李志平課題組研究進(jìn)展——Clavilactone家族天然產(chǎn)物分子的全合成
Clavilactone家族天然產(chǎn)物分子的全合成
有機(jī)過氧化物是一類重要且較為特殊的化合物，與藥物設(shè)計(jì)、細(xì)胞損傷以及食品安全等方面關(guān)系密切，因而在制藥、生物化學(xué)以及食品化學(xué)領(lǐng)域備受重視。在有機(jī)合成化學(xué)中，有機(jī)過氧化物是一類高效的氧化劑，用于各類氧化反應(yīng)。但是，利用該類化合物作為反應(yīng)底物的研究工作非常少，主要原因是缺少合成帶有官能團(tuán)的有機(jī)過氧化物的合成方法。
2011年，李志平課題組首次實(shí)現(xiàn)了烯烴、醛、過氧化物的三分子偶聯(lián)反應(yīng)，鐵催化烯烴羰基化-過氧化反應(yīng)，合成得到一系列帶有多官能團(tuán)的β-羰基過氧化合物（圖1，J. Am. Chem. Soc.?2011,?133, 10756-10759;?Tetrahedron Lett.?2013,?54, 6337-6340）。鐵催化烯烴羰基化-過氧化反應(yīng)具有高效、高選擇性的特點(diǎn)，并可以用于克級(jí)制備β-羰基過氧化合物。
圖1：鐵催化烯烴羰基化-過氧化反應(yīng)
在有機(jī)胺，例如，四氫吡咯和DBU等，作為催化劑的條件下，β-羰基過氧化合物可以高效、高非對(duì)映選擇性地轉(zhuǎn)化為多官能團(tuán)環(huán)氧乙烷衍生物；順式-二羰基環(huán)氧乙烷產(chǎn)物與還原試劑或者格氏試劑反應(yīng)，可以高效、立體專一性地發(fā)生內(nèi)酯化反應(yīng)，得到一系列環(huán)氧并環(huán)丁內(nèi)酯衍生物（圖2，Chem. Asian J.?2013, 8,?359-363）。該研究成果實(shí)現(xiàn)了多取代環(huán)氧乙烷的高效、高選擇性合成，成為選擇性構(gòu)建環(huán)氧并環(huán)丁內(nèi)酯骨架的新方法。
圖2：多取代環(huán)氧乙烷和環(huán)氧并丁內(nèi)酯的合成
Clavilactone是20世紀(jì)90年代后陸續(xù)從蘑菇中分離得到的一類新的天然產(chǎn)物分子。研究表明，clavilactone家族化合物具有良好的抗菌等生物活性，因而吸引了有機(jī)合成化學(xué)家圍繞該家族的天然產(chǎn)物開展合成研究。李志平教授課題組基于他們?cè)谶^氧化合物合成和轉(zhuǎn)化中所取得的研究結(jié)果，成功地實(shí)現(xiàn)了(±) clavilactone A和(±) clavilactone B的全合成，同時(shí)還首次完成了文獻(xiàn)報(bào)道結(jié)構(gòu)(±) clavilactone D的全合成工作，并指出了分離文獻(xiàn)中的結(jié)構(gòu)錯(cuò)誤（圖3，Angew. Chem. Int. Ed.?2014,?53, 4164-4167）。該研究成果實(shí)現(xiàn)了多個(gè)天然產(chǎn)物分子clavilactones的全合成，該具有普適性的合成策略為實(shí)現(xiàn)該家族以及具有環(huán)氧并環(huán)丁內(nèi)酯骨架天然產(chǎn)物的全合成奠定了基礎(chǔ)。
圖3：Clavilactone A & B類天然產(chǎn)物分子的全合成
在前面研究工作的基礎(chǔ)上，李志平教授課題組繼續(xù)探索clavilactone D的真實(shí)結(jié)構(gòu)。原始分離文獻(xiàn) (Phytochemistry?2000,?53, 1039-1041) 采用化學(xué)電離法測定分子量，CIMS (CH4) m/z 302 [M+]，得到的302實(shí)際上是分子離子峰+氫質(zhì)子。作者認(rèn)為產(chǎn)物的分子量就是302，實(shí)際上是301。我們課題組前面合成的建議的clavilactone D分子量是302 (Angew. Chem. Int. Ed.?2014,?53, 4164-4167), 進(jìn)一步通過核磁數(shù)據(jù)分析對(duì)比，我們推測-NH2?取代-OH取代的可能性較大，于是進(jìn)行了相關(guān)的合成及修正工作。結(jié)構(gòu)修正結(jié)果表明：天然的clavilactone D 是3-NH2?取代而非2-OH取代，修正結(jié)構(gòu)的clavilactone D 表征數(shù)據(jù)與原始分離文獻(xiàn)的數(shù)據(jù)完全一致。至此，李志平教授課題組完成了原始分離文獻(xiàn)中?(±) clavilactone D的全合成及結(jié)構(gòu)修正工作 (圖4，J. Org. Chem.?2017, DOI:?10.1021/acs.joc.7b00693)。
圖4：Clavilactone D的結(jié)構(gòu)修正
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