°。

Dragocin A的全合成。Dragocin C(1C)在MeOH/AgOTf條件下可將C-4’-Cl與-OMe進行交換,可以51%的收率得到Dragocin A(1A)。其中,1A的[???]25 D為-22.2°,而文獻中Dragocin A的[???]25 D為-28.3°。

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(圖片來源:Angew. Chem. Int. Ed.

此外,作者還對上述的新型電化學方法的實用性進行了研究(Figure 2)。通常,對于合成芐基β-羥基氨基酸的典型條件存在反應性較差以及多步反應。作者發(fā)現,通過對上述條件的優(yōu)化,該電化學環(huán)化條件可成功合成一系列噁唑烷衍生物17-20,收率為23-67%。同時,上述的產物是合成官能團化的β-羥基氨基酸的砌塊。

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(圖片來源:Angew. Chem. Int. Ed.

總結

美國Scripps研究所Phil S. Baran課題組利用電化學環(huán)化策略,首次實現了Dragocins A–C全合成。該全合成的主要特征包括:(1)通過非對映選擇性和區(qū)域選擇性反應快速、立體控制地合成了多羥基化吡咯烷;(2) rAP-介導的電化學無金屬實現甲苯磺酰胺的去除;(3)一鍋法脫羧Barton氯化反應;(4)氧化、非對映選擇性C-H官能團化電化學環(huán)化以構建九元環(huán)骨架。

文獻詳情:

Brendyn Smith, Nathanyal Truax, Alexandros Pollatos, michael meanwell, pranali Bedekar, Alberto Garrido-Castro, Phil S. Baran*. Total Synthesis of Dragocins A–C via Electrochemical Cyclization. Angew. Chem. Int. Ed. 2024, https://doi.org/10.1002/anie.202401107

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