引言 真菌衍生的雙環(huán)[2.2.2]重氮辛烷生物堿,具有強(qiáng)大而多樣的生物活性,該類化合物引起科學(xué)界的廣泛興趣。 圖片來自 Nature Chem. 在這個龐大而多樣的天然產(chǎn)物家族中,殺蟲代謝物(+)-Brevianamide A尤其難以合成,并且引起結(jié)構(gòu)上難以解釋的生物生成而引人注目。 Godfrey等人以分子內(nèi)雜Diels–Alder反應(yīng)為關(guān)鍵,進(jìn)行雙環(huán)[2.2.2]重氮辛烷骨架的構(gòu)建,通過7步反應(yīng),順利完成了結(jié)構(gòu)復(fù)雜的Brevianamide A的全合成 該研究成果以Artical形式發(fā)表在Nature Chemistry DIO:10.1038/s41557-020-0442-3 自從這些天然化合物被發(fā)現(xiàn)以來,人們對其生源合成路徑,提出了一些看法: 圖片來自 Nature Chem. 1989年,在Birch和Sammes早期研究的基礎(chǔ)上,Williams和他的同事提出了生源合成途徑1(Pathway 1),從底物3出發(fā),首先經(jīng)過分子內(nèi)非立體選擇性和對應(yīng)選擇性的[4+2]環(huán)加成反應(yīng),生成對應(yīng)體5,隨后經(jīng)過氧化與遷移重排,生成目標(biāo)化合物1及其非對應(yīng)異構(gòu)體2。 1993年,Williams和他的同事完成合成與生物研究之后,他們提出了一種替代的生物合成轉(zhuǎn)換順序,如路徑2(Pathway 2)所示。 但是,經(jīng)過同位素標(biāo)記的5和8的生物合成實驗,并沒有顯著地獲得期望產(chǎn)物1或2。 為此,作者提出修改后地生源合成路線: 圖片來自 Nature Chem. 已知的天然化合物(+)-dehydrodeoxybrevianamide E(9)具有后續(xù)Diels-Alder反應(yīng)所需的氧化態(tài)的二酮哌嗪環(huán),可以作為Brevianamide的生物合成前體。 這可以避免經(jīng)歷不穩(wěn)定的吲哚酚7這個中間體,7的不穩(wěn)定性阻礙了以前的仿生方法。 氧化(+)-dehydrodeoxybrevianamide E(9)可以制備化合物12(類似于前體3經(jīng)氧化環(huán)化制備8),但是(?)-dehydrobrevianamide E(12)不是一個已知的天然化合物,因此不宜作為生物合成的終端 經(jīng)過生源合成解析后,作者最后選擇市售的色氨酸甲酯13為起始物,進(jìn)行合成: 圖片來自 Nature Chem. 隨后,使用草酰氯將17轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的酰氯后,再和二氫脯氨酸甲酯18進(jìn)行縮合,即可制備得到酰胺19 第五步,羧酸酯19在氨甲醇溶液中處理,很容易制備得到關(guān)鍵酰胺9 完成第三至第五步這3步反應(yīng)后,進(jìn)行第二次柱色譜純化,三步總收率為49%,作者總共制備得到8.5 g酰胺9 第六步,對酰胺9進(jìn)行氧化環(huán)化操作,結(jié)果發(fā)現(xiàn): 1)在單線態(tài)氧、二氧環(huán)丙烷、過氧酸、氮氧環(huán)丙烷等作用下,主要得到等產(chǎn)物為 dehydrobrevianamide E (12)及其非對映異構(gòu)體20 2)當(dāng)使用m-CPBA氧化時,可以獲得高的非對應(yīng)立體選擇性(dr 64:36),并且收率也達(dá)到57% 該步驟需要經(jīng)過柱色譜進(jìn)行純化,最終作者獲得1.5 g的12和850 mg的20 最后,化合物12和20分別在氫氧化鋰水溶液中進(jìn)行多米諾反應(yīng):逆-5-exo-trig, [1,2]-遷移和Diels-Alder反應(yīng),反應(yīng)收率中等(~60%),非對應(yīng)選擇性高(dr >90:10) 目標(biāo)化合物(+)-Brevianamide A總共制備得到750 mg,er為93:7,經(jīng)過重結(jié)晶后,提高至99:1 評述 Godfrey等人對真菌衍生的雙環(huán)[2.2.2]重氮辛烷生物堿——殺蟲代謝物(+)-Brevianamide A提出改進(jìn)的生源合成路徑,并且采用市售化合物為原料,通過7步反應(yīng),高效地完成了結(jié)構(gòu)復(fù)雜的天然化合物(+)-Brevianamide A的全合成。 總收率為7.2%,雖然還不夠理想,但是作為結(jié)構(gòu)復(fù)雜的天然化合物,已經(jīng)可以進(jìn)行克級規(guī)模的制備,基本上以具備放大合成的潛力。 |
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