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中国科学院昆明植物研究所完成虎皮楠生物碱(-)-Daphenylline的催化不对称全合成

文章来源:植物化学与西部植物资源持续利用国家重点实验室  |  发布时间:2024-01-09  |  作者:武秉路  |  浏览次数:  |  【打印】 【关闭

 

  近日,中国科学院昆明植物研究所杨玉荣研究员团队在国际著名期刊《美国化学会志》(J. Am. Chem. Soc.)发表了题为Enantioselective Total Synthesis of (-)-Daphenylline的研究论文,报道了从简单易得原料出发,只需14步反应即可实现复杂虎皮楠生物碱(-)-Daphenylline不对称合成路线。

  虎皮楠生物碱(Daphniphyllum alkaloids)由于其高度复杂的化学结构和优良的生物活性(抗肿瘤、抗HIV、抗氧化等),长期吸引合成化学家的研究兴趣。上世纪80年代美国化学家Heathcock曾作出过系统性和开创性的合成研究,随着更多结构新奇的天然产物不断被发现,近十余年,虎皮楠生物碱受到国内外合成化学家的空前高度关注,涌现出一批优秀的研究成果。值得一提的是,中国全合成化学家,以上海有机所李昂研究员为杰出代表的多个国内研究组均在此领域作出了国际一流的研究工作。

  (-)-Daphenylline是由中国科学院昆明植物研究所郝小江院士团队2009从长序虎皮楠中分离得到含有迄今为止唯一一个具有苯环6/6/6/5/7/5六环稠合的虎皮楠生物碱,分子中具有氮杂二环[3.3.1]壬烷结构单元,6个手性中心,其中一个是全碳的季碳中心。如何快速构建其骨架并精确控制手性中心,成为了该生物碱全合成工作的主要难点。2013年,中国科学院上海有机化学研究所李昂研究员团队利用电环化为关键,首次完成了daphenylline的全合成。随后,该明星分子陆续被Fukuyama、翟宏斌、邱发洋、陆海华四个国内外研究组报道过全合成,李昂和邱发洋两个研究组更是运用不同策略两度报道该天然产物全合成。

  基于近年来在运用铱催化不对称烯丙基化反应进行复杂天然产物全合成研究兴趣(J. Am. Chem. Soc. 2021, 20622; J. Am. Chem. Soc. 2017, 3364; J. Am. Chem. Soc. 2016, 2560; Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 4044)杨玉荣研究员团队以廉价易得的乙烯基苯甲醇作为起始原料,创造性地运用Carreira铱胺双元催化不对称烯丙基化快速构建连续两个叔碳手性中心,随后运用Wickens的光催化烯烃的自由基氢羧化反应、铜催化羰基胺化关键反应,6步快速合成桥头烯丙基胺中间体。该桥头烯丙基胺与炔酸缩合生成的酰胺在巧妙运用钯催化的还原Heck反应,或者Krische的铑催化还原1,6-炔环化反应后高效构建起复杂四环结构,立体专一性控制其季碳手性中心。随后,通过一锅三反应,迅速实现分子内傅克酰基化反应羧酸前体的合成经过分子内傅克酰基化得到五环骨架;再次利用Wickens的光催化烯烃转化成羧酸和分子内傅克酰基化反应,构建环化合物,最后经过一锅彻底还原反应,简洁高效完成(-)-daphenylline的不对称合成。该工作体现了作者在天然产物合成的创新思维,研究中所发展的合成策略将为更多的复杂天然产物合成研究奠定基础。

 

虎皮楠生物碱(-)-Daphenylline的关键合成策略

  中国科学院昆明植物研究所博士研究生武秉路、姚建能博士为该论文的共同第一作者,杨玉荣研究员为本文的唯一通讯作者,研究得到国家自然科学基金区域创新发展联合基金重点项目(U23A2082)和云南省兴滇英才支持计划云岭学者人才专项的资助。

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(责任编辑:李雪)

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