岩沙海葵毒素的全合成



下面我们来看看岩沙海葵毒素的二维核磁共振氢谱(COSY),其中偏离对角线的点标示出H-H耦合,在化学位移δ=6.1-6.3出现了较弱的共振峰,这是由于C74和C76的E-E构象产生的,下图虚线框中标出了这个存在异构的双键:


化学位移值分布在3-5的核磁共振信号主要来自于醚键的α-氢,而1左右的信号主要由亚甲基提供。
这类复杂的分子当然要采用汇聚式合成了,如果采用线形合成的话将极大的降低效率。下图示意地给出了该合成路线中采用的流程——仅代表骨架的链接次序。各个数字代表的中间体将在下文给出。

我们从分子的左下角开始合成,由前体1经过Swern氧化得到的醛与前体2产生的ylide发生Wittig反应,得到烯烃(应该是以顺式为主的),不过后续的催化氢化破坏了立体异构,得到中间体3。

中间体3经过甲磺酰氯处理,转化为甲磺酸酯,在碘化钠-丁酮处理,得到碘代产物,这个反应称为Finkelstein反应。而前体4在Swern氧化后,与3的ylide发生Wittig反应,得到烯烃。

烯烃经过氢化,完成5的骨架构建。在PPTS/MeOH条件脱去THP(四氢吡喃)保护基,再用PPTS/丙酮加上缩酮的保护基——在前一步PPTS-MeOH打开了缩酮。(PPTS,吡啶对甲苯磺酸盐)
5中的羟基进行Swern氧化,与碘代烃6在Ni(II)/Cr(II)催化下发生偶联。用乙酸酐-DMAP封闭羟基,PPTS脱去邻二醇的缩酮保护基。

这样我们就得到了Palytoxin的一个碎片7:

8+9→10的反应还是之前看到的Swern+Wittig,10和前体11在二氯化铬作用下发生偶联,得到的羰基发生Wittig反应,转化为亚甲基。用酸性条件除去末端醇羟基的保护基,这就得到了12。

12利用Swern氧化变成醛,与有机硼锂试剂反应,引入硼酸酯,接着在烯基硼酸/氢氧化铊条件下与13发生偶联,再用一个碳负离子进行磷酸酯基团的引入。得到另一个碎片14。
14与7进行HWE缩合,得到双键,至此,我们已经完成了岩沙海葵毒素骨架的构建。(舍友:就这有什么难的?)
下面我们看一下它的后续修饰。

可以看到,分子中有很多之前引入的保护基,我们利用氧化脱去R4酸脱去醚和缩酮,TBAF脱去R3,可以得到脱保护的Palytoxin(说得轻巧……)。接着把得到的羧酸(在图片的最左边)进行酰胺化,这就产生了目标产物:Palytoxin Amide。

所以,下次看到这个表情包,知道该回复什么了吗?

想要学习更多关于合成的知识,可以参考《基础有机合成反应》与《有机合成:策略与控制》,前者适合准备考研的本科生学习有机反应,后者更适合合成方向的研究生。