海兔毒素10关键合成子Dap的立体专一性合成*

高 亮， 梁兴勇， 邓丽敏， 杨劲松

(四川大学 华西药学院，四川 成都 610041)

海兔毒素10(D-10， Chart 1)是1987年美国Pettit小组从西印度洋软体动物海兔中分离得到一种高活性的抗癌活性肽，主要用于小细胞肺癌、卵巢癌、黑素瘤和前列腺等实体瘤的治疗，目前已进入Ⅱ期临床[1]。由于具有确切的作用机制及温和的毒性反应，D-10很有可能成为联合用药的首选[2～4]药物之一。

天然的D-10产量极小，而现有的合成方法和路线仅限于实验室规模，无法满足日益增长的需求。其根本原因在于无法高效立体选择性在合成D-10中最复杂的组分，即具有三个手性中心的Dolaproine(Dap)。传统合成Dap的方法主要有：(1)应用Reformatsky反应进行立体选择性的合成β-羟基羰基化合物[5]，通过引入空间位阻大的基团来控制2′-和3′-位手性[6]，或者利用Zr, Rh[7]等金属以及镧系元素，考察产物立体选择性，但结果均不理想，并且得到的四个异构体分离困难。(2)应用Baylis-Hillman反应[8]和Ru的催化作用[9]，但只能单独控制2′-位甲基构型，且仍是得到一对非对映异构体。(3)Walker等[10～12]应用Evans羟醛缩合反应进行了顺式“非Evans”体研究，通过TiCl4, SnCl4等路易斯酸，利用金属螯合作用控制手性，但仍不能得到单一的顺式产物。

D-10

Scheme1

本文在以上文献方法的基础上，设计以N-(叔丁氧羰基)-S-脯氨醛(4)和N-丙酰基-(3R,4S)-3-甲基-4-苯基-2-羰基噁唑啉(5)为原料，经羟醛缩合反应制备了高立体专一性、具有三个手性中心的(4S，5S，2′R，3′R，2″S)-3-[3′-(N-叔丁氧羰基-2″-吡咯烷基)-3′-羟基-2′-甲基丙基)]-4-甲基-5-苯基-2-羰基噁唑烷酮(6)； 6脱去手性辅基，甲基化3′-位羟基合成了D-10的关键合成子——(2S，3S，2′S)-3-(N-叔丁氧羰基-2′-吡咯烷基)-3-甲氧基-2-甲酸丙酸(8， Scheme 1)，其结构经1H NMR，13C NMR, IR和MS表征。

改进方法具有如下优点：(1)不需使用Ti, Sn等路易斯酸，通过一步反应便可制备三个手性中心的关键中间体6； (2)通过反应条件的优化，避免了难分离异构体的生成，产物单一，不仅具有高立体选择性，同时具有高对映选择性；(3)合成路线具有反应条件温和、操作安全、后处理方便、产率高、且手性辅基可回收利用，降低成本等特点，极大简化了Dap的合成，具有工业化大规模生产前景。

1 实验部分

1．1 仪器与试剂

PE 314型自动旋光仪；Varian INOVA 400型核磁共振仪(CDCl3为溶剂，TMS为内标)。

所用试剂均为化学纯；反应均在氮气保护下进行；反应容器和试剂经干燥处理。

1．2 合成

(1)3的合成

在反应瓶中加入1 145 g(700 mmol)的THF(1 L)溶液,搅拌下于0 ℃缓慢滴加1 mol·L-1硼烷的四氢呋喃溶液 (1.35 L)，滴毕，于0 ℃反应2 h;于室温反应1 h(TLC监测)。加水(2 L)终止反应，用乙酸乙酯(1.5 L)萃取，合并有机相，依次用饱和碳酸钠、水和饱和食盐水洗涤，无水硫酸钠干燥，浓缩得无色液状液体3，收率85%。

(2)4的合成

(3)5的合成

在反应瓶中加入2 100 g(560 mmol)的THF(1.60 L)溶液，搅拌下于-75 ℃缓慢滴加2.06 mol·L-1丁基锂的己烷溶液(270 mL)，滴毕，加入丙酰氯55 mL,于-75 ℃反应30 min;于-60 ℃反应2 h(TLC监测)。加入饱和氯化铵溶液(400 mL)终止反应，浓缩后用二氯甲烷萃取。合并萃取液，依次用1 mol·L-1NaOH溶液、饱和食盐水洗涤，无水硫酸钠干燥，浓缩得淡黄色油状液体5，收率95%；1H NMRδ： 7.47～7.38(m, 5H, PhH), 5.85(d, 1H, CHPh), 4.84～4.77(m, 1H, CHCH3), 2.90～2.84(m, 2H, CH2), 1.06(t, 3H, CH2CH3), 0.76(d, 3H, CHCH3)。

