番木鳖碱的17条全合成路线解析(1)

番木鳖碱(Strychnine)是广为人知的生物碱之一,有剧毒——50mg便足以使致命——虽然自从1818年被发现后,番木鳖碱被认为具有包括增加食欲,强健骨骼肌肉,增强记忆力,治疗蛇咬伤等多种功效,事实上它最大的用途则是一种毒药。

番木鳖碱具有一个季碳中心以及六个不对称碳原子,拥有七个环,并包括拥挤的CDE伞形环,给合成带来了极大的挑战。迄今为止的十七条合成路线都基于两个中间体的转化:异马钱子碱(2)或Wieland -Gumlich醛(3)。
在Prelog等人的研究中,番木鳖碱和异番木鳖碱(2)在碱性条件下通过氧烯环的裂解和重整达到平衡。然而,这个平衡以大约3:1的比例偏向开环异构体。因此,从异番木鳖碱中得到的番木鳖碱的最高收率是28%。从这个角度来看,Wieland -Gumlich醛的路线似乎是一种更高效的合成选择。
番木鳖碱最早的合成是Woodward在1954年完成的,在全合成历史上有着里程碑的意义。这一路线采用了含有AB环的底物,用Dieckmann缩合构建E环,再借助一步类似于Pictet–Spengler反应的环化构建G环,事实上,底物中的苯环在合成过程中被切断,成了GEF环的一部分。
E环的构建颇有戏剧性,如果直接采用甲醇钠进行Dieckmann环化,那么将会直接芳构化,得到的咔唑环系相当稳定以至于无法进行后续转化。Woodward将这种副反应归因于芳基磺酰基取代基对α-氨基酯的离去能力的提升。通过将磺胺转化为乙酰胺,使得在酰胺异构化之后,顺利完成Dieckmann缩合形成E环。
值得一提的是最后一步的重排,三级烯丙醇在溴化氢处理下变成烯丙基溴,再在剧烈条件下水解,得到重排的Z-烯丙醇。
Woodward对于番木鳖碱的合成是极具前瞻性的,体现了很多现代全合成的思路,这一工作极其艰巨以至于番木鳖碱的第二条合成路线在40年后才被完成。
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