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Nat.Commun. 长春应化所韩福社课题组Cyrneine B和Glaucopine C的首次全合成

来源: 化学加   大白菜   2018-06-26
导读:Cyrneines A−E和glaucopine C是一类新型的cyathane二萜亚科,其具有相同的5-6-7稠合三环核心骨架,且环连接处拥有两个季碳手性中心(Figure 1)。由于它们较高的氧化态以及多个立体中心使得此类二萜的合成更具挑战性。另一方面,生物学评估显示该亚家族次要的结构差异会对其生物活性有着显著影响。分子活性评估表明cyrneine A(1)和B(2)能够显著诱导PC12细胞的神经突生长并以浓度依赖性方式在1321N1细胞中表达NGF。由于其独特的结构,潜在的生物活性,近日,中科院长春应化所韩福社课题组简洁高效地实现了cyrneine A更步骤经济的合成以及cyrneine B(2)和glaucopine C(3)的首次全合成。相关文章发表在Nat.Commun.上,(DOI:10.1038/s41467-018-04480-6)

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逆合成分析(Figure 2所示):作者设想5-6-7三环核心骨架A可以作为发散性合成的高级中间体。合成Cyrneine A1)和中间体B的关键挑战是在AC14位羰基的β选择性还原。Glaucopine C3)和Cyrineine B2)由化合物CC41,3-质子迁移和γ-氧化生成,中间体A可经5-6-6三环D扩环得到,C6位季碳手性中心可经三环酮EBrich还原甲基化反应构建,关键三环体系F的构建可以由醛G的分子内傅克反应实现,其将由多取代未活化乙烯基三氟甲磺酸酯HSuzuki-Miyaura交叉偶联合成,H可简化为五元环酮I,其可由2,2-二取代的1,3-环戊二酮发生不对称还原制备。

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合成cyrneine A的路线从环戊烯基三氟甲磺酸酯15a的不对称合成开始(Figure 3)。简单易得的2-甲基1,3-环戊二酮7与烯丙基溴89进行烯丙基化并以较高收率分别得到2,2-二取代的环戊二酮1011。利用面包酵母酶不对称还原二酮11,反应能以高达99% ee值,25:1dr比得到非对映异构体12。接着在Mitsunobu条件下顺利将12α-羟基的构型翻转,得到目标β-羟基中间体13。其中β-羟基经TBS保护,随后用iPrI进行碱介导的异丙基化以两步80%收率形成酮14。随后用LiHMDSPhNTf2处理14得到烯醇三氟甲磺酸酯15a

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空间拥挤的非活化烯醇化底物的Suzuki-Miyaura偶联反应相对较少,作者经一系列条件筛选对三氟甲磺酸酯15a16a的偶联反应进行了初步探索(Table 1),结果发现大部分反应效率较低并仅以低收率得到偶联产物17aentries 1−6)。令人高兴的是,作者发现环钯18对连有大位阻TBS保护基的底物15a显示出高催化活性,反应在室温下能以定量产率获得偶联产物17a。重要的是,该反应可以同样收率扩大到数克级规模。

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得到大量的17a后,作者继续探索了5-6-6三环体系23的构建(Figure 4)。17a中双键经氧化裂解生成醛19。用EtMgBr处理19生成酚镁盐。MgII)离子可以充当路易斯酸与醛配位,通过螯合控制形成中间体20。因此,傅克反应仅在酚羟基的邻位进行,得到三环产物21。在酚羟基原位选择性甲基化得到单一区域异构体三环醇22,收率为64-72%。三环醇22PCC氧化顺利地得到相应的酮23

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接下来,作者继续向前探索以合成cyrneine A1)。作者试图经Brich还原的甲基化反应在化合物23C6位引入甲基(Figure 5)。经过仔细地筛选和条件优化后,作者发现根据NarisadaGibbard早期报道的方法可以成功插入角甲基,并能克级规模地得到单一非对映异构体产物24,收率为72-75%。其优异的立体选择性大概归因于C9位甲基的空间位阻促使TS-1阴离子对MeI的亲核攻击从位阻较小的si-面进行(如mode Imode II所示)。考察大量条件后,作者发现24与氨基脲25反应得到缩氨基脲,随后在二甲苯中用KOtAm处理即能得到产物26和脱甲硅基2727再硅基化可进一步转化为2626中乙烯基醚水解产生酮28,由于其在空气中容易氧化,因此其不经纯化就进行了扩环反应。酮28经酰化,随后一锅法锌-卡宾扩环,碘促进的消除反应,共两步反应即可生成29,收率为73%。最后,七元环29经脱TBS保护,还原酮和酯以及选择性氧化烯丙基伯醇以三步58%的收率实现cyrneine A1)的全合成。值得注意的是,C14酮的还原高度立体选择性地得到β-OH产物。

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成功合成cyrneine A后,作者继续完成了cyrneine B2)和Glaucopine C3)的全合成(Figure 6)。基于逆合成设计,中间体29经四步常规转化生成β,γ-烯酮30。经优化反应顺序和条件,作者发现在NaOMe的作用下,301,3-质子转移并同时脱乙酰基保护能顺利得到热力学优选的烯酮31,且C4β-H为单一立体异构体。其优异的立体选择性可能原因为TS-2re-面和si-面之间空间位阻的差异。因此,烯醇化物阴离子更倾向于从较不饱和的si-面接近亲电子试剂而不是位阻较大的re面(即,mode IIIIV)。随后,烯丙基伯醇经选择性氧化生成GlaucopineC3)。30经碱介导的质子转移和γ-C-H氧化串联反应引入C4β-羟基。通过条件筛选,作者发现在O2氛围下,将温度降至-78 ℃, LiHMDS作碱处理30可以58%的收率得到32。最后,脱去乙酰基,随后选择性氧化烯丙醇形成cyrneine B2)。

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总结:韩福社课题组发展了一条高效的合成路线,通过其可步骤经济的合成Cyrneine A(共 20步)并首次实现了Cyrneine B(共24步)和Glaucopine C(共23步)的全合成。该合成的特点为多取代未活化乙烯基三氟甲磺酸酯的高效Suzuki偶联,MgII)介导的Friedel-Crafts环化,Birch还原甲基化和锌卡宾介导的扩环等反应的应用。


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