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Phil S. Baran課題組Angew: 電化學(xué)環(huán)化法首次實(shí)現(xiàn)Dragocins A–C的全合成

來源:化學(xué)加原創(chuàng)      2024-02-21
導(dǎo)讀:近日,美國(guó)Scripps研究所Phil S. Baran課題組首次實(shí)現(xiàn)了Dragocins A–C的全合成,其是含有由多羥基吡咯烷橋聯(lián)的不尋常的C-4’氧化核糖結(jié)構(gòu)的天然產(chǎn)物。同時(shí),對(duì)目標(biāo)分子的合成路線多次嘗試后發(fā)現(xiàn),通過一種快速、立體控制地合成密集官能團(tuán)化的吡咯烷以及前所未有的非對(duì)映選擇性氧化電化學(xué)環(huán)化,從而實(shí)現(xiàn)了九元環(huán)骨架的構(gòu)建。初步研究表明,這種電化學(xué)氧化策略具有普適性。文章鏈接DOI:10.1002/anie.202401107

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(圖片來源:Angew. Chem. Int. Ed.

正文

Dragocins A–C(1A-1C,F(xiàn)igure 1)屬于一類特殊的次生代謝產(chǎn)物的雜交結(jié)構(gòu)。這些有趣的分子是從Boca del Drago附近的加勒比海海岸一種海洋藍(lán)細(xì)菌中分離出來的,并對(duì)人類肺癌細(xì)胞具有適度的細(xì)胞毒性活性(H-460)。到目前為止,與Dragocin家族唯一相關(guān)的天然產(chǎn)物是AB3217-A(2)(之前由Nakata通過26步合成),這是一種抗螨化合物(anti-mite substance),具有幾乎相同的骨架,但缺乏Dragocins A-C上獨(dú)特的C-4'氧化作用。值得注意的是,這種C-4’官能團(tuán)化在天然產(chǎn)物空間中是前所未有的,但核殺菌素(nucleocidin,一種C-4’氟化核苷)除外。除了這一不同尋常的特征外,Dragocins還含有一個(gè)九元環(huán)骨架,該骨架由一個(gè)高度氧化的吡咯烷組成,該吡咯烷具有四個(gè)連續(xù)的手性中心和一個(gè)富含電子的芳烴,所有這些都結(jié)合在極性核糖部分上。近日,美國(guó)Scripps研究所Phil S. Baran課題組利用前所未有的電化學(xué)氧化環(huán)化策略,首次實(shí)現(xiàn)了Dragocins A–C的全合成,涉及13-14步的反應(yīng)。下載化學(xué)加APP到你手機(jī),收獲更多商業(yè)合作機(jī)會(huì)。

首先,作者嘗試了多種不同的環(huán)化策略(Figure 1)。在策略1中,由于無環(huán)前體的不穩(wěn)定性,導(dǎo)致直接通過[3+2]環(huán)加成構(gòu)建九元環(huán)骨架的失敗。在策略2中,通過分子內(nèi)糖基化策略,但完全官能團(tuán)化的前體沒有形成所需的九元環(huán)骨架。在策略3中,通過呋喃去芳構(gòu)化方法,以低收率得到不期望的內(nèi)環(huán)化產(chǎn)物而失敗。最終,作者利用氧化環(huán)化以及脫羧鹵化策略,從而實(shí)現(xiàn)所需分子的構(gòu)建。

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(圖片來源:Angew. Chem. Int. Ed.

吡咯烷砌塊8的合成(Scheme 1)。以D-酪氨酸衍生的醇3為初始底物,在TEMPO/NaOCl條件下進(jìn)行氧化以及在NaH/乙烯基三苯基溴化膦條件下進(jìn)行環(huán)化反應(yīng),可以兩步68%的收率得到二氫吡咯中間體4,ee為94%。中間體4在Li/Napthalene條件下進(jìn)行脫去Ts保護(hù)基,可以70%的收率得到中間體5。同時(shí),作者還開發(fā)了一種更為安全的替代方法,即在所開發(fā)的電化學(xué)條件下,可以50%的收率得到中間體5。值得注意的是,該電化學(xué)策略作為rAP波形(rAP waveform)在全合成中的首次使用。中間體5在TsOH/PAA條件下進(jìn)行非對(duì)映選擇性環(huán)氧化反應(yīng),可以62%的收率得到環(huán)氧化中間體6,dr為4.5:1。中間體6在BzOH/BF3?OEt2以及MocCl條件下進(jìn)行開環(huán)以及保護(hù)反應(yīng),可以78%的收率得到吡咯烷中間體8,rr為3.1:1。

