全合成:(−)-kingianin F

引言

通讯作者是上海复旦大学分子合成与识别科学中心的陆平研究员,一作为其博士研究生颜鹏

该文章介绍了他们开发的以3-甲氧羰基环丁烯酮作为活性亲双烯体,使用手性恶唑硼盐催化不对称Diels-Alder反应的研究成果,并且将该成果用于(−)-kingianin F的全合成

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 简介

Diels-Alder反应作为非常经典的早期人名反应,在有机化学领域应用广泛,迄今仍然在合成领域中占据着无可替代的地位。

但是,早期的Diels-Alder反应通常关注的是反应可行性问题。随着研究的进行和深入,人们对反应的调控要求越来越高,因此开发新的方法,实现特定的化合物的制备,尤其是特定手性构型化合物的合成,意义重大。

2010年,Danishefsky报道了环丁烯酮作为亲双烯体,使用Lewis酸催化进行的Diels-Alder反应。但是,该研究成果制备所得均为消旋体。

因此,陆平团队提出了以3-甲氧羰基环丁烯酮作为稳定的活性亲双烯体,进行对映选择性的Diles-Alder反应课题

作者选择3-甲氧羰基环丁烯酮主要基于以下几点:

1)该化合物较为稳定,2)反应活性高,3)易于制备

很容易进行克级规模的制备:

以3-羧基环丁酮为底物,通过四步反应,即可获得总收率54%的3-甲氧羰基环丁烯酮

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反应探索与适用性

作者以3-甲氧羰基环丁烯酮2和双烯体3为底物模型,进行期望D-A反应的探索:

图片来自 Angew. Chem. Int. Ed.

尝试了冯小明N,N-dioxide-metal催化剂,手性磷酸,手性钛化合物,结果表明这些催化剂作用下,期望Diels-Alder反应转化率低。当尝试恶唑硼烷类型催化剂时候,发现该反应的非对映选择性可以高达>20:1,并且可以获得中等收率的环合产物。进一步筛选相关催化剂,结果发现手性恶唑硼盐催化剂Cat-2给出最好的结果,虽然收率仍为中等57%,但是ee值从中等提高到优秀的93%。

随后,将该方法应用于不同的双烯体:

图片来自 Angew. Chem. Int. Ed.

结果表明该方法对于环内双烯和环外双烯,都是适应性良好的,所有结果均能给出极好的对映选择性。

不过,这里没有展示较大位阻的双烯体,这是该方法较为遗憾的一点吧

接下来,对于亲双烯体的环丁烯酮,作者也做了研究:

图片来自 Angew. Chem. Int. Ed.

由于环丁烯酮变化不大,仅是反应位点远端的酯基进行了变换,故对反应影响也较小,结果反应收率和对映选择性都很优秀。不过,在这些探索中,作者进一步研究了双烯体的适用范围,底物的适用范围得到了拓展。

随后,作者还对制备得到的化合物进行衍生化研究:

结果表明所制备得到的化合物,可以很好地进行转化,制备得到相应的高对映选择性的目标化合物。

3
(−)-kingianin F

作者以该方法制备得到的ent-6f为起始物,进行目标化合物(−)-kingianin F的全合成:

图片来自 Angew. Chem. Int. Ed.

第一步通过原位生成的锌烯醇体,与芳基苄溴进行选择性烷基化,得到单一构型的烷基酮20
随后水解、缩合制备相应的酰胺21,接着光诱导脱羧,得到酮22
接着进行Horner-Wadsworth-Emmons反应,以2:1的选择性,96%的收率制备得到相应的不饱和羧酸酯23
作者通过CuH/(S)-DTBM-Segphos选择性氢化,收率高达99%,并且非对映选择达到12:1。羧酸酯24经过锂铝氢还原为相应的醇,环内双键溴化再脱除,转化为环己二烯醇25,三步收率48%。
化合物25进行一个自身的Diels-Alder反应,再氧化成相应的羧酸后,与胺进行缩合转化为酰胺,即可完成(−)-kingianin F的全合成。

评述

在这篇文章中,作者开发了一种高效的对映选择性Diels-Alder反应,该反应双烯体适用范围广泛。

并且,通过该方法制备得到的化合物,可以进一步衍生化,表明该方法具有良好的实用性。同时,作者还用该方法开发得到的化合物,完成了天然化合物(−)-kingianin F的全合成

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