巖沙海葵毒素的全合成

2021-03-01 化學與生物的碰撞

    下面我們來看看巖沙海葵毒素的二維核磁共振氫譜(COSY),其中偏離對角線的點標示出H-H耦合,在化學位移δ=6.1-6.3出現了較弱的共振峰,這是由於C74和C76的E-E構象產生的,下圖虛線框中標出了這個存在異構的雙鍵:

    化學位移值分布在3-5的核磁共振信號主要來自於醚鍵的α-氫,而1左右的信號主要由亞甲基提供。

    這類複雜的分子當然要採用匯聚式合成了,如果採用線形合成的話將極大的降低效率。下圖示意地給出了該合成路線中採用的流程——僅代表骨架的連結次序。各個數字代表的中間體將在下文給出。

        我們從分子的左下角開始合成,由前體1經過Swern氧化得到的醛與前體2產生的ylide發生Wittig反應,得到烯烴(應該是以順式為主的),不過後續的催化氫化破壞了立體異構,得到中間體3。

    中間體3經過甲磺醯氯處理,轉化為甲磺酸酯,在碘化鈉-丁酮處理,得到碘代產物,這個反應稱為Finkelstein反應。而前體4在Swern氧化後,與3的ylide發生Wittig反應,得到烯烴。

    烯烴經過氫化,完成5的骨架構建。在PPTS/MeOH條件脫去THP(四氫吡喃)保護基,再用PPTS/丙酮加上縮酮的保護基——在前一步PPTS-MeOH打開了縮酮。(PPTS,吡啶對甲苯磺酸鹽)

    5中的羥基進行Swern氧化,與碘代烴6在Ni(II)/Cr(II)催化下發生偶聯。用乙酸酐-DMAP封閉羥基,PPTS脫去鄰二醇的縮酮保護基。

    這樣我們就得到了Palytoxin的一個碎片7:

    8+9→10的反應還是之前看到的Swern+Wittig,10和前體11在二氯化鉻作用下發生偶聯,得到的羰基發生Wittig反應,轉化為亞甲基。用酸性條件除去末端醇羥基的保護基,這就得到了12。

    12利用Swern氧化變成醛,與有機硼鋰試劑反應,引入硼酸酯,接著在烯基硼酸/氫氧化鉈條件下與13發生偶聯,再用一個碳負離子進行磷酸酯基團的引入。得到另一個碎片14。

    14與7進行HWE縮合,得到雙鍵,至此,我們已經完成了巖沙海葵毒素骨架的構建。(舍友:就這有什麼難的?)

    下面我們看一下它的後續修飾。

    可以看到,分子中有很多之前引入的保護基,我們利用氧化脫去R4酸脫去醚和縮酮,TBAF脫去R3,可以得到脫保護的Palytoxin(說得輕巧……)。接著把得到的羧酸(在圖片的最左邊)進行醯胺化,這就產生了目標產物:Palytoxin Amide。

    所以,下次看到這個表情包,知道該回復什麼了嗎?

    想要學習更多關於合成的知識,可以參考《基礎有機合成反應》與《有機合成:策略與控制》,前者適合準備考研的本科生學習有機反應,後者更適合合成方向的研究生。

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