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“一個到四個”,Scabrolide B的全合成及其向其它三個天然產物的轉化

來源:化學加原創      2024-09-18
導讀:最近,化學家們發現降西松烷類(norcembranoids)化合物Scabrolides A和B具有明顯不同的碳三環骨架。因此,合成Scabrolide A的路線不能擴展到其衍生化天然產物的合成。近日,德國馬克斯普朗克煤炭研究所Alois Fu?rstner課題組設計了一種新型的方法,該方法依賴于酮的分子內烯基化,在橋頭烯酮位點形成空間擁堵的中心環庚烯環。通過鑭系元素催化的Mukaiyama-Michael加成反應構建所需的環化前體。然后,通過烯酮的烯丙基重排/氧化來引入不協調(dissonant)的1,4-氧合模式,然后進行同面(suprafacial)上1,3-轉位反應。合成的Scabrolide B通過脫水轉化為Sinuscalide C,并通過堿介導的異構化/oxa-Michael加成轉化為Ineleganolide,這具有潛在的生物合成意義。在堿性條件下,后者通過復雜的仿生串聯反應可轉化為Horiolide。文章鏈接DOI:10.1021/jacs.4c09467

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(圖片來源:J. Am. Chem. Soc.


正文

Scabrolide A(1)是一種有趣的降西松烷類化合物,來源于Sinularia屬的軟珊瑚。利用了早期的生物合成考慮,1是通過雙鍵異構化從Scabrolide B(2)中衍生出來的(Figure 1)。雖然這種轉化可以幾乎定量的收率實現,但作者注意到了一個令人困惑的不一致:合成1與Scarrolide A完全對應,但其前體2與推測的Scarrolid B根本不匹配。基于DFT計算研究發現,作者對Scarrolid B(2)的結構進行了修訂,重新定義為Scarrolid B(3)。天然產物Scabrolide B(3)與Scabrolide A(1)的顯著不同之處在于,它具有6?7?5而不是7?6?5的碳三環骨架。因此,它與Sinuscalide C(4)及其脫水子類密切相關,也與Fragilolide A(5)密切相關,其中C3酮被還原。除了這種結構差異之外,13的C12立體中心具有相反的構型,從而能夠將Scabrolide B(3)與Inelenolide(6)區分開來。化學加_合成化學產業資源聚合服務平臺,歡迎下載化學加APP關注。

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(圖片來源:J. Am. Chem. Soc.

最初,作者對Scabrolide A(1)的合成路線進行一些調整,其也可能合成Scabrolide B(3)。具體來說,1的中心六元環是通過閉環復分解(RCM)構建。將所得烯烴化合物8進行羥基導向環氧化,然后進行堿誘導開環,以實現不協調的1,4-二氧化模式(Scheme 1A)。通過上述幾個步驟,可將化合物10轉化為目標產物。然而,這種策略不能延伸到Scabrolide B的合成(Scheme 1B)。雖然二烯化合物11能夠順利進行了閉環,但在12參與的羥基導向環氧化反應均失敗。同時,化合物13通過RCM制備化合物14的嘗試也未能成功。因此,作者進行了相關的逆合成分析(Scheme 1C)。首先,Scabrolide B(3)可由砌塊A通過分子內烯醇化烯基化/氧化制備。其次,砌塊A可由環化前體B制備。此外,環化前體B可由內酯化合物C與烯酮D通過Michael加成制備。

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(圖片來源:J. Am. Chem. Soc.

