天然产物(+)-Balasubramide 的合成

李 骏，易鑫宇，定 力，林汉森

广东药学院药科学院，广州 510006

(+)-Balasubramide 是从芸香科黄皮属植物山黄皮叶［Clausena indica (Datz).Oliv.］的氯仿提取物中分离出来的一种八元内酰胺类化合物［1］，其绝对构型为5S，6R［2］(图1)。同时被分离出来的还有其生物合成前体(+)-prebalamide(图1)。研究表明，从黄皮叶中分离出来的其它内酰胺类化合物，如五元内酰胺类化合物黄皮酰胺(图1)，具有肝细胞保护作用［3-5］、神经保护作用［6，7］、抗细胞凋亡作用［8，9］、抑制细胞脂质过氧化和清除氧自由基作用［10，11］等多种药理活性，而八元内酰胺类化合物的生物活性却鲜有报道。作为新型先导物的(+)-balasubramide，其结构虽较为新颖，但由于其八元内酰胺的特殊结构以及含有两个手性中心，使其全合成有一定困难，因此，寻找一条简单、高效的合成路线，对化合物进行更进一步生物活性研究具有重要意义。

图1 (+)-Balasubramide、(+)-prebalamide 和(±)-黄皮酰胺的结构Fig.1 Chemical structure of (+)-balasubramide，(+)-prebalamide and (±)-clausenamide

目前，关于(-)-balasubramide 的合成有3 种方法［12-14］，但对于天然产物(+)-balasubramide 的合成方法却仅只有1 种。2007 年，Johansen 等人［13］通过对中间体(±)-β-苯基-α，β-环氧丙酸钾进行手性拆分，首次完成了(+)-balasubramide 及其对映体的合成，共四步反应，但由于拆分环节将损失一半的对映体，故拆分方法总收率仅为17%，ee 值为98%。

此前，本课题组已发现，以肉桂醛为原料，使用仲胺类化合物S-二苯基脯氨醇三乙基硅醚(4)为手性催化剂，一锅法不对称合成(2S，3R)-(+)-β-苯基-缩水甘油酸甲酯(1)［15］，合成路线如图2。

图2 (2S，3R)-(+)-β-苯基缩水甘油酸甲酯的不对称合成Fig.2 Asymmetric synthesis of methyl (2S，3R)-3-phenyloxirane-2-carboxylate

以此为基础，本文继续对化合物1 的合成工艺条件进行优化，从而有效提高制备的总产率，然后以其为起始底物，经酯胺缩合反应和分子内环合反应，得到天然产物(+)-balasubramide，三步反应总收率为44%(从肉桂醛算起)，ee 值达到＞99%。其结构经1H NMR、13C NMR、HR-MS 和IR 确证。合成路线如图3。

图3 天然产物(+)-balasubramide 的不对称全合成Fig.3 Total asymmetric synthesis of natural product (+)-balasubramide

试剂和条件:(a)手性催化剂，30%过氧化氢溶液，N-溴代丁二酰亚胺，无水碳酸钠;(b)N-甲基色胺，甲醇钠，甲醇，-18 ℃，2 d;(c)三氟甲磺酸化镱，四氢呋喃，室温

Reagents and conditions:(a)chiral catalyst，30%H2O2，NBS，anhydrous Na2CO3;(b) N-Methyltryptamine，CH3ONa，CH3OH，-18 ℃，2 d;(c)Yb(CF3SO3)3，THF，rt

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

1H NMR 谱和13C NMR 采用Bruker Advance 500型核磁共振仪(500 MHz，CDCl3或DMSO-d6为溶剂);质谱采用Waters 液相色谱质谱联用仪(ESITOF);红外测试采用德国Bruker-EQUINX55 型傅里叶变换红外光谱仪;熔点测定使用北京泰克仪器有限公司X-5 型熔点测定仪，温度未经校正;旋光仪使用WXG-4 型圆盘旋光仪;高效液相采用Agilent 1200;手性柱使用Daicel Chiralcel AD-H(4.6 mm ×25 cm);柱色谱硅胶(青岛海洋化工);实验使用试剂均为市售分析纯或化学纯。

