
復雜天然產物(+)-Psiguadial B是由來自暨南大學藥學院的長江特聘教授葉文才率領的團隊于2010年從傳統中藥番石榴葉中分離鑒定的,是一種含有二酚結構的萜類化合物。
生物活性研究表明,(+)-Psiguadial B對人肝癌細胞具有強有力的抗增殖活性(HepG2 IC50 = 46 nm),雖然它的生源合成途徑也有研究報道,但Reisman團隊還是希望發展新的化學來對(+)-Psiguadial B進行全合成。

如圖1所示,(+)-Psiguadial B具有ABCDE五環結構,其合成挑戰在于:1,ABC三環體系的構建,其中A環為帶有連續手性中心的四元環,BC環為橋環[4.3.1]骨架;2,C1和C2兩個手性碳之間碳碳鍵的形成;3,分子中其它手性中心的控制。
根據目標分子的結構特點,作者也提出了如下的逆合成分析,首先從D環的碳氧鍵處切斷,逆推至前體化合物3, 3中的橋環結構通過RCM反應來構建,和芳環的連接則通過Aldol反應來完成,這樣逆推至化合物4, 4可以由前體化合物5中的四元環直接發生官能團化得到。

為了不對稱地合成重要中間體5,作者發展了首例串聯的Wolff重排/不對稱烯酮加成反應的方法學。重氮化合物7在254 nm光照下,先發生Wolff重排反應得到含有四元環的烯酮中間體9, 9再在手性胺催化劑的作用下,和化合物8即8-胺基喹啉發生加成反應得到手性化合物5,雖然ee值不高,但經過一次重結晶后,就可以得到光學純的重要中間體5。這也是一類很重要的構建四元環方法。

從化合物5出發,先對四元環上的碳氫鍵直接官能團化,和碘代物6連接后,在DBU作堿的條件下在C2位發生差向異構化,得到化合物11并由單晶確定其結構和立體化學,再將酰胺經兩步轉化為乙烯基得到光學純化合物12,但這并不是所期望的對映異構體。而化合物5和化合物13連接后,先把化合物14中的酰胺轉化為醛基,進而在C5位差向異構化,得到化合物15,最后Wittig反應把醛基轉化為乙烯基,并脫去縮酮保護得到手性純化合物12,這正是所期望的對映異構體。

從手性化合物12出發,首先發生不對稱Michael反應,以94%的收率和19:1的dr選擇性得到化合物4,4再和芳醛化合物16發生縮合反應以92%的收率得到化合物17,乙烯基鋰親核進攻酮羰基,以2:1的選擇性得到化合物18, 18在Hoveyda?Grubbs二代催化劑作用下發生RCM反應構建了橋環[4.3.1]結構,氫化拿掉雙鍵得到化合物19,再在銅催化劑作用下發生碳氧鍵形成,以75%的收率得到化合物2,這樣,五個環系均已構建。
接下來只需要裝上D環上的苯基取代基和E環上的醛基即可。從化合物2出發,在DDQ和乙氧基乙醇作用下,在芐位引入側鏈,再在三氟化硼-乙醚作Lewis酸條件下,和二苯基氰基銅鋰試劑經消除再Michael加成得到化合物21,在芐位引入了苯基取代基,產率90%,dr值為2:1。最后,在吡啶鹽酸條件下脫去兩個甲氧基,再在Rieche條件下引入兩個醛基,就完成了天然產物(+)-Psiguadial B的全合成。其核磁數據和分離文獻中的完全一致。
總結:Sarah E. Reisman團隊從已知的重氮酮化合物出發,經由15步就完成了復雜天然產物(+)-Psiguadial B的首例不對稱全合成。其關鍵步驟包括:作者首次發展的串聯Wolff重排/不對稱烯酮加成反應構建取代的四元環;鈀催化的四元環碳氫鍵直接官能團化反應等。而且,從同一中間體出發,Psiguadial B的兩個對映異構體都可以合成。這也對其它帶有四元環天然產物的全合成具有重要的借鑒。
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