上海有机所李昂课题组JACS:Septedine 和7-Deoxyseptedine的全合成

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导读


C20-二萜生物碱是一类结构复杂的天然产物大家族化合物,且显示出多种生物活性,如镇痛,抗炎,肌肉松弛和抗心律失常。(Figure 1)。近几十年来,随着构建稠环和桥环体系策略的发展,科学家们已相继实现了一系列atisine, hetisine, denudatine, veatchine, napelline亚科类二萜化合物的全合成:Sarpong课题组简洁高效地实现navirine(1)亚胺还原产物dihydronavirine的全合成;Baran课题组完成了hetidine骨架的合成;最近,马大为课题组报道了高效合成Navirine C的路线。然而,尽管已经实现了部分C20-二萜生物碱的全合成,hetidine类生物碱的合成仍充满挑战。Septedine(2)是从乌头属sepentrionale分离得到的含氧hetidine型生物碱。由于其复杂的结构,潜在的生物活性,近日,上海有机所李昂课题组报道了Septedine(2)及其7-Deoxyseptedine 3)的首次不对称全合成。相关文章发表在J. Am. Chem. Soc(DOI:10.1021/jacs.8b03712)。




作者首先对Septedine(2)进行了逆合成分析(Figure 2)。将噁唑烷并哌啶拆解,得到作为直接前体的酮醛4,醛的还原胺化需要仔细控制条件以防止过度还原形成叔胺。化合物4中C7羟基可经五环5中C15羰基定向的C-H氧化引入。化合物5中双环[2.2.2]辛烷部分可由前体6经Diels-Alder反应产生。化合物6进一步简化成abietatriene 中间体7,其可由芳基二烯8Carreira多烯环化形成。二烯8可由简单易得的化合物91011经Wittig反应和格氏反应得到。

合成路线始于三环中间体7的制备(Scheme 1)。格氏试剂13与Weinreb酰胺12加成得到酮9,收率为87%。酮9与由鏻盐10n-BuLi产生的内鎓盐进行Wittig烯烃化,反应具有良好的Z/E选择性(15:1),并以82%的分离产率生成三取代烯烃14。其经连续的脱硅保护基,氧化和乙烯基溴化镁加成(11),得到Carreira多烯环化的底物烯丙醇8。烯丙醇8在[Ir(cod)Cl]2,配体(S)-15,Zn(OTf)2的条件下得到7和不可分离的区域异构体16(2.0:1)的混合物,收率为71%。令人高兴的是,MOM保护基在酸性条件下能稳定的存在,并且Friedel-Crafts环化产物也是高度非对映选择性的。随后利用p-TsOH脱MOM保护,得到的醇17可从其区域异构体中色谱分离,其ee值超过99%。对映选择性的多烯环化可以十克级规模顺利进行。

然后,作者通过分子内Diels−Alder反应构建2中双桥三环部分(Scheme 1)。芳烃17在Na/NH3条件下经Birch还原得到含有四取代碳碳双键的单一区域异构体,紧接着在乙二醇和PPTS存在下进行缩酮化,以83%的总收率得到化合物18。利用TPAP/NMO氧化伯醇18得到醛19,产率为91%。醛19经“一锅法”乙烯基锂加成和MOM保护以71%的收率得到烯丙基醚20。在aq.HCl aq. HCl溶液中,醚20经缩酮水解和双键迁移以75%收率分离得到α,β-不饱和烯酮6。令人惊喜的是,在0 ℃下用LiHMDS处理6经罕见的阴离子Diels−Alder反应得到目标环加成产物21,产率为77%。

得到五环21之后,作者继续进行了五环骨架的修饰(Scheme 2)。五环21经过连续的MOM脱保护,Dess-Martin氧化和Wittig亚甲基化顺利得到化合物22。在Wittig条件下,位阻较大的羰基不会发生反应。接着在SeO2/t-BuOOH作用下发生化学选择性氧化得到烯丙基醇,其经Crabtree 铱催化异构化以68%的收率生成α-甲基酮23。随后作者探索了C7-H键氧化的可行性。令人高兴的是,在80℃ 80 ℃下用NH2OMe与23缩合得到相应的肟,然而,在Sanford C-H乙酰化条件下乙烯基不能兼容,因此,作者将烯烃掩饰为可裂解的环氧化物24,紧接着在Sanford条件[Pd(OAc)2 , PhI(OAc)2 , AcOH/Ac2O, 100 °C, 1 h]以42%收率获得目标产物25(可回收33%的24),且C7位具有优异的非对映异构选择性。环氧25在H5IO6作用下以81%产率得到醛26,其经选择性α-甲基化,aq. HClO4脱保护得到酮醛4

接着,作者实现了23的全合成(Scheme 2)。作者制备了化合物27,即4的7-脱氧类似物,作为研究乙醇胺还原胺化的模型底物(28)。化合物2728的缩合形成了醛亚胺中间体29,随后用NaBH4选择性还原亚胺然后瞬间环化得到二醇30。纯净状态下,30自发进行N,O-缩酮化,并以76%的收率得到单一C20非对映异构体的7-deoxyseptedine (3)其结构也经X-单晶衍射确认。类似地,中间体4经过同样的方法可以68%的收率转化为septedine (2)

总结:李昂课题组实现了septedine (2 7-deoxyseptedine (3)的首次不对称全合成。其关键步骤包括Carreira多烯环化,阴离子Diels-Alder环加成,烯丙醇异构化和Sanford Csp3-H乙酰氧基化。该合成工作为其他hetidineC20-二萜生物碱的不对称合成奠定了基础,并能促进该类化合物的生物学研究。



来源:化学加


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