一 、Yamaguchi大環內酯化
Yamaguchi大環內酯化是用2,4,6-三氯苯甲酰氯先和底物中的羧酸反應,通過形成混合酸酐的方式活化羧基端,進而在堿性條件下關環構建內酯環的,該反應產率高,操作簡便,副反應少,普適性好,是最常用的大環內酯化方法。操作過程一般是先形成混合酸酐,再將混合酸酐的溶液慢慢加入到4-N,N-二甲基氨基吡啶DMAP的甲苯或者苯的回流溶液中。
圖 1 Yamaguchi大環內酯化及機理
2001年,James D. White在埃坡霉素系列的合成中就采用了Yamaguchi大環內酯化構建了16元環內酯,產率優良,官能團容忍性好,更重要的是手性中心都能夠保持。
J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 5407-5413
圖 2 Yamaguchi大環內酯化構建16元環內酯
北京大學深圳研究生院的葉濤、許正雙課題組在新型大環內酯類海洋天然產物callyspongiolide全合成中也采用了Yamaguchi大環內酯化構建了14元環內酯,甲苯作溶劑,在零度到室溫的條件下就能反應,且產率優良。(【今日化學前沿】JACS報道:北大深圳研究生院大環內酯類海洋天然產物全合成新進展)
J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 6948?6951
圖 3 Yamaguchi大環內酯化構建14元環內酯
二、Keck大環內酯化
Keck大環內酯化是在Steglich酯化(DCC、DMAP)中加入DMAP-HCl鹽,提高了質子轉移效率,從而提高了酯化反應的收率。
圖 4 Keck大環內酯化及機理
反應的機理就是羧基先和碳二亞胺反應形成活性酯,對羧基端進行了活化,使其成為易離去基團,然后在4-N,N-二甲氨基吡啶(DMAP)鹽酸鹽的活化下,分子內羥基進攻酯羰基,形成內酯,并產生了脲。可以看出,DMAP-HCl中的質子對于酯羰基和亞胺都有活化作用,因而會促進反應。但如果用二環己基碳二亞胺(DCC),反應的副產物二環己基脲(DCU)不易除去,因此,常用1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亞胺鹽酸鹽(EDC-HCl)去活化羧基端,其副產物可以水洗除去。
S. Hanessian在(–)-bafilomycin A的合成中,就采用了Keck大環內酯化關上16元環內酯,他采用EDCI替換了DCC,這樣使得反應的后處理簡便。整體來說,Keck大環內酯化產率中等到良好,官能團容忍性也比較好。
J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 10200-10206
圖 5 Keck大環內酯化構建16元環內酯
近期,德國應化一篇關于大環內酯的天然產物全合成中,就在合成的后期使用了Keck大環內酯化構建了14元環內酯,氯仿作溶劑室溫反應,產率非常優秀。
Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 5909-5911
圖 6 Keck大環內酯化構建14元環內酯
三、Corey-Nicolaou酯化
Corey-Nicolaou酯化是有機合成大師E. J. Corey和K. C. Nicolaou發展的酯化方法,通過形成硫酯活化羧基端,該反應及其改進版條件溫和,操作簡便,產率良好,而且可以通過加入Lewis酸來提高反應產率,缺點在于硫酯有較難聞的味道,反應后產生過多的三苯氧磷不利于純化,現在采用的較少。
圖 7 Corey-Nicolaou酯化及其機理
Nicolaou教授在復雜天然產物Brevetoxin A的BCD環合成中,就使用了Corey-Nicolaou酯化,在較稀的濃度(0.013M)下,二羥基二酸底物通過形成硫酯進而內酯化,一步關上兩個內酯環,產率優良,非常高效。
Chem. Eur. J. 1999, 5, 599-617
圖 8 Corey-Nicolaou酯化的應用
總結
大環內酯化的方法有很多,實際合成中都是根據具體底物選擇適合的方法,雖然也有先分子間酯化后通過碳碳鍵形成關環的策略,或者活化羥基端再關環(如Mitsunobu反應,化學加后期還會解讀),但更多的都是將羧基端活化形成酸酐、硫酯等,羥基端再去進攻活化的羧基端,易離去基團離去,進而關環形成內酯的。但整體來說,Yamaguchi大環內酯化和Keck大環內酯化還是用的最多的,條件溫和,操作簡便,產率優良,是大環內酯合成中首選的方法。
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