1.2 (+)-balasubramide 的合成

1.2.1 (2S，3R)-(+)-β-苯基-缩水甘油酸甲酯(1)的合成

称取肉桂醛3.776 g(30 mmol)，室温下加入到30% H2O23.677 mL(36 mmol)和手性催化剂1.103 g(3 mmol)的25 mL 二氯甲烷溶液中，室温下反应2 h 后，依次加入无水Na2CO33.816 g(36 mmol)，甲醇30 mL 和NBS 6.408 g(36 mmol)，加毕，室温下反应3 h(TLC 检测)。反应结束后，过滤，滤渣用二氯甲烷(15 mL ×3)洗涤，合并滤液洗液，用水洗(50 mL×2)，有机层用无水硫酸钠干燥后，浓缩后得橙色油状物，柱层析纯化(洗脱剂:石油醚:乙酸乙酯=10:1)，得浅黄色油状物4.6 g，产率87%。ee 值为95%(n-hexane/i-PrOH=90/10，λ=220 nm，0.8 mL/min，tmajor=18.4 min，tminor=19.7 min);=+156.3 (c=1.3，CHCl3);1H NMR (500 MHz，CDCl3)δ 7.40～7.34 (m，3H)，7.32～7.28 (m，2H)，4.11 (t，J=2.7 Hz，1H)，3.83 (s，3H)，3.53(d，J=1.8 Hz，1H)。

1.2.2 N-甲基-N-(乙基-2-(1H-吲哚基))-3-苯基环氧乙烷基-2-胺(2)的合成

将N-甲基色胺(1.74 g，10 mmol)溶于20 mL 甲醇中，干冰浴冷却到-18 ℃，然后滴加MeONa(0.54 g，10 mmol)甲醇溶液10 mL，滴加完毕后加入化合物1(2.14 g，12 mmol)，混合均匀，在-18 ℃冰箱放置2 d，TLC 检测，反应结束后，于冰浴下加入10 mL的蒸馏水，用0.2 N 的盐酸溶液调节pH 至8～9，用二氯甲烷(20 mL ×5)萃取，合并有机层，并加入无水硫酸钠干燥，浓缩，得到黄色油状物，产品不需要纯化直接进行下步反应。

1.2.3 (5S，6R)-(+)-3-甲基-5-羟基-6-苯基-1，2，3，5，6，7-六氢-4H-吖辛因［5，4-b］吲哚-4-酮(3)的合成

将化合物2(0.70 g，2.19 mmol)溶于30 mL 四氢呋喃中，然后加入三氟甲磺酸化镱(271.56 mg，0.438 mmol)。室温反应，TLC 检测，反应结束后减压蒸除溶剂，残渣加入50 mL 二氯甲烷溶解，然后用饱和NaCl 溶液(10 mL × 3)洗涤，水洗，无水硫酸钠干燥，减压蒸除溶剂，得粘稠物，粗品经柱层析纯化(洗脱剂:石油醚-乙酸乙酯=3∶2)，再经真空干燥，得白色固体0.57 g，产率50%(从化合物1 算起)。ee 值为＞99%(n-hexane/i-PrOH=40/10，λ=254nm，0.8 mL/min，tmajor=18.5 min，tminor=33.2 min);mp.64～66 ℃;［α］16

D=+4.0 (c=0.5，MeOH);1H NMR (500 MHz，DMSO)δ 10.77 (s，1H)，7.50 (d，J=7.8 Hz，1H)，7.34-7.27 (m，4H)，7.23～7.16 (m，2H)，7.03-6.93 (m，2H)，5.22 (d，J=8.3 Hz，1H)，4.98 (t，J=8.5 Hz，1H)，4.27 (d，J=8.6 Hz，1H)，4.12 (dt，J=15.1，7.7 Hz，1H)，3.57～3.48 (m，1H)，3.43 (dt，J=16.0，8.0 Hz，1H)，3.04 (ddd，J=16.0，7.3，4.6 Hz，1H)，2.59 (s，3H);13C NMR (126 MHz，DMSO)δ 174.26，142.69，135.50，134.75，129.55，128.69，128.61，126.96，121.34，118.77，117.89，110.96，105.56，79.66，52.61，46.40，34.52，22.50;IR(KBr，cm-1):3455，3245，2361，1651，1624，1496，1459，1072，738，699，504;HRMS (ESI)caculated for C20H21O2N2［M+H］+=321.1603;found:321.1600。

