细胞松弛素类天然产物Pericoannosins C⁃F中间体的合成

2021-07-15樊一君刘志波

辽宁石油化工大学学报 2021年3期

樊一君，刘志波，于芳

（1.辽宁石油化工大学石油化工学院，辽宁抚顺113001；2.抚顺石化北天顺达公司，辽宁抚顺113006）

天然产物是大自然给予人类的宝贵财富，许多天然产物具有重要的生物学活性。细胞松弛素是天然产物家族中的重要一员，在天然产物中有十分重要的作用，它可以和组成微丝的肌动蛋白结合，改变其聚合反应，从而发挥出抗肿瘤、抗菌以及抗病毒等生物学活性[1]，其良好的生物学活性以及独特的骨架结构吸引了许多合成化学家的注意。

有机合成是许多化合物的重要来源[2⁃3]，而对于天然产物的全合成更是有机化学的重要任务之一[4]。自 1978 年 G.Stork 等[5]完成第一例关于细胞松弛素类天然产物Cytochalasin B 的全合成以来，许多细胞松弛素类天然产物的全合成陆续发表出来[6⁃9]。近年来，戴均贵课题组从刺果番荔枝枝叶中的一株内生真菌中成功分离得到了Pericoannosins C⁃F 等四个具有6/6/5 三环骨架的细胞松弛素类天然产物，它们具有较好的抗HIV 活性[10]。Pericoannosins C⁃F 的结构如图 1 所示，四个分子具有共同的由分子内D⁃A 反应得到的萘环骨架以及一个由天然氨基酸环化得到的五元内酰胺结构，其中五元内酰胺环上16 位的手性中心绝对构型相同，不同的是 2、4、5、10 和 13 号位的手性。

通过分析Pericoannosins C⁃F 等四个天然产物的结构特点，实验设计了Pericoannosins C⁃F 的逆合成分析，如图2 所示。按照设想，最终的Pericoannosins C⁃F 等四个细胞松弛素类天然产物可以经过分子内D⁃A 反应得到；分子内D⁃A 反应的前体化合物6 可以由化合物5 在酰胺γ⁃位氧化出双键得到；化合物5 中的羟基可以由化合物4 经过氧化得到；化合物4 可以由已知化合物9 和化合物10经过一步分子间的Aldol⁃Grob 碎裂化反应予以构建[11]。

图 1 Pericoannosins C⁃F 的结构

图 2 Pericoannosins C⁃F 的逆合成分析

通过对细胞松弛素类天然产物Pericoannosins C⁃F 合成路线的分析，认为化合物7 是这个合成路线中至关重要的一个中间体。因此，对中间体7 的后续合成进行了一系列研究。经过一系列条件筛选后，在以氟化钾为碱、氧气为氧化剂的条件下，对酰胺α 位进行氧化，以较高收率得到所需的羟基官能团，完成了中间体 7 的合成，为后续Pericoannosins C⁃F 的合成奠定了坚实的基础，并为其他类似结构天然产物的合成提供重要参考。

1 实验部分

1.1 试剂与仪器

四氢呋喃、二氯甲烷、乙醚，利安隆博华医药化学有限公司；超干二甲基亚砜、N,N⁃二甲基甲酰胺、三溴化磷、二异丁基氢化铝、氢化钠、三叔丁氧基氢化铝锂、三乙胺、双三甲基硅基氨基钾、双三甲基硅基氨基钠、氟化钾，萨恩化学技术（上海）有限公司；正丁基锂，北京百灵威科技有限公司。以上试剂均为分析纯。除非特殊说明，所有试剂均未经纯化直接使用。

GF⁃254 薄层层析硅胶板、柱层析硅胶（200～300 目），青岛海洋化工厂；N⁃1100 旋转蒸发仪，上海爱朗仪器有限公司；Bruker 400 型核磁共振仪，德国布鲁克公司。

1.2 合成步骤

化合物13 的合成如图3 所示。在无水无氧条件（氩气氛围，下同）下，向圆底烧瓶中加入超干四氢呋喃（300.0 mL），将化合物11（10.40 g）加入圆底烧瓶中，降温至0 ℃，向反应体系中缓慢加入正丁基锂（60.0 mL），在该温度下反应1.0 h 后，将化合物12（33.40 g）加入反应体系，继续在该温度下反应0.5 h。薄层色谱法（TLC）监测反应进程，反应完全后，加入饱和氯化铵水溶液淬灭，用150 mL 乙酸乙酯萃取3 次，干燥、抽滤、浓缩。所得化合物13 粗品直接用于下步反应，无需其他处理。

图3 化合物13 的合成

化合物14 的合成如图4 所示。在无水无氧条件下，将化合物13 粗品加入圆底烧瓶中，降温至0 ℃，向反应体系中缓慢加入二异丁基氢化铝锂（273.0 mL），在该温度下反应 1.0 h，TLC 监测反应进程。反应完全后，加入四水合酒石酸钾钠溶液淬灭，用 100.0 mL 乙醚萃取 3 次，干燥、抽滤、浓缩。所得化合物14 粗品直接用于下步反应，无需其他处理。

图4 化合物14 的合成

化合物15 的合成如图5 所示。在无水无氧条件下，将化合物14 粗品加入圆底烧瓶中，降温至0 ℃，向反应体系中缓慢加入三溴化磷（13.90 g），在该温度下反应1.0 h，TLC 监测反应进程。反应完全后，加入冰水淬灭，用100.0 mL 乙醚萃取3 次，干燥、抽滤、浓缩。所得化合物15 粗品直接用于下步反应，无需其他处理。

