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Angew:復(fù)雜單萜吲哚生物堿 (+)-Alstonlarsine A的不對(duì)稱全合成

來源:化學(xué)加原創(chuàng)      2022-08-19
導(dǎo)讀:近日,塞爾維亞的貝爾格萊德大學(xué)Zorana Ferjancic與Filip Bihelovic團(tuán)隊(duì)報(bào)道了(+)-alstonlarsine A(1)的對(duì)映選擇性全合成,這是一種具有獨(dú)特五環(huán)骨架和罕見生物活性的單萜吲哚生物堿。其中,反應(yīng)的關(guān)鍵步驟是一種有效的多米諾串聯(lián)過程,涉及原位形成烯胺衍生物以及逆電子需求(inverse-electron-demand)的分子內(nèi)去芳構(gòu)化Diels-Alder環(huán)加成反應(yīng),可在一步反應(yīng)中構(gòu)建9-氮雜三環(huán)[4.3.1.0]癸烷(9-azatricyclo[4.3.1.0]decane)骨架。同時(shí),通過吲哚衍生物C(2)-H鍵的官能團(tuán)化以及分子內(nèi)Horner-Wadsworth-Emmons反應(yīng),可獲得多米諾串聯(lián)反應(yīng)中的關(guān)鍵中間體。此外,該過程是構(gòu)建吲哚并六-八元環(huán)的稠合三環(huán)骨架的一種通用的新策略。

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(圖片來源:Angew. Chem. Int. Ed.

Drak2(DAP激酶相關(guān)的凋亡誘導(dǎo)蛋白激酶2)是一種參與調(diào)節(jié)不適當(dāng)T細(xì)胞活化的信號(hào)分子。它的抑制作用可促進(jìn)小鼠對(duì)自身免疫的抵抗力,同時(shí)不會(huì)削弱它們對(duì)病毒和細(xì)菌感染的免疫反應(yīng)。由于Drak2在腫瘤發(fā)生中沒有作用,它可能是一種選擇性和有前途的藥物靶點(diǎn),可對(duì)抗自身免疫性疾病,且不會(huì)增加病毒/細(xì)菌感染或腫瘤發(fā)展的風(fēng)險(xiǎn)。然而,小分子Drak2抑制劑仍非常稀缺。2019年,化學(xué)家們從Alstonia Scholaris中分離出一種新型單萜吲哚生物堿alstonlarsine A(1),并在微摩爾范圍內(nèi)具有Drak2抑制活性(Figure 1)。其中,alstonlarsine A(1)具有9-氮雜三環(huán)[4.3.1.0]癸烷骨架以及五個(gè)手性中心(其中兩個(gè)是季碳手性中心)。近日,貝爾格萊德大學(xué)Zorana Ferjancic與Filip Bihelovic團(tuán)隊(duì)報(bào)道了(+)-alstonlarsine A(1)的對(duì)映選擇性全合成。

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(圖片來源:Angew. Chem. Int. Ed.

首先,作者對(duì)(+)-alstonlarsine A(1)進(jìn)行了逆合成分析(Scheme 1)。(+)-alstonlarsine A(1)可通過烯胺衍生物2經(jīng)分子內(nèi)的Diels-Alder環(huán)加成反應(yīng)生成。同時(shí),三環(huán)仲胺3與乙醛的縮合可原位生成烯胺衍生物2,從而引發(fā)分子內(nèi)反電子需求(inverse-electron-demand)的去芳構(gòu)化Diels-Alder環(huán)加成反應(yīng)。作者認(rèn)為,通過多米諾串聯(lián)反應(yīng)可一步構(gòu)建(+)-alstonlarsine A(1)中的兩個(gè)新環(huán)、一個(gè)C-N鍵、兩個(gè)C-C鍵和三個(gè)新的手性中心。三環(huán)仲胺3中的環(huán)庚烯單元,可通過吲哚衍生物5的C(2)-H鍵官能團(tuán)化以及隨后分子內(nèi) Horner-Wadsworth-Emmons(HWE)反應(yīng)合成。具有季碳手性中心的吲哚衍生物5,可通過光學(xué)純的β-高色氨酸(β-homotryptophan)衍生物6經(jīng)非對(duì)映選擇性烷基化/aldol加成反應(yīng)獲得。

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(圖片來源:Angew. Chem. Int. Ed.

根據(jù)β-氨基酸衍生物進(jìn)行非對(duì)映選擇性α-烷基化的相關(guān)研究,作者認(rèn)為N-Tosyl-β-高色氨酸甲酯(6-Ts)是α-烷基化/aldol加成串聯(lián)過程的有效底物。雖然,6-Ts可在茍刻條件下(LDA、HMPA、MeI)順利進(jìn)行α-甲基化反應(yīng),但隨后6-Me-Ts與乙醛進(jìn)行aldol反應(yīng)時(shí),反應(yīng)失?。⊿cheme 2, part A)。經(jīng)過大量的研究后發(fā)現(xiàn),此類反應(yīng)需使用一些不易進(jìn)行β-消除且空間要求較低的底物,如高色氨酸β-內(nèi)酰胺衍生物7(Scheme 2, part B)。底物7可在較溫和的條件下順利進(jìn)行甲基化反應(yīng),以幾乎定量的收率獲得甲基化中間體8。中間體8可與乙醛進(jìn)行aldol反應(yīng),生成具有季碳手性中心的中間體9,且具有出色的非對(duì)映選擇性。隨后,中間體9中的羥基保護(hù)以及N-保護(hù)基的交換后,可獲得克級(jí)中間體11。

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(圖片來源:Angew. Chem. Int. Ed.

