李 駿，易鑫宇，定 力，林漢森

廣東藥學(xué)院藥科學(xué)院，廣州 510006

(+)-Balasubramide 是從蕓香科黃皮屬植物山黃皮葉［Clausena indica (Datz).Oliv.］的氯仿提取物中分離出來的一種八元內(nèi)酰胺類化合物［1］，其絕對構(gòu)型為5S，6R［2］(圖1)。同時被分離出來的還有其生物合成前體(+)-prebalamide(圖1)。研究表明，從黃皮葉中分離出來的其它內(nèi)酰胺類化合物，如五元內(nèi)酰胺類化合物黃皮酰胺(圖1)，具有肝細(xì)胞保護(hù)作用［3-5］、神經(jīng)保護(hù)作用［6，7］、抗細(xì)胞凋亡作用［8，9］、抑制細(xì)胞脂質(zhì)過氧化和清除氧自由基作用［10，11］等多種藥理活性，而八元內(nèi)酰胺類化合物的生物活性卻鮮有報道。作為新型先導(dǎo)物的(+)-balasubramide，其結(jié)構(gòu)雖較為新穎，但由于其八元內(nèi)酰胺的特殊結(jié)構(gòu)以及含有兩個手性中心，使其全合成有一定困難，因此，尋找一條簡單、高效的合成路線，對化合物進(jìn)行更進(jìn)一步生物活性研究具有重要意義。

圖1 (+)-Balasubramide、(+)-prebalamide 和(±)-黃皮酰胺的結(jié)構(gòu)Fig.1 Chemical structure of (+)-balasubramide，(+)-prebalamide and (±)-clausenamide

目前，關(guān)于(-)-balasubramide 的合成有3 種方法［12-14］，但對于天然產(chǎn)物(+)-balasubramide 的合成方法卻僅只有1 種。2007 年，Johansen 等人［13］通過對中間體(±)-β-苯基-α，β-環(huán)氧丙酸鉀進(jìn)行手性拆分，首次完成了(+)-balasubramide 及其對映體的合成，共四步反應(yīng)，但由于拆分環(huán)節(jié)將損失一半的對映體，故拆分方法總收率僅為17%，ee 值為98%。

此前，本課題組已發(fā)現(xiàn)，以肉桂醛為原料，使用仲胺類化合物S-二苯基脯氨醇三乙基硅醚(4)為手性催化劑，一鍋法不對稱合成(2S，3R)-(+)-β-苯基-縮水甘油酸甲酯(1)［15］，合成路線如圖2。

圖2 (2S，3R)-(+)-β-苯基縮水甘油酸甲酯的不對稱合成Fig.2 Asymmetric synthesis of methyl (2S，3R)-3-phenyloxirane-2-carboxylate

以此為基礎(chǔ)，本文繼續(xù)對化合物1 的合成工藝條件進(jìn)行優(yōu)化，從而有效提高制備的總產(chǎn)率，然后以其為起始底物，經(jīng)酯胺縮合反應(yīng)和分子內(nèi)環(huán)合反應(yīng)，得到天然產(chǎn)物(+)-balasubramide，三步反應(yīng)總收率為44%(從肉桂醛算起)，ee 值達(dá)到＞99%。其結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR、13C NMR、HR-MS 和IR 確證。合成路線如圖3。

圖3 天然產(chǎn)物(+)-balasubramide 的不對稱全合成Fig.3 Total asymmetric synthesis of natural product (+)-balasubramide

試劑和條件:(a)手性催化劑，30%過氧化氫溶液，N-溴代丁二酰亞胺，無水碳酸鈉;(b)N-甲基色胺，甲醇鈉，甲醇，-18 ℃，2 d;(c)三氟甲磺酸化鐿，四氫呋喃，室溫

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 材料與方法

1.1 儀器與試劑

1H NMR 譜和13C NMR 采用Bruker Advance 500型核磁共振儀(500 MHz，CDCl3或DMSO-d6為溶劑);質(zhì)譜采用Waters 液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀(ESITOF);紅外測試采用德國Bruker-EQUINX55 型傅里葉變換紅外光譜儀;熔點測定使用北京泰克儀器有限公司X-5 型熔點測定儀，溫度未經(jīng)校正;旋光儀使用WXG-4 型圓盤旋光儀;高效液相采用Agilent 1200;手性柱使用Daicel Chiralcel AD-H(4.6 mm ×25 cm);柱色譜硅膠(青島海洋化工);實驗使用試劑均為市售分析純或化學(xué)純。

