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JACS:Ginkgolide C的首次全合成與Ginkgolides A和B的形式全合成

來源:化學加原創      2022-09-28
導讀:Ginkgolides是從銀杏葉中分離出來的二萜,具有很強的抗炎和神經保護作用。Ginkgolides具有高度復雜的分子結構,同時具有非凡的生物學特征,從而為開發新的策略和方法提供了一個獨特的平臺。近日,加拿大渥太華大學Louis Barriault課題組報道了Ginkgolide C的首次全合成以及Ginkgolides A和B的形式全合成。

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(圖片來源:J. Am. Chem. Soc.

Ginkgolides是從銀杏樹的葉子和根皮中分離出來的復雜多氧二萜類化合物(Figure 1A)。1932年,Furukawa課題組首次分離出Ginkgolides A(1)、B(2)、C(3)和M(4)。直至1967年,Nakanishi課題組才闡明了它們的結構。1987年,Weinges課題組發現、分離和表征了Ginkgolide J(5)。最近,王瑩和彭國平課題組分別分離了Ginkgolides K、L、P和Q。Ginkgolides,尤其是Ginkgolide B(2),是血小板聚集受體(PAFR)的強拮抗劑,而PAFR是一種在急性和慢性炎癥中起作用的強效炎癥因子。據報道,Ginkgolides可作為中樞神經系統疾病的有效療法,如阿爾茨海默病和帕金森病以及多發性硬化癥,它也可用于預防偏頭痛。

Ginkgolides具有緊湊且高度氧化的多環分子骨架,包括六個五元環、兩個相鄰的季碳中心和一個不尋常的叔丁基。盡管它們的治療效果顯著,但它們令人生畏的結構對化學合成提出了重大挑戰,僅有少數的合成研究,如Corey與Crimmins課題組報道Ginkgolides B2)與A(1的全合成。據文獻查閱,目前尚未有Ginkgolide C(3)的全合成報道,這是該家族中最復雜的二萜,它具有12個連續的立體中心和11個含氧碳(oxygenated carbons)。近日,加拿大渥太華大學Louis Barriault課題組報道了一種Ginkgolide C的首次全合成以及Ginkgolides A和B的形式全合成。

通過逆合成分析發現(Figure 1B),Ginkgolide C(3可由中間體6通過羥醛反應在C3-和C13-位之間形成C-C鍵并在C1-、C3-、C11-和C12-位發生氧化反應獲得。中間體6將可通過烯酮7中C15-位炔烴的5-exo-dig環化以及C8-位立體選擇性銅酸鹽加成獲得。烯酮7是合成Ginkgolides A(1)、B(2)和C(3的關鍵中間體。使用苯乙炔10(C14-C15)進行Sonogoshira偶聯反應,然后在螺烷8(C9-C12)上用9進行烷基化,從而實現連續季碳中心的構建。鈀催化的偶聯反應不僅可用于構建D-環內酯,還可用于創建有利于在螺烷8的C9-位進行非對映選擇性親核加成的空間環境。螺烷8很容易從市售的酮11和烯丙醇12制備,通過Claisen重排確保C5-位的第一個季碳中心以及C7-和C8-位之間的閉環復分解(RCM)形成B-環。

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(圖片來源:J. Am. Chem. Soc.

Ginkgolides A(1)和B(2)的形式合成(Scheme 1)。以烯酮11為初始底物,先轉化為二甲基縮酮,再與烯丙醇12進行Claisen重排生成雙烯酮中間體1313通過Grubbs II催化RCM形成B-環,以三步78%的總收率生成閉環加合物,之后,烯烴在DBU條件下移位,可以99%的收率得到α,β-不飽和酯1414在LiHMDS/PhNTf2條件下生成相應的三氟甲磺酸乙烯酯(收率為96%),可進一步與苯乙炔10進行鈀催化的Sonogashira偶聯反應,可以99%的收率得到烯炔中間體1515在KHMDS/18-crown-6條件下進行插烯去質子化(vinylogous deprotonation)后,再與碘代烷烴9反應,從而實現了第二個季碳中心立體選擇性的構建,可以93%的收率得到α-烷基化酯16(dr > 20:1)。

