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【全合成】(–)-Ambiguine P

简介

今天,我们一起学习Richmond教授的一篇全合成:天然化合物五元稠环(–)-Ambiguine P 的全合成
这是该类型化合物的首次全合成报道,该合成的挑战在于,以吲哚为母核,进行多烷基化和五个稠合多元环的构建。

合成的关键步骤有:通过Nicholas反应在C2位进行烷基化,构建出七元环;还通过酰胺导向在C12构建季碳中心。
该成果发表在JACS

天然化合物Ambiguine家族成员众多,除了包括A(1)和H(2)在内的四个成员(这四个Ambiguine系列化合物仅有四个多元环),其他Ambiguine化合物都含有五个稠合的多元化结构,并且有一个极具特征的七元环结构。

早在1992年,人们从Fischerella ambigua中分离得到ambiguine化合物,这些具有独特结构的化合物引起人们研究兴趣。研究表明,这些化合物具有广谱生物活性,包括antimicrobial, antifungal, insecticidal, anticancer, and phytotoxicity.

迄今为止,多环的ambiguines(3-11)还没有全合成报道。Baran团队在2007年、Maji团队在2018年分别完成了四环ambiguine H (2)的全合成

作者,现在报道 (–)-ambiguine P (11)的全合成

逆合成分析

目标化合物可以通过共同的中间体14,经过氧化和氯化操作,完成最终产物(–)-Ambiguine P的制备

中间体14的烯烃可以由醛15经过一个Wittig反应转化得到,另外,腈基经历一个异腈重排,即可实现化合物腈醛15到烯烃异腈14的转化

化合物15的腈基可以由酰胺脱水得到,而醛基是由直接的官能团化获得

酰胺16可以通过前体17经历一个Nicholas 反应制备

钴化合物17是由炔醇18转化而来

化合物18最终可以切分为三个简单的片段,即:(S)-Carvone、吲哚和TMS保护的炔醇19

在合成过程中,最具有挑战性的在于,C12位进行非对映选择性的官能团化;这个位置的立体选择性,通过C15位置的顺式立体构型导向

合成解析

作者根据逆合成分析结果,开始进行全合成研究

作者根据Baran报道的方法,使用Cu(II)辅助氧化偶联的方法,在吲哚20的C3位进行官能团化,引入(S)-carvone21,得到吲哚衍生物22

随后,炔丙醇19对烯酮进行1,2-加成,再经历一个Babler-Dauben氧化转化过程,以两步收率44%制备得到所需的烯酮炔醇18

接下来,在八碳基合钴存在下,经过三氟化硼乙醚处理,高效低实现七元环的构建,转化得到钴化合物23;该化合物经三氯化铝处理,发生分子内F-C烷基化,得到期望的五元稠环化合物17

接下来,作者使用Nagata试剂(Et2AlCN)对烯酮进行共轭加成,引入氰基,这在后续反应中可以作为导向基团,同时可以进一步实现异腈的转化;通过三丁基氢化锡还原,脱去二钴,得到烯烃24

目标化合物的全合成

作者从Carvone出发,经过七步反应,实现了五元稠环化合物24的克级合成。随后,开始探索C12季碳的构建

根据Fürst–Plattner选择性,在C12位进行a-乙烯基化,将会生成反式的乙烯基取代产物,但是这是非预期产物,为此,作者考虑以氰基为导向基团。Rh(I)催化的氰基氢化,获得化合物2516的混合,在碱性条件下,与原甲酸三甲酯反应,转化为半缩氨基醚,自此可以获得所需构型的C12季碳中心,接着使用硼氢化钠还原酮,得到醇26

使用三氟甲磺酸酐处理,化合物26发生开环,生成腈醛27;接着采用Barton-McCombie脱氧反应,脱去羟基,制备得到醛15

随后,探索乙烯基化和腈水解,发现这两个转化可以在一步反应中实现:首先,使用TMSCH2Li处理醛15,生成仲醇,再加入PPTS,在微波作用下,仲醇与酰胺发生环化缩合;随后,使用TBAF脱去TMS基团,生成酰胺和乙烯基。接下来,需要将C11位的酰胺转化为异腈,这是ambiguine化合物中存在的主要官能团

通过高价碘辅助的Hofman酰胺降级,以39%的收率制备得到期望的叔胺30;接着进行甲酰化-脱水,可以转化得到五环异腈14

使用叔丁醇钾在DMSO中处理异腈14,经过微波反应,消除得到共轭烯烃32

最后,使用二氧化矽选择性对烯丙基位进行氧化反应,即可制备得到ambiguine P(11),非对应选项为1.5:1。同时,该反应中,还会发生过氧化-脱水副反应,得到芳环化化合物33


评述

总体而言,作者从C3官能团化的吲哚22出发,经过20多步线性合成步骤,完成了结构复杂的多元稠环化合物ambiguine的全合成。作者通过连续的烷基化,快速构建了所需的五环稠合多元环母核,还以酰胺为导向实现了C12位的立体中心。经过这些新颖的合成方法,实现了目标化合物(–)-Ambiguine P 的首次全合成



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