
(圖片來(lái)源:Nat. Chem.)
自1952年紅霉素A(Erythromycin A)作為廣譜抗生素引入臨床治療以來(lái),多酮類(lèi)藥物對(duì)藥物發(fā)現(xiàn)的影響是革命性的。目前暢銷(xiāo)的小分子藥物中約有20%是多酮類(lèi)藥物。大自然通過(guò)對(duì)少量合成砌塊的迭代合成,然后進(jìn)行一系列合成修飾,才構(gòu)建了這樣的分子,最終創(chuàng)造了無(wú)數(shù)的在結(jié)構(gòu)和功能方面均具有高度多樣性的天然產(chǎn)物(Fig. 1a)。目前,迭代策略在具有重復(fù)片段的多酮骨架的合成中被廣泛應(yīng)用,如丙酸酯、乙酸酯和脫氧丙酸酯等(Fig. 1b)。近些年,Aggarwal課題組報(bào)道了利用迭代策略,通過(guò)鋰化-硼化過(guò)程實(shí)現(xiàn)了具有多個(gè)立體中心的非環(huán)分子的合成(Fig. 1c)?;谏鲜鰣?bào)道,最近,英國(guó)布里斯托大學(xué)Varinder K. Aggarwal課題組利用迭代策略高立體選擇性的實(shí)現(xiàn)了1,3-多硼酸酯的合成。此外,利用此方法還可以通過(guò)14步實(shí)現(xiàn)多烯大環(huán)內(nèi)酯Bahamaolide A的全合成(Fig. 1d)。


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為了驗(yàn)證作者所提出的雙硼化-同系化概念,作者利用4-(but-3-en-1-yl)-1,1’-biphenyl作為簡(jiǎn)單的模板底物,通過(guò)Morken鉑催化的不對(duì)稱(chēng)雙硼化反應(yīng)以77%的產(chǎn)率實(shí)現(xiàn)了雙硼酸酯產(chǎn)物1(e.r. = 97:3)的合成。此外,作者通過(guò)重結(jié)晶可以將1提純至> 99:1 e.r.。接下來(lái),作者利用2和3與1發(fā)生同系化反應(yīng)可以分別實(shí)現(xiàn)高烯丙基硼酸酯4(60%,> 99:1 d.r.)和5(58%,> 99:1 d.r.)的合成。最后,作者通過(guò)后續(xù)的同系化過(guò)程分別實(shí)現(xiàn)了八個(gè)非對(duì)映異構(gòu)體10-17的合成(Fig. 2)。

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在確定了此迭代策略的可行性之后,作者希望將其應(yīng)用到Bahamaolide A(18)(Bahamaolide A是最近發(fā)現(xiàn)的含9個(gè)1,3-羥基片段的多烯大環(huán)內(nèi)酯家族成員)的全合成中(Fig. 3)。作者通過(guò)逆合成分析得出:首先,Bahamaolide A通過(guò)多烯片段的斷裂得到高烯丙基硅醚19;而19則可以通過(guò)C2-對(duì)稱(chēng)的硼酸酯21與23和22的同系化反應(yīng)合成。利用作者發(fā)展的雙硼化-同系化反應(yīng)可以以1,4-戊二烯26作為起始原料,通過(guò)三步即可實(shí)現(xiàn)硼酸酯21的合成。

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首先作者利用1,4-戊二烯26作為起始原料,通過(guò)Morken雙硼化策略以89%的產(chǎn)率得到C2-對(duì)稱(chēng)的1,2,4,5-四硼酸酯25(d.r. = 95:5)。隨后,作者通過(guò)重結(jié)晶可以以60%的產(chǎn)率得到單一立體異構(gòu)體,且單晶衍射證實(shí)了此四硼酸酯的絕對(duì)構(gòu)型。接下來(lái),作者利用同系化反應(yīng)策略,使用2(α-sulfinyl benzoate)和i-PrMgCl·LiCl以80%的產(chǎn)率,完全的非對(duì)映選擇性實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)雙高烯丙基四硼酸酯24的合成。最后,作者利用發(fā)展的雙硼化策略,當(dāng)增加底物濃度至1.0 M時(shí)可以以64%的產(chǎn)率實(shí)現(xiàn)21的合成,并將硼氫化副產(chǎn)物的產(chǎn)率降至7%。至此,作者僅僅利用三步合成即構(gòu)建了Bahamaolide A中的六個(gè)立體中心(Fig. 4a)。
接下來(lái),作者對(duì)21的同系化反應(yīng)所需的卡賓體前體28和34進(jìn)行分別合成。實(shí)現(xiàn)片段28的合成可以首先利用醇27的氧化、Brown不對(duì)稱(chēng)烯丙基硼化以及硅基保護(hù)三步以71%的產(chǎn)率得到22(e.r. = 92:8)。隨后,22可以通過(guò)對(duì)映選擇性鋰化以及與(+)-Andersen’s sulfinate反應(yīng)可以以62%的產(chǎn)率得到目標(biāo)片段28(單一異構(gòu)體)(Fig. 4b)。而片段34的合成需要首先通過(guò)29的硼氫化得到硼酸酯30。隨后,30與對(duì)映體富集的鋰卡賓體31和32反應(yīng),并通過(guò)氧化得到單一的醇異構(gòu)體33。最后,33通過(guò)硅基保護(hù)以及亞磺?;陌惭b得到單一異構(gòu)體34(Fig. 4c)。