砌塊19的合成(Scheme 2)。以環己烯酮(15)與硼酸酯(16)為底物,通過不對稱銠催化1,4-加成反應,可以87%的收率得到中間體17,ee為94%。其次,使用位阻大的LiTMP進行脫質子化后,再使用TMSCl進行淬滅,生成硅基烯醇醚18作為主要異構體(rr ≥ 5:1,無需分離)。隨后,以Pd2(dba)3為催化劑,碳酸二烯丙酯為終端氧化劑,無需任何額外配體,可直接進行Saegusa-型氧化反應,可以兩步56%的總收率得到(R)-Norcarvone砌塊19

砌塊23的合成(Scheme 2)。以(R)-芳樟醇為底物,按照文獻的工藝(J. Am. Chem. Soc. 2022144, 1528; Chem. Rev. 2017117, 11753.),可制備中間體21。中間體21在HF·Py/THF與TMSOTf/Et3N/THF條件下進行保護基團替換,可以兩步84%的總收率合成中間體22。中間體22通過進一步的臭氧化與Stork-Zhao烯基化反應,可以兩步69%的總收率得到Z-烯基碘化物中間體23

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(圖片來源:J. Am. Chem. Soc.

Scarrolid B(3)和Sinuscalide C(4)的全合成(Scheme 3)。以砌塊19和砌塊23為底物,在La(OTf)3/TMP/TIPSOTf條件下進行Mukaiyama-Michael加成反應,并在TBAF/THF條件下進行硅基烯醇醚的選擇性斷裂,可以兩步70%的總收率合成中間體25。同時,通過X-射線單晶衍射分析,作者對位阻較大的C12-C13鍵上新形成的立體中心進行了確證(Figure 2)。通過對反應條件的大量嘗試后發現,中間體25在2,6-二異丙基苯酚(27)/tBuOK/ Pd(PPh3)4條件下進行環化反應,可生成三環烯酮中間體28(收率約60%)和二聚體副產物29(收率為29%),無需進行進一步的分離。通過對反應條件的大量優化后發現,上述的混合物2829在O2/P(OMe)3/ DBU條件下進行烯丙基重排/氧化反應,可以兩步39%的總收率合成單一的非對映異構體30。中間體30在MeReO3條件下進行1,3-烯丙基重排反應,可以52%的收率得到中間體31。中間體31在MnO2/CH2Cl2條件下進行氧化反應,可以51%的收率得到(?)-3。同時,通過X-射線衍射分析,進一步證明了(?)-3結構的正確性(Figure 3)。(?)-3在Burgess試劑存在下進行脫水反應,可以74%的收率得到Sinuscalide C(4),表征數據和文獻報道的一致。

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(圖片來源:J. Am. Chem. Soc.

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(圖片來源:J. Am. Chem. Soc.

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(圖片來源:J. Am. Chem. Soc.

Ineleganolide(6)和Horiolide(34)的全合成(Scheme 4)。通過對反應條件的大量嘗試后發現,以(?)-3為底物,在Et3N/MeOH/MeCN條件下進行串聯反應,包括C8?OH基團在烯酮上的oxa-Michael加成反應和C12立體中心的差向異構化,可以20%的收率得到Ineleganolide(6)。Ineleganolide(6)通過進一步的retro-oxa-Michael反應,得到中間體3232接著發生retro-aldol反應,得到中間體3333再發生Michael加成,可以25%的收率得到Horiolide(34)。

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(圖片來源:J. Am. Chem. Soc.


總結

德國馬克斯普朗克煤炭研究所Alois Fu?rstner課題組報道了通過19步(最長線性序列)首次實現了Scabrolide B3)的全合成,其可進一步轉化為Sinuscalide C4)、Ineleganolide6)和Horiolide34)。成功的關鍵是一種利用幾乎對稱的酮進行具有挑戰性的分子內烯基化,這使得具有橋頭烯烴的位阻大的七元環得以形成。雖然這種反應可以說是全新的,但顯然具有很大的潛力。同樣重要的是,Scabrolide B成功轉化為Ineleganolide可能會模擬這些具有象征意義的海洋降西松烷類化合物之間的生源轉化,值得進一步研究。

文獻詳情:

Total Synthesis of the Norcembranoid Scabrolide B and Its Transformation into Sinuscalide C, Ineleganolide, and Horiolide. 
Davy S. Lin, Georg Sp?th, Zhanchao Meng, Lianne H. E. Wieske, Christophe Fare?s, Alois Fu?rstner*. 
J. Am. Chem. Soc. 2024
https://doi.org/10.1021/jacs.4c09467

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