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【今日化學(xué)前沿】 加州理工學(xué)院化學(xué)大牛Stoltz發(fā)表Angew,報道三個吲哚生物堿的高效全合成

來源:化學(xué)加      2016-10-08
導(dǎo)讀:近日,美國加州理工學(xué)院化學(xué)系的新生代化學(xué)大牛Brian M. Stoltz在化學(xué)領(lǐng)域頂級期刊之一的德國應(yīng)用化學(xué)(Angew. Chem. Int. Ed)上發(fā)表高水平文章,報道了他們課題組在單萜吲哚類生物堿全合成方面的新進(jìn)展。作者利用自己發(fā)展的鈀催化烯丙基烷基化反應(yīng)構(gòu)建了吲哚酮中的季碳,并以此為關(guān)鍵步驟簡潔高效地完成了三個單萜吲哚生物堿(-)-Goniomitine, (+)-Aspidospermidine和(-)-Quebrachamine的不對稱合成,文章DOI: 10.1002/anie.201608138。

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單萜類吲哚生物堿由于其多樣性的結(jié)構(gòu)和廣泛的生物活性而備受有機化學(xué)家和生物學(xué)家關(guān)注,如圖1所示,就是四個代表性的吲哚生物堿。其結(jié)構(gòu)不同之處在于(-)-Goniomitine和其它三個分子相比,C21位縮醛胺結(jié)構(gòu)的不同以及C7位殘留的2-羥基乙基取代基。

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這些化合物可能的生源轉(zhuǎn)化途徑是:(+)-vincadifformine 先氧化再水解接著脫去酯基得到四環(huán)中間體,碎裂化反應(yīng)得到吲哚2-位2C單位連接的帶有環(huán)狀亞胺的色醇化合物。如圖2B所示,當(dāng)吲哚3-位為氫時,可以經(jīng)由傅克反應(yīng)形成碳碳鍵,而當(dāng)吲哚3-位不是氫時,吲哚氮進(jìn)攻亞胺形成碳氮鍵。基于生源合成假設(shè),要合成這些天然產(chǎn)物,關(guān)鍵是合成亞胺中間體5, 5可以由化合物8發(fā)生形式上的反馬氏氫胺化反應(yīng)得到,而8可以由吲哚酮化合物9在3-位發(fā)生交叉偶聯(lián)反應(yīng),在羰基α-位不對稱烷基化反應(yīng)合成。

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鈀催化的羰基α-位不對稱烷基化反應(yīng)是Stoltz課題組一直在研究的內(nèi)容,也是他們課題組的拿手好戲。快速合成化合物13以后,就是通過條件篩選,對于羰基α-位不對稱烷基化反應(yīng)的嘗試,作者發(fā)現(xiàn),當(dāng)吲哚3-位為溴時,在5 mol%的鈀催化劑Pd2(pmdba)3和L1配體作用下,叔丁基甲基醚TBME作溶劑,可以83%的收率和96%的ee值得到相應(yīng)的產(chǎn)物14。

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拿到化合物14以后,就是嘗試通過過渡金屬催化的交叉偶聯(lián)反應(yīng)在吲哚的3-位引入烷基側(cè)鏈,當(dāng)在Suzuki反應(yīng)條件下時,只以50%的收率得到了目標(biāo)產(chǎn)物14a和其中雙鍵移位的產(chǎn)物,選用Negishi交叉偶聯(lián),14b和鋅試劑15發(fā)生反應(yīng),能以98%的收率得到目標(biāo)產(chǎn)物16。

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從化合物16出發(fā),先在鋯催化劑作用下發(fā)生反馬氏的氫胺化反應(yīng)得到17,接著氫化鋁鋰還原酯基到一級羥基同時還原胺化得到目標(biāo)分子(-)-Goniomitine。 

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而從重要中間體14c出發(fā),經(jīng)由文獻(xiàn)中報道的方法,分別經(jīng)6步和4步就可以完成(+)Aspidospermidine和 (-)-Quebrachamine的形式不對稱全合成。

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如圖6所示,從化合物14出發(fā),經(jīng)硼氫化氧化、DMP氧化得到醛化合物18,還原胺化得到化合物13,酸性條件下經(jīng)半胺醛開環(huán)/醛胺縮合成亞胺/傅克反應(yīng)得到四環(huán)化合物11,再經(jīng)由取代、傅克反應(yīng)成環(huán),最后還原亞胺得到天然產(chǎn)物Aspidospermidine。

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從化合物18出發(fā),如圖7所示,先和氯乙酰氯反應(yīng)形成酰胺化合物14,光照條件下經(jīng)自由基反應(yīng)關(guān)環(huán)成化合物17,氫化鋁鋰還原酰胺到胺得到目標(biāo)分子(-)-Quebrachamine。

總結(jié)

B.M.Stoltz課題組利用自己發(fā)展的鈀催化烯丙基烷基化反應(yīng)高效構(gòu)建了吲哚酮中的季碳,并以此為關(guān)鍵步驟簡潔高效地完成了單萜吲哚生物堿(-)-Goniomitine的全合成, 同時完成了另外兩個生物堿(+ )-Aspidospermidine和 (-)-Quebrachamine的形式不對稱合成,都在10步以內(nèi),這為其它單萜吲哚生物堿的合成具有重要的借鑒意義。

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