图5 化合物15 的合成

化合物17 的合成如图6 所示。在无水无氧条件下，将超干N,N⁃二甲基甲酰胺（40.0 mL）加入圆底烧瓶中，再加入化合物16（7.50 g），降温至0 ℃，向反应体系中缓慢加入氢化钠（2.64 g），缓慢升温至室温并反应1.0 h，向反应体系中加入化合物15（14.70 g）[12]，在该温度下反应 1.0 h。TLC 监测反应进程，反应完全后，加入饱和氯化铵水溶液淬灭，用40.0 mL 乙酸乙酯萃取 3 次，50.0 mL 水冲洗 3 次，干燥、抽滤、浓缩。柱层析得化合物17（10.60 g，收率80%）。

图6 化合物17 的合成

化合物18 的合成如图7 所示。在无水无氧条件下，将超干四氢呋喃（200.0 mL）加入圆底烧瓶中，再加入化合物 17（6.60 g），降温至-60 ℃，向反应体系中缓慢加入三叔丁氧基氢化铝锂（9.10 g），在该温度下反应3.0 h。TLC 监测反应进程，反应完全后，加入1 mol/L 盐酸淬灭，用100.0 mL 乙酸乙酯萃取3 次，干燥、抽滤、浓缩。柱层析，以d.r.（非对映体比例）=10∶1 得化合物18（5.10 g，收率77%）。

图7 化合物18 的合成

化合物19 的合成如图8 所示。在无水无氧条件下，将超干二氯甲烷（200.0 mL）加入圆底烧瓶中，再加入化合物18（5.00 g），降温至0 ℃，向反应体系中缓慢加入三乙胺（4.7 mL）和甲基磺酰氯（2.3 mL），在该温度下反应0.5 h。TLC 监测反应进程，反应完全后，加入饱和氯化钠水溶液淬灭，用100.0 mL 二氯甲烷萃取3 次，干燥、抽滤、浓缩。柱层析得化合物19（5.80 g，收率86%）。

图8 化合物19 的合成

化合物8 的合成如图9 所示。在无水无氧条件下，将超干四氢呋喃（40.0 mL）加入圆底烧瓶中，再加入化合物 20（7.80 g）[13]，降温至-78 ℃，向反应体系中缓慢加入双三甲基硅基氨基钾（33.0 mL），在该温度下反应1.0 h，将化合物19（3.00 g）溶于20.0 mL 四氢呋喃中，并加入到反应体系，继续在该温度下反应1.0 h。TLC 监测反应进程，反应完全后，加入饱和氯化铵水溶液淬灭，用20.0 mL 乙酸乙酯萃取3 次，干燥、抽滤、浓缩。柱层析得化合物8（1.80 g，收率38%）。

图9 化合物8 的合成

化合物7 的合成如图10 所示。在无水氧气条件下，将二甲基亚砜（10.0 mL）加入圆底烧瓶中，再加入化合物8（150.00 mg）和氟化钾（30.00 mg），在室温的条件下，向反应体系中缓慢加入亚磷酸三乙酯（0.1 mL），在该温度下反应0.5 h。TLC 监测反应进程，反应完全后，加入乙酸乙酯（20.0 mL）稀释，10.0 mL 水冲洗3 次，干燥、抽滤、浓缩。柱层析得化合物7（110.00 mg，收率72%）。

图10 化合物7 的合成

2 结果与讨论

2.1 不同反应条件对氧化反应的影响

选用合适的氧化方法对酰胺α⁃位进行氧化是亟待解决的主要问题。尝试对反应中所用到的碱、无水反应溶剂、氧化剂以及反应温度等条件进行了一系列优化，结果见表1[14⁃15]。由表1 可知，选用双三甲基硅基氨基钾为碱，四氢呋喃为反应溶剂，氧气为氧化剂，亚磷酸三乙酯为还原剂，在-78 ℃的条件下加入反应物，缓慢升温至室温，反应原料全部分解；基于这样的结果，改变反应温度，使反应全程均在-78 ℃的条件下进行，TLC 监测反应发现原料全部剩余；换用碱性更强的双三甲基硅基氨基钠为碱，在同样缓慢升温的条件下进行氧化，结果同双三甲基硅基氨基钾的结果一致，原料完全分解；换用氢化钠为碱，N,N⁃二甲基甲酰胺为溶剂，氧气为氧化剂进行氧化反应，通过TLC 监测反应发现，原料全部消耗完毕，同时得到了一个新产物，其极性相较于原料明显增大，但是产物经过纯化后，核磁谱图显示所得到的产物并不是羟基化的产物，而是脱掉保护基的产物；换用二氧六环为氧化剂，二氧六环和水的混合液为溶剂，将反应温度从室温升温至60 ℃，仍无产物生成；换用三氯化铈进行氧化，经过长时间的反应，仅有痕量的产物生成；换用碱性较弱的氟化钾为碱，同样采用氧气和亚磷酸三乙酯的组合进行氧化反应，以72%的收率得到所需的羟基化产物。

表1 优化氧化反应结果

2.2 化合物7 的结构表征

化合物7 是黄色油状物，由于在氧化条件下得到的氧化产物无选择性，是一对非对映异构体，并且因为极性差别较小而无法分离，其400 MHz核磁氢谱部分特征峰分析如图11 所示。1H NMR (400 MHz, 氘代氯仿)δ7.34～7.38(m, 1H)，7.27～7.31(m, 1H)，7.23(d,J=7.5 Hz, 2H)，6.06(d,J=15.5 Hz, 2H)，5.40～5.50(m, 2H)，5.11～5.16(m, 1H)，3.76(s,1H)；HRMS (ESI)m/z[M⁃H]+（C30H42NO4+）计算值为479.301 8，实际值为479.300 9。