九元環(huán)砌塊15的合成。在獲得了關(guān)鍵的吡咯烷中間體8后,作者探索了兩種不同的方法對(duì)C-4’氧化進(jìn)行了研究,即C-H氧化與脫羧氯化反應(yīng)。在第一種方法中,中間體8與TIPS保護(hù)核糖9在AgOTf/NIS條件下進(jìn)行糖基化反應(yīng)(收率為79%),并在TBAF/AcOH條件下進(jìn)行脫硅化反應(yīng)(收率為83%),可以兩步65%的總收率得到環(huán)化前體10。環(huán)化前體10在PIFA/hν以及(+)-CSA條件下進(jìn)行環(huán)化反應(yīng),可以兩步45%的總收率得到九元環(huán)中間體11,dr為5:1。然而,中間體11在一系列C-H氧化條件下反應(yīng),均未能生成目標(biāo)的Dragocin B和Dragocin C。同時(shí),中間體11在NaOMe條件下進(jìn)行脫保護(hù),可以56%的收率得到化合物12。在第二種方法中,中間體8與苯甲?;Wo(hù)的糖基供體13在AgOTf/NIS條件下進(jìn)行糖基化反應(yīng)(收率為81%),并在H2/Pd(OH)2/C條件下進(jìn)行脫芐基化反應(yīng)(收率為82%),可以兩步66%的總收率得到環(huán)化前體14。通過對(duì)電化學(xué)氧化環(huán)化反應(yīng)條件的大量篩選后發(fā)現(xiàn),環(huán)化前體14在HFIP/DMSO/Et4N?FSO3與(+)RVC/(–)RVC條件下進(jìn)行化學(xué)選擇性電化學(xué)環(huán)化反應(yīng),通過兩個(gè)循環(huán)后,可以兩步52%的總收率得到九元環(huán)中間體15,dr為5.5:1。

Dragocin B和Dragocin C的全合成。中間體15在TPAP/NMO?H2O以及HOTT/CCl4條件下進(jìn)行脫羧氯化反應(yīng),可以兩步32%的總收率得到三級(jí)氯化物中間體16。中間體16在LAH條件下進(jìn)行還原反應(yīng),可分別以27%的收率得到Dragocin B(1B)和以84%的收率得到Dragocin C(1C)。其中,1B的[???]25 D為-16.7°,而文獻(xiàn)中Dragocin B的[???]25 D為-22.7°。1C的[???]25 D為-12.0°,而文獻(xiàn)中Dragocin C的[???]25 D為-26.7°。

Dragocin A的全合成。Dragocin C(1C)在MeOH/AgOTf條件下可將C-4’-Cl與-OMe進(jìn)行交換,可以51%的收率得到Dragocin A(1A)。其中,1A的[???]25 D為-22.2°,而文獻(xiàn)中Dragocin A的[???]25 D為-28.3°。

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(圖片來源:Angew. Chem. Int. Ed.

此外,作者還對(duì)上述的新型電化學(xué)方法的實(shí)用性進(jìn)行了研究(Figure 2)。通常,對(duì)于合成芐基β-羥基氨基酸的典型條件存在反應(yīng)性較差以及多步反應(yīng)。作者發(fā)現(xiàn),通過對(duì)上述條件的優(yōu)化,該電化學(xué)環(huán)化條件可成功合成一系列噁唑烷衍生物17-20,收率為23-67%。同時(shí),上述的產(chǎn)物是合成官能團(tuán)化的β-羥基氨基酸的砌塊。

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(圖片來源:Angew. Chem. Int. Ed.

總結(jié)

美國(guó)Scripps研究所Phil S. Baran課題組利用電化學(xué)環(huán)化策略,首次實(shí)現(xiàn)了Dragocins A–C全合成。該全合成的主要特征包括:(1)通過非對(duì)映選擇性和區(qū)域選擇性反應(yīng)快速、立體控制地合成了多羥基化吡咯烷;(2) rAP-介導(dǎo)的電化學(xué)無金屬實(shí)現(xiàn)甲苯磺酰胺的去除;(3)一鍋法脫羧Barton氯化反應(yīng);(4)氧化、非對(duì)映選擇性C-H官能團(tuán)化電化學(xué)環(huán)化以構(gòu)建九元環(huán)骨架。

文獻(xiàn)詳情:

Brendyn Smith, Nathanyal Truax, Alexandros Pollatos, michael meanwell, pranali Bedekar, Alberto Garrido-Castro, Phil S. Baran*. Total Synthesis of Dragocins A–C via Electrochemical Cyclization. Angew. Chem. Int. Ed. 2024, https://doi.org/10.1002/anie.202401107

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