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接下來(lái),作者首先利用28與21反應(yīng)以45%的產(chǎn)率得到去對(duì)稱(chēng)化產(chǎn)物35。隨后35與34反應(yīng)以79%的產(chǎn)率得到多硼酸酯產(chǎn)物20。緊接著,20經(jīng)歷硼酸酯的氧化和縮丙酮保護(hù)以58%的產(chǎn)率得到產(chǎn)物19。接下來(lái),19通過(guò)與巴豆醛發(fā)生交叉復(fù)分解反應(yīng)以及與膦酯38發(fā)生HWE反應(yīng)得到產(chǎn)物39。最后,39通過(guò)皂化反應(yīng)、Yamaguchi大環(huán)內(nèi)脂化和脫保護(hù)三步(45%)實(shí)現(xiàn)了Bahamaolide A 18的合成(Fig. 5)。

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作者在實(shí)現(xiàn)Bahamaolide A的全合成過(guò)程中所制備的多硼酸酯為其它合成轉(zhuǎn)化提供了可能性。通過(guò)硼酸酯的立體專(zhuān)一性轉(zhuǎn)化可以實(shí)現(xiàn)1,3-官能團(tuán)化分子庫(kù)的制備。作者首先制備了一組具有不同取代基的四硼酸酯(含硼碳原子均具有不同相對(duì)構(gòu)型),來(lái)探索其與不同卡賓體試劑的反應(yīng)(Fig. 6a)。由一級(jí)苯甲酸酯衍生的卡賓體可以完美的實(shí)現(xiàn)非對(duì)映選擇性控制,以較高的產(chǎn)率實(shí)現(xiàn)二級(jí)硼酸酯40-42的合成。此外,作者利用鋰化的二級(jí)氨基甲酸酯和苯甲酸酯可以以較高的產(chǎn)率和d.r. 實(shí)現(xiàn)兼具二級(jí)和三級(jí)硼酸酯骨架的四硼酸酯43和44的合成。接下來(lái),作者探索C2-對(duì)稱(chēng)的四硼酸酯41的合成轉(zhuǎn)化(Fig. 6b)。例如:四硼酸酯41可以被脲-H2O2絡(luò)合物氧化,以93%的產(chǎn)率得到C2-對(duì)稱(chēng)的四醇45。此外,作者利用改進(jìn)的Zweifel烯基化反應(yīng)以93%的產(chǎn)率實(shí)現(xiàn)了四烯基產(chǎn)物46的合成。值得注意的是,合成出的四炔48還可以通過(guò)CuAAC反應(yīng)以83%的產(chǎn)率實(shí)現(xiàn)多三唑產(chǎn)物49的合成。最后,作者利用硼酸酯21通過(guò)鎂化-硼化以及Zweifel烯基化和關(guān)環(huán)復(fù)分解反應(yīng)實(shí)現(xiàn)了四環(huán)戊烯產(chǎn)物53的合成(Fig. 6c)。


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總結(jié) Varinder K. Aggarwal課題組利用迭代策略高立體選擇性的實(shí)現(xiàn)了1,3-多硼酸酯的合成。在這其中每一步轉(zhuǎn)化都獨(dú)立控制立體化學(xué)構(gòu)型,且在1,3-多硼酸酯立體氧化生成1,3-多元醇之前,可以對(duì)其進(jìn)行迭代合成。值得注意的是,發(fā)展出的方法可用于多烯大環(huán)內(nèi)酯Bahamaolide A的14步合成。此外,合成出的1,3-多硼酸酯化合物可以進(jìn)行多種立體定向合成轉(zhuǎn)化,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)一系列多烯烴、多炔烴、多酮和多芳烴化合物的合成。
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