2 结果与讨论

2.1 一锅法化合物1 的合成

2.1.1 氧化酯化中投料顺序对反应收率的影响

按文献［15］方法制备化合物1，收率为72%，后经多次考察，我们发现投料顺序的不同，对产物最后的收率影响较大，投料顺序对反应收率的影响，见表1。由表1 可见，依次按照无水碳酸钠、甲醇、NBS 的顺序投料，反应的收率最高。从氧化酯化的机理分析，无水碳酸钠的率先加入，有效吸收不对称环氧化中过氧化氢产生的水，从而推动反应向右进行，很好的提高收率，而甲醇与NBS 的加入顺序则对收率影响不大。

表1 氧化酯化的投料顺序优化Table 1 Optimal feeding sequence of oxidative esterification

2.2 酯胺缩合反应

以甲醇为溶剂，在室温条件下，将化合物1 与N-甲基色胺发生酯胺交换反应，放置两天，但仍未见产物生成。随后，尝试在低温条件下，加入催化量的碱如NaHCO3、K2CO3、Na2CO3、t-BuOK 和MeONa。结果发现以t-BuOK 为碱时，检测到有产物生成，但副产物过多，而以MeONa 为碱时则最佳，可获得较好的产率。其可能的反应机理如图4。这里选用甲醇钠为碱催化剂，可防止其他亲核试剂对化合物1羰基进行进攻的干扰，有效减少副反应的发生。此外，由于甲氧负离子与N-甲基色胺相比，位阻较小且亲核性较强，所以在两者的亲核取代竞争中，甲氧负离子占有绝对优势，而该反应能够进行的原因是3-(2-氨乙基)吲哚基的离去性较差。因此，酯胺缩合反应的速率较慢(需要2 d)。在柱层析纯化时，产物斑点附近总伴随一个微弱的未知杂质点，粗产物未能得到绝对的纯化，推测化合物在柱层析分离过程中不稳定而产生分解，但产物可不经纯化而进入下一步反应。

图4 化合物1 酯胺交换可能的反应机理Fig.4 Proposed mechanism for amine-ester interchange of compound 1

2.3 分子内环合反应

链状酰胺(2)进行分子内环合时，我们发现选用活性不同的路易斯酸做催化剂，对环合反应影响很大。如用AlCl3、FeCl3或CuCl 催化时，反应没有目标产物生成，当用LaCl3、p-TSA 或Yb(OTf)3催化时，检测到目标产物的生成，其中以三氟甲磺酸化镱(Yb(OTf)3)最佳，环合反应可获得73%的收率和＞99%的ee 值。而溶剂对环合反应产物的ee 值没有影响，但对环合产率有一定影响，其中以极性溶剂四氢呋喃最佳，收率达82%。对Yb(OTf)3催化链状酰胺(2)进行分子内环合的机理推断如图5，Yb(OTf)3与环氧键上的氧原子进行配位结合，发生了类似SN2 机理的取代反应。

图5 化合物2 分子内环合可能的反应机理Fig.5 Proposed mechanism for intramolecular cyclization of compound 2

3 结论

本文阐述了一条简单、温和、高效的天然产物(+)-balasubramide 的合成方法，以肉桂醛为起始原料，一锅法不对称合成(2S，3R)-(+)-β-苯基-缩水甘油酸甲酯，再经酯胺缩合和分子内环合共三步反应，不对称合成天然产物(+)-balasubramide，总收率为44%，ee 值为＞99%。本合成方法化学收率和光学收率都较高，可为进一步研究该天然产物的生物活性及构效关系奠定一定基础。

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