(4)6的合成

(5) 7的合成

在反应瓶中加入6103 g(240 mmol)和THF/H2O(1.35 L/0.33 L)，搅拌下于3 ℃加入30%H2O297 mL， LiOH 18.5 g(770 mmol)的水(500 mL)溶液。冰浴冷却下反应5 h后加入Na2SO3120 g(950 mmol)的水(700 mL)溶液，于室温反应16 h(TLC监测)。用二氯甲烷洗涤,二氯甲烷浓缩回收原料2;水层用0.44 mol·L-1HCl中和至pH 3后用乙酸乙萃取，合并有机层，浓缩后溶于5%NaHCO3；水层用二氯甲烷洗涤后用3 mol·L-1HCl调至pH 3;水层用乙酸乙酯萃取，合并有机层，用无水硫酸钠干燥层，浓缩得无色油状液体7，收率100%；1H NMRδ： 4.02～3.86(m, 1H, 6-H)， 3.84～3.76(m, 1H, NCH), 3.57～3.50(m, 1H, 5a-H), 3.27～3.40(m, 1H, 5b-H), 2.56～2.52(m, 1H, 2′-H), 1.96～1.72(m, 4H, 3,4-H), 1.48(s, 9H, CH3in Boc), 1.28(d, 3H, CHCH3)。

(6) 8的合成

Scheme2

Scheme 3

Scheme4

2 结果与讨论

2.1 4的合成方法改进及1H NMR分析

用文献[6]方法(SO3·Py， Et3N， DMS)合成4时，操作繁琐，反应温度难以掌控(15 ℃～17 ℃反应40 min， 7 ℃～8 ℃反应2.5 h)，产率低(28%)，且产物纯化困难。实验中，我们尝试用PCC作氧化剂，室温下即可完成反应，产率提高至60%，且产物纯化简单，只需过硅胶短柱即可。

4的1H NMR显示有两套信号峰值，是因为酰胺键具有假双键的性质，造成同一化合物异化为两个旋转异构体(Scheme 2)。旋转异构体的比例与温度有关。当温度升至55 ℃[6]时，双信号合并。

2.2 6的合成及机理探讨

Et3N和Bu2BOTf的用量及加料顺序是立体选择性合成6的重要影响因素。当(Bu)2BOTf过量时，主要生成反式产物6′(6′，5和6的收率分别为53%， 38%和9%)；当Et3N略过量于Bu2BOTf时，反应以生成顺式产物6为主(6和6′的收率分别为75%， 5%)。文献[15]先加入Bu2BOTf再加入Et3N，反应则以生成非对映异构体6′为主(6和6′的收率分别为75%， 4%)。我们首先加入1.44 eq.Et3N，再加入1.25 eq Bu2BOTf，只得到6，体系干净，只需过硅胶短柱滤除色素，产率78%。我们推测其可能的反应机理如Scheme 3所示。当Bu2BOTf过量时，4与过量的Bu2BOTf形成开放而非闭合的过渡态9′，最终形成Evans型反式产物9′；当Et3N略过量时，过量的碱与未反应的路易斯酸结合，4只能和噁唑烷酮5与Bu2BOTf形成的中间体偶联，而苯基与甲基的存在阻碍了4向另一面进攻，因此脯氨酸环占据空间位阻较小的e键形成过渡态9，进而得到目标产物6。

2.3 2的合成改进

用文献[16]方法由7合成8时，会生成两个较难分离的副产物11和12(Scheme 4),产率分别为5.6%和5.3%)。我们发现温度稍高会产生一不容易分离的荧光杂质；温度太低则反应不易进行，并会产生一无法分离的杂质，所以严格控制0 ℃这一反应温度是提高8产率的关键。同时我们通过加大碘甲烷的用量(由13.2 eq.提高到18．0 eq.)，使得8的产率由最初的33%提高到65%，副产物仅有一个，且产率低于3%。

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