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JACS主編Erick M. Carreira課題組:(+)-Pedrolide的對映選擇性全合成

來源:化學加原創(chuàng)      2023-04-12
導讀:近日,蘇黎世聯(lián)邦理工學院Erick M. Carreira課題組首次報道了復雜天然產(chǎn)物(+)-Pedrolide的對映選擇性全合成,這是一種Tigliane衍生的二萜,具有全新的5-5-6-6-3碳骨架。該合成的關(guān)鍵策略是通過分子內(nèi)環(huán)戊二烯-Diels-Alder環(huán)加成構(gòu)建雙環(huán)[2.2.1]庚烷骨架。此外,該合成以高效和對映選擇性的方式提供了一種新型制備密集官能團化蒈烷(carane)的方法。文章鏈接DOI:10.1021/jacs.3c02113


(圖片來源:J. Am. Chem. Soc.)

正文

大戟屬(Euphorbia)植物是結(jié)構(gòu)多樣的二萜類化合物的豐富來源,包括Tiglianes、Ingenanes、Daphnanes、Jatrophanes和Lathyranes。這些天然產(chǎn)物表現(xiàn)出廣泛的生物效應(yīng),在基于天然產(chǎn)物藥物發(fā)現(xiàn)中具有重要作用。2021,F(xiàn)erreira課題組(Org. Lett. 2021, 23, 274.)從Euphorbia pedroi中分離出(+)-Pedrolide(1),這是一種具有P糖蛋白抑制性的非細胞毒性二萜類化合物(Scheme 1)。在生物合成方面,1來源于Tigliane前體,具有前所未有的5-5-6-6-3稠合五環(huán)碳骨架以及雙環(huán)[2.2.1]庚烷骨架。因此,對于此類骨架的構(gòu)建極具挑戰(zhàn)。近日,蘇黎世聯(lián)邦理工學院Erick M. Carreira課題組首次報道了(+)-Pedrolide(1)的對映選擇性全合成。合成的主要特征在于通過有效和立體選擇性的方法實現(xiàn)了高度氧化蒈烷骨架的構(gòu)建以及使用降冰片二烯作為環(huán)戊二烯的有效替代物并實現(xiàn)所需的Diels-Alder環(huán)加成反應(yīng)。下載化學加APP到你手機,更加方便,更多收獲。


(圖片來源:J. Am. Chem. Soc.)

(+)-Pedrolide(1)的逆合成分析(Scheme 2)如下:烯烴I可作為合成(+)-Pedrolide(1)中α-甲基酮的前體。5-取代的環(huán)戊二烯II通過分子內(nèi)Diels-Alder反應(yīng),可構(gòu)建I中的雙環(huán)[2.2.1]庚烯骨架。II中的δ-內(nèi)酯開環(huán)后可逆推至叔醇III,叔醇III可由酮IV經(jīng)1,2-加成制備。


(圖片來源:J. Am. Chem. Soc.)

反應(yīng)存在的關(guān)鍵性挑戰(zhàn)(Scheme 3)。首先,需尋找一種合適的親核試劑(如VI),能夠與酮IV進行有效的加成。同時,加成物V需要在多個步驟上保持穩(wěn)定。隨后,在溫和的條件下,原位釋放II中的取代環(huán)戊二烯后再進行分子內(nèi)環(huán)加成?;谙嚓P(guān)文獻的查閱,作者發(fā)現(xiàn),C(7)-金屬化降冰片二烯衍生物VI可作為環(huán)戊二烯的有效替代物(Scheme 3A)。最近,Dastan課題組(Tetrahedron 2015, 71, 1966.)報道了一種2,3-二取代降冰片二烯與1,2,4,5-四嗪的反電子需求Diels-Alder反應(yīng),合成了二取代環(huán)戊二烯(Scheme 3B)。在一系列反應(yīng)之后,原位生成相應(yīng)的環(huán)戊二烯,可被丁炔二酸二甲酯捕獲。盡管該反應(yīng)已用于聚合物的點擊偶聯(lián),但尚未用于復雜分子合成中。


(圖片來源:J. Am. Chem. Soc.)

砌塊9的合成(Scheme 4)。以4-甲氧基苯酚(2)為初始底物,在PhI(OAc)2/MeOH條件下進行氧化去芳構(gòu)化反應(yīng),可以74%的收率得到中間體3。中間體3在Cu(OTf)2/SI-L1/Me2Zn條件下進行對映選擇性銅催化共軛加成反應(yīng),可以62%的收率得到烯酮中間體4,ee > 99%。烯酮中間體4分別在Me3SiOTf/Et3N、m-CPBA/NaHCO3與n-Bu4NF·3H2O條件進行烯醇硅醚的形成、Rubottom氧化和脫硅保護的串聯(lián)過程,可以45%的收率得到α-羥基烯酮中間體5。中間體5與異丙烯基溴化鎂6在THF中進行加成后,再在EtOAc/NH4Cl條件下進行水解與脫保護反應(yīng),可以兩步59%的收率得到烯酮中間體7,其結(jié)構(gòu)由單晶確證。中間體7在Et3SiOTf/2,6-二甲基吡啶條件下進行羥基的保護,可以96%的收率得到中間體8。中間體8在Fe(acac)3/PhSiH3條件下進行共軛加成反應(yīng),可以98%的收率得到環(huán)丙基酮中間體9。


(圖片來源:J. Am. Chem. Soc.)

