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【今日化學前沿】北大深圳研究生院葉濤團隊再發Angew,報道活性天然產物全合成進展

來源:化學加      2016-09-29
導讀:近日,北京大學深圳研究生院的葉濤教授、許正雙副教授科研團隊在化學頂級期刊之一的德國應用化學(Angew. Chem. Int. Ed)上發表高水平文章,報道了他們對于具有重要生物活性的環酯肽類天然產物Nannocystin A全合成研究,文章題目為Concise Total Synthesis of Nannocystin A,該課題組設計了一條高效、簡潔的合成路線,完成了天然產物N annocystin A的首例全合成并進行了生物活性方面的測試。文章DOI: 10.1002/anie.201606679。我們之前也解讀過葉濤課題組的JACS全合成,,而本篇Angew中用到了許多環酯肽合成中經典的反應,我們一起來學習。

Nannocystin A是由賽諾菲制藥公司及諾華生物醫藥研究所同時從myxobacterial genus, Nannocystis sp.中發現得到的一種大環酯肽類化合物,具有一個21元大環,環上包含了肽和聚酮結構(peptide and polyketide domains),還包含了幾個高度修飾的氨基酸、共軛二烯結構以及帶有環氧的酰胺,整個分子包含9個手性中心,其結構和立體化學由核磁譜圖、單晶以及化學降解所確定。Nannocystin A在nM濃度范圍內對許多人類癌癥細胞系表現出了強大的生長抑制活性,顯然,它是新型抗癌藥物研發中一個很有前途的先導化合物。

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基于對分子結構的解析,作者提出了如圖1所示的逆合成分析:從分子中的共軛二烯處切斷,可以由Suzuki偶聯反應構建,這樣逆推至帶有硼酸酯和烯基碘的化合物2, 2從17-18位處的酰胺鍵處切斷,逆推至化合物4和化合物3, 4可以由化合物7和8經Mitsunobu反應酯化得到,而化合物3由5和6合成。

具體合成路線如下:從商品化原料9出發,先用大位阻較穩定的硅保護基TBDPS保護酚羥基,接著2-三甲基硅基乙醇和羧酸反應成酯得到化合物10,三氟乙酸脫去氮上Boc保護基得到胺化合物11, 11和氮Boc保護氮甲基的異亮氨酸12發生縮合成肽,接著脫去氮上Boc保護基,總共五步得二肽化合物5。

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另一方面,從帶有Evans輔基的化合物13出發,和醛化合物14發生插烯Mukaiyama Aldol 反應得到化合物15,在Meerwein鹽 (Me3OBF4 )和質子海綿條件下甲基保護新產生的羥基,硼氫化鋰還原脫去Evans輔基,Sharpless環氧化以89%的收率得到環氧羥基化合物17,DMP氧化接著Pinnick氧化得到羧酸化合物6,再在2-溴-1-乙基吡啶的四氟硼酸鹽2-bromo-1-ethyl pyridinium tetrafluoroborate (BEP)作用下和化合物5縮合成肽得到二肽化合物3。

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 3 化合物3的合成

與此同時,從已知化合物18出發,首先和硼酸酯化合物19在Hoveyda–Grubbs二代催化劑的條件下發生烯烴交叉復分解反應得到化合物7,Mitsunobu條件下和化合物8發生酯化反應得到化合物20,TMS保護三級羥基,Staudinger反應將疊氮轉化為胺基,鹽酸條件下脫去TMS保護得到化合物4,為Suzuki反應做好了準備。

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最后,化合物3先脫去2-三甲基硅基乙酯成酸接著和化合物4在HOBt縮合劑參與下發生反應得到三肽化合物2,Ag2O 和 Pd(PPh3)4條件下發生分子內Suzuki反應以88%的收率得到目標產物Nannocystin A。氫譜和碳譜與分離文獻完全吻合,這樣也進一步確定了分子的結構及相對立體化學。接著作者還進行了生物活性方面的測試,化合物1對于結腸癌細胞株和肝癌細胞株都表現出了納摩爾級別的活性(例如對于SMMC7721,1.2 nm;對于Hep3B,0.5 nm)

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總結

葉濤、許正雙課題組設計了一條高效、簡潔的匯聚式合成路線,完成了天然產物Nannocystin A的首例全合成。全合成中采取了插烯Mukaiyama aldol 反應,烯烴交叉復分解反應和分子內Suzuki偶聯等反應作為關鍵步驟,各種縮合劑的使用也保證了肽鍵的順利形成,這些反應都是環酯肽合成中經典的反應。生物活性篩選發現Nannocystin A對于大多癌細胞系均具有納摩爾級別的活性,這為先導化合物的新藥研發打下了堅實的基礎。

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