接下來,作者開始對(duì)吲哚環(huán)的官能團(tuán)化反應(yīng)進(jìn)行了研究(Scheme 3)。作者認(rèn)為,在吲哚衍生物C-2位引入膦?;宜狨ィ╬hosphonoacetate)單元,再通過分子內(nèi)Horner-Wadsworth-Emmons反應(yīng),可實(shí)現(xiàn)七元環(huán)的構(gòu)建。鑒于從重氮丙二酸二甲酯衍生的銅-卡賓類化合物形式插入C-H鍵的相關(guān)報(bào)道,作者認(rèn)為重氮膦?;宜狨?yīng)可進(jìn)行相似的轉(zhuǎn)化。研究表明,Cu(acac)2催化3-取代吲哚12與重氮膦?;宜狨?strong style=";padding: 0px;outline: 0px;max-width: 100%;box-sizing: border-box !important;overflow-wrap: break-word !important">13反應(yīng)時(shí),可獲得預(yù)期的C-2官能團(tuán)化化合物14。同時(shí),作者發(fā)現(xiàn),(1)游離吲哚氮底物比N-烷基化底物反應(yīng)更快,并以良好的收率形成相應(yīng)的產(chǎn)物(14a、14d、14f14g);(2)缺電子的N-Boc吲哚衍生物未發(fā)生反應(yīng);(3)吲哚環(huán)的C-3位含有空間位阻較大的取代基,可防止C(2)-H鍵的插入,僅獲得N-H鍵插入的化合物15c。此外,在對(duì)分子內(nèi)Horner-Wadsworth-Emmons反應(yīng)研究后發(fā)現(xiàn),在LiBr/Et3N條件下,14d-14g衍生的醛,均可順利進(jìn)行環(huán)化反應(yīng),從而有效地構(gòu)建了六-八環(huán)中間體16d-16g。值得注意的是,該策略是首次將HWE反應(yīng)用于環(huán)庚烯并[b]吲哚骨架的構(gòu)建。

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(圖片來源:Angew. Chem. Int. Ed.

因此,吲哚衍生物11在銅-卡賓插入條件下,可區(qū)域選擇性獲得膦酸酯中間體17(4.5 g,83%的收率)。中間體17中的β-內(nèi)酰胺單元經(jīng)還原斷裂可生成一級(jí)醇中間體18,經(jīng)IBX氧化,可獲得醛中間體19。中間體19經(jīng)分子內(nèi) Horner-Wadsworth-Emmons反應(yīng),可獲得關(guān)鍵的三環(huán)中間體20(大于2 g)。中間體20中經(jīng)吲哚單元N-H鍵的保護(hù)以及N-甲基化后,可獲得中間體21。

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(圖片來源:Angew. Chem. Int. Ed.

在酸性條件下,中間體21中的兩個(gè)Boc基團(tuán)脫保護(hù)后,可獲得胺中間體22,從而為關(guān)鍵的多米諾串聯(lián)反應(yīng)奠定了基礎(chǔ)(Scheme 5)。中間體22與乙醛反應(yīng),可原位生成烯胺中間體23。中間體23可順利進(jìn)行(形式)分子內(nèi)去芳構(gòu)化Diels-Alder環(huán)加成,獲得五環(huán)中間體24。值得注意的是,通過該多米諾串聯(lián)反應(yīng),可在一步過程中實(shí)現(xiàn)一個(gè)C-N鍵、兩個(gè)C-C鍵、三個(gè)手性中心以及五環(huán)骨架的兩個(gè)環(huán)的構(gòu)建。最后,通過大量條件的優(yōu)化后發(fā)現(xiàn),中間體24使用LiAlH4還原時(shí),在NaH存在下,可選擇性去除乙酸酯基團(tuán),獲得一級(jí)醇中間體25。中間體25在Corey-Kim條件下進(jìn)行氧化,從而完成了(+)-alstonlarsine A(1)的不對(duì)稱全合成。合成產(chǎn)物(160 mg)的所有譜圖數(shù)據(jù)與分離的(+)-alstonlarsine A(1)的譜圖數(shù)據(jù)一致。

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(圖片來源:Angew. Chem. Int. Ed.

總結(jié):

貝爾格萊德大學(xué)Zorana Ferjancic與Filip Bihelovic團(tuán)隊(duì)報(bào)道了(+)-alstonlarsine A(1)的對(duì)映選擇性全合成,涉及關(guān)鍵的多米諾串聯(lián)過程(原位形成烯胺/Diels-Alder反應(yīng)),可在一步過程中實(shí)現(xiàn)一個(gè)C-N鍵、兩個(gè)C-C鍵、三個(gè)手性中心以及五環(huán)骨架的兩個(gè)環(huán)的構(gòu)建。此外,通過將吲哚衍生物C(2)-H鍵的官能團(tuán)化與分子內(nèi)Horner-Wadsworth-Emmons反應(yīng)相結(jié)合,從而實(shí)現(xiàn)了環(huán)庚烯并[b]吲哚骨架的構(gòu)建,并可用于其它吲哚并六-八元環(huán)的稠合三環(huán)骨架的構(gòu)建。

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