1.2 (+)-balasubramide 的合成

1.2.1 (2S，3R)-(+)-β-苯基-縮水甘油酸甲酯(1)的合成

稱取肉桂醛3.776 g(30 mmol)，室溫下加入到30% H2O23.677 mL(36 mmol)和手性催化劑1.103 g(3 mmol)的25 mL 二氯甲烷溶液中，室溫下反應(yīng)2 h 后，依次加入無水Na2CO33.816 g(36 mmol)，甲醇30 mL 和NBS 6.408 g(36 mmol)，加畢，室溫下反應(yīng)3 h(TLC 檢測)。反應(yīng)結(jié)束后，過濾，濾渣用二氯甲烷(15 mL ×3)洗滌，合并濾液洗液，用水洗(50 mL×2)，有機(jī)層用無水硫酸鈉干燥后，濃縮后得橙色油狀物，柱層析純化(洗脫劑:石油醚:乙酸乙酯=10:1)，得淺黃色油狀物4.6 g，產(chǎn)率87%。ee 值為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-苯基環(huán)氧乙烷基-2-胺(2)的合成

將N-甲基色胺(1.74 g，10 mmol)溶于20 mL 甲醇中，干冰浴冷卻到-18 ℃，然后滴加MeONa(0.54 g，10 mmol)甲醇溶液10 mL，滴加完畢后加入化合物1(2.14 g，12 mmol)，混合均勻，在-18 ℃冰箱放置2 d，TLC 檢測，反應(yīng)結(jié)束后，于冰浴下加入10 mL的蒸餾水，用0.2 N 的鹽酸溶液調(diào)節(jié)pH 至8～9，用二氯甲烷(20 mL ×5)萃取，合并有機(jī)層，并加入無水硫酸鈉干燥，濃縮，得到黃色油狀物，產(chǎn)品不需要純化直接進(jìn)行下步反應(yīng)。

1.2.3 (5S，6R)-(+)-3-甲基-5-羥基-6-苯基-1，2，3，5，6，7-六氫-4H-吖辛因［5，4-b］吲哚-4-酮(3)的合成

將化合物2(0.70 g，2.19 mmol)溶于30 mL 四氫呋喃中，然后加入三氟甲磺酸化鐿(271.56 mg，0.438 mmol)。室溫反應(yīng)，TLC 檢測，反應(yīng)結(jié)束后減壓蒸除溶劑，殘渣加入50 mL 二氯甲烷溶解，然后用飽和NaCl 溶液(10 mL × 3)洗滌，水洗，無水硫酸鈉干燥，減壓蒸除溶劑，得粘稠物，粗品經(jīng)柱層析純化(洗脫劑:石油醚-乙酸乙酯=3∶2)，再經(jīng)真空干燥，得白色固體0.57 g，產(chǎn)率50%(從化合物1 算起)。ee 值為＞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 結(jié)果與討論

2.1 一鍋法化合物1 的合成

2.1.1 氧化酯化中投料順序?qū)Ψ磻?yīng)收率的影響

按文獻(xiàn)［15］方法制備化合物1，收率為72%，后經(jīng)多次考察，我們發(fā)現(xiàn)投料順序的不同，對產(chǎn)物最后的收率影響較大，投料順序?qū)Ψ磻?yīng)收率的影響，見表1。由表1 可見，依次按照無水碳酸鈉、甲醇、NBS 的順序投料，反應(yīng)的收率最高。從氧化酯化的機(jī)理分析，無水碳酸鈉的率先加入，有效吸收不對稱環(huán)氧化中過氧化氫產(chǎn)生的水，從而推動反應(yīng)向右進(jìn)行，很好的提高收率，而甲醇與NBS 的加入順序則對收率影響不大。

表1 氧化酯化的投料順序優(yōu)化Table 1 Optimal feeding sequence of oxidative esterification

2.2 酯胺縮合反應(yīng)

以甲醇為溶劑，在室溫條件下，將化合物1 與N-甲基色胺發(fā)生酯胺交換反應(yīng)，放置兩天，但仍未見產(chǎn)物生成。隨后，嘗試在低溫條件下，加入催化量的堿如NaHCO3、K2CO3、Na2CO3、t-BuOK 和MeONa。結(jié)果發(fā)現(xiàn)以t-BuOK 為堿時，檢測到有產(chǎn)物生成，但副產(chǎn)物過多，而以MeONa 為堿時則最佳，可獲得較好的產(chǎn)率。其可能的反應(yīng)機(jī)理如圖4。這里選用甲醇鈉為堿催化劑，可防止其他親核試劑對化合物1羰基進(jìn)行進(jìn)攻的干擾，有效減少副反應(yīng)的發(fā)生。此外，由于甲氧負(fù)離子與N-甲基色胺相比，位阻較小且親核性較強(qiáng)，所以在兩者的親核取代競爭中，甲氧負(fù)離子占有絕對優(yōu)勢，而該反應(yīng)能夠進(jìn)行的原因是3-(2-氨乙基)吲哚基的離去性較差。因此，酯胺縮合反應(yīng)的速率較慢(需要2 d)。在柱層析純化時，產(chǎn)物斑點附近總伴隨一個微弱的未知