砌塊17的合成(Scheme 5)。環(huán)丙基酮中間體9在LiNi-Pr2/Me3SiCl條件下進行去質(zhì)子化,然后在MeLi/THF-Et2O條件下反應(yīng)后再加入(S)-Roche酯衍生的醛化合物10進行羥醛縮合反應(yīng),隨后在Me3SiOTf/Et3N條件下反應(yīng),可以兩步78%的收率得到中間體11和12的混合物。同時,中間體11在Me3SiCl/咪唑條件下進行硅基化反應(yīng),可以86%的收率得到中間體12。中間體12與13通過進一步的加成反應(yīng),可以81%的收率得到中間體14。中間體14在n-Bu4NF/THF條件下進行選擇性醇脫保護,可以80%的收率得到三醇中間體15。中間體15在TEMPO/PhI(OAc)2條件下進行氧化反應(yīng),可以76%的收率得到內(nèi)酯中間體16。中間體16在MeSO2Cl/Et3N/DMAP條件下進行反應(yīng),可以60%的收率得到中間體17。


(圖片來源:J. Am. Chem. Soc.)

砌塊19的合成(Scheme 6)。通過對反應(yīng)溶劑的優(yōu)化后發(fā)現(xiàn),中間體17與3,6-二-2-吡啶基-1,2,4,5-四嗪18在MeOH溶劑中進行連續(xù)的反電子需求Diels-Alder反應(yīng)、釋放氮氣、retro-Diels-Alder反應(yīng)以及隨后分子內(nèi)的Diels-Alder反應(yīng)的過程,可以56%的收率得到雙環(huán)[2.2.1]-庚烯中間體19。同時,中間體19與18也可在釋放氮氣后,繼續(xù)進行反電子需求Diels-Alder反應(yīng),獲得相應(yīng)的副產(chǎn)物20及其異構(gòu)體的混合物。


(圖片來源:J. Am. Chem. Soc.)

砌塊22的合成(Scheme 7)。中間體19在m-CPBA/NaHCO3條件下進行立體選擇性環(huán)氧化反應(yīng),可以80%的收率得到環(huán)氧中間體21。中間體21與Me2CuLi進行加成反應(yīng),可以63%的收率得到醇中間體22,為單一區(qū)域異構(gòu)體。其中,反應(yīng)的優(yōu)異區(qū)域選擇性源于1,3-雙軸向Me?Me非共價相互作用。


(圖片來源:J. Am. Chem. Soc.)

(+)-Pedrolide(1)的對映選擇性全合成(Scheme 8)。中間體22在DMP/CH2Cl2條件下進行氧化反應(yīng),可以83%的收率得到酮中間體23。中間體23在HF·pyridine條件下進行脫保護后,再與i-PrCOCl在Et3N/CH2Cl2條件下進行酰化反應(yīng),可以兩步43%的收率得到中間體24。中間體24與(PhCO)2O在吡啶/DMAP條件下進行苯甲酰化反應(yīng),可以45%的收率得到化合物1?;衔?的譜圖數(shù)據(jù)(1H NMR、13C NMR、HRMS、IR和[α]25 D)與天然產(chǎn)物(+)-Pedrolide的分離數(shù)據(jù)一致。


(圖片來源:J. Am. Chem. Soc.)

總結(jié)

蘇黎世聯(lián)邦理工學院Erick M. Carreira課題組首次報道了 (+)-Pedrolide(1)的對映選擇性全合成,共涉及20步反應(yīng)。一種新型串聯(lián)過程,包括在α-羥基酮上的非對映選擇性異丙烯基Grignard加成和HAT-引發(fā)的環(huán)丙烷化反應(yīng),能夠?qū)崿F(xiàn)天然產(chǎn)物中完全官能團化蒈烷(carane)骨架的合成。中間體17通過反電子需求Diels-Alder反應(yīng)、retro-Diels-Alder、retro-Diels-Alder和分子內(nèi)Diels-Alder反應(yīng)的串聯(lián)過程,實現(xiàn)了1中雙環(huán)[2.2.1]庚烷骨架的構(gòu)建。

文獻詳情:

Marlene Fadel, Erick M. Carreira*. Enantioselective Total Synthesis of (+)-Pedrolide. J. Am. Chem. Soc. 2023 , https://doi.org/10.1021/jacs.3c02113


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