16通過使用MCPBA進行化學選擇性環氧化反應,可以35%的收率得到內酯17和51%的收率得到β-環氧化物1817在Ac2O/TBAF條件下,可以一鍋法78%的收率合成醇19。同時,18在KOAc/DMSO條件下,也可以44%的收率得到醇1919使用DMP進行一鍋法氧化,然后加入原甲酸三甲酯和Amberlyst 15,可以75%的收率得到二甲基縮醛2020使用DIBALH進行還原,可以90%的收率得到內半縮醛21,dr為5:1。21使用無水HCl以及Ac2O處理,可以96%的總收率生成異頭異構體2223,dr為1.6:1。此時通過硅膠色譜法分離端基異構體2223,以促進進一步的功能化、純化和表征。

緊接著,23使用SeO2和DMP進行一鍋法雙氧化,可以78%的收率得到烯酮中間體24rr為6.4:1。24t-BuLi、CuCN、TMSI/TBAF條件進行立體選擇性共軛加成,可以81%的收率得到酮中間體25,為單一非對映異構體。25使用LiBH2進行立體選擇性還原,再在堿性條件下進行5-exo-dig環化,可以92%的收率構建26中的D-環。26通過臭氧分解,可以91%的收率得到羥基內酯2727使用IBX和MPO進行氧化,可以41%的收率得到烯酮2828通過已知的合成路線(J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 649.和Tetrahedron Lett. 1988, 29, 3205.),可分別經10步和6步反應,從而獲得最終的Ginkgolides A(1)和B(2

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(圖片來源:J. Am. Chem. Soc.

Ginkgolide C(3)的全合成(Scheme 2)。以22為初始底物,使用SeO2和DMP進行一鍋法雙氧化,可以85%的收率得到烯酮中間體29。通過進一步的研究后發現,29t-BuLi、CuCN、TMSI/TBAF/NaOH條件進行立體選擇性共軛加成,可以一鍋法80%的收率得到中間體3030在KHMDS/Davis氧化條件下反應,可以92%的收率得到α-羥基酮,為唯一的非對映異構體。隨后,將其保護為MOM縮醛,可以幾乎定量的收率得到中間體3131使用RuO4/NaIO4進行氧化裂解,可以18%的收率得到32和73%的收率得到3332很容易在I2/K2CO3條件下轉化為33,收率為91%。33使用NaBH4 進行一鍋法立體選擇性還原,再使用NaOH(1 M)裂解苯甲酰基,然后加入稀AcOH可促進內酯化,可以83%的收率得到3434在IBX和MPO條件下進行氧化,可以31%的收率得到35。同時,作者發現,使用DMP進行氧化,然后使用無水HCl和PhSeCl處理,可生成相應的α-苯基硒化物,再暴露于H2O2后,可以三步75%的收率得到3535在PPTS、Py、AC2O條件下反應,可以66%的收率得到3636在Ph3COOH/DBU條件下進行環氧化反應,可以57%的收率得到環氧化物中間體66的THF/HMPA(4:1)溶液中加入EtCO2tBu/LDA后(59%的收率),再使用CSA進行催化開環內酯化,可以89%的收率得到內酯3737在DMDO、Acetone/H2O條件下進行立體選擇性環氧化,隨后Br2/NaOAc條件下進行氧化,可以兩步57%的總收率得到中間體3838在MeOH/K2CO3條件下進行脫保護,可以95%的收率得到(±)-Ginkgolide C(3)。

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(圖片來源:J. Am. Chem. Soc.

總結

加拿大渥太華大學Louis Barriault課題組報道了Ginkgolide C(3的首次全合成,共涉及26步反應。同時,通過對中間體28的不同衍生化,分別實現了Ginkgolides A(1)和(2的形式合成,這也是迄今為止完成Ginkgolides的最短合成路線。


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