每周一个全合成(3)

说到五环,你最先想到的是什么?
(−)-AmbiguineP是一种五环化合物,它是Ambiguine类生物碱的一种,这类生物碱的骨架大多都有五个中环(AmbiguineE和I含有环氧,A和H含有烯烃复分解的前体),当然不是嵌套起来的,由于采取了并环构象,立体化学就显得相当重要。

尽管之前报道了许多尝试,但五环Ambiguine的合成之前尚不成功。另一方面,Baran团队和Maji团队分别于2007年和2018年成功地合成了四环AmbiguineH。而在五环Ambiguine中的七元E环,产生了一个额外的合成挑战。

下面来看逆合成分析~(温馨提示:请横屏观看)
在制备五环Ambiguine时必须考虑的关键合成挑战,在于C12的非对映选择性α-官能团化反应,这种α-官能团化的立体化学结果由C15的立体化学决定,这会导致顺式排列的立体两个氮原子,而在我们的情况下,反式排列也是必需的。可以使用酰胺基的定向α功能化来克服这一问题。
一个很好的设想是,通过后期氧化和/或氯化作用,AmbiguineP和相关的五环同系物可以从常见的中间体14中产生。五环中间体14可从15获得,在正向意义上,需要甲酰基的烯烃化和角腈基到异腈基的转化。以16的一级酰胺为导向基团,在15中安装C12四元中心。
为了获得16的五环核,我们使用依次的吲哚C3、C2和C4功能化,最终允许使用现成的起始材料(参见16→19+20+21)。值得注意的是,为了产生五环骨架中的七元环,将在18的C2处使用八羰基合二钴介导的Nicholas烷基化,然后在C4处使用Friedel-Crafts环化来构建C环。
底物22的构建是利用铜Ⅱ配合物引导的吲哚-3-官能团化得到的,反应具有相当好的立体选择性。
首先,利用炔基负离子对羰基进行加成,接着,PCC完成了对烯丙基叔醇的一个典型氧化,使得羰基位置发生移动。接着,Co配合物进行环化反应(参见每周一个人名反应),得到七元环的关环产物。

羟基与硫代羰基二咪唑缩合后,产生的硫碳酸酯在AIBN(偶氮二异丁腈,自由基引发剂)的作用下,与三丁基氢化锡进行自由基还原,除去羟基得到15(这个反应被称为Barton−McCombie脱羟基反应)。15在TMSCH2Li作用下得到的二级醇,于酸性条件下,微波催化氰基加成得到28。氟离子供体TBAF(四正丁基氟化铵)处理28时发生消除产生双键与酰胺基,主要利用的是氟离子和硅原子的极强亲核性。下一步中,利用高价碘介导的Hofmann重排得到目标胺,其副产物主要为吲哚环进攻正电性N得到的内酰胺31。下一步对氨基进行甲酰化脱水产生异腈,之后在碱性条件下消除产生双键。最后用二氧化硒处理32发生α-羟基化,以28%的产率(非对映异构体比例仅为1.5:1)得到产物P(11)。

在28→29的过程中,还有阳离子型碎片化的路径:
下面这个碎片化过程是不是有点眼熟?在反常Beckmann重排中,如果迁移化学键所连的是一个季碳中心,很容易发生裂解。同样,这里则利用三氟甲磺酸的离去性能,完成了碎片化。

References:
[1]Baran, P. S.; Richter, J. M. Direct coupling of indoles with carbonyl compounds: short, enantioselective, gram-scale synthetic entry into the hapalindole and fischerindole alkaloid families. J. Am.Chem. Soc. 2004, 126, 7450.
[2]Richter, J. M.; Ishihara, Y.; Masuda,T.; Whitefield, B. W.; Llamas, T.; Pohjakallio, A.; Baran, P. S.Enantiospecific total synthesis of the hapalindoles, fischerindoles, andwelwitindolinones via a redox economic approach. J. Am. Chem. Soc.2008, 130, 17938.
[3]Rebecca E. Johnson,Hwisoo Ree, Marco Hartmann, Laura Lang,Shota Sawano,and Richmond Sarpong;Total Synthesis of Pentacyclic (−)-Ambiguine P Using Sequential Indole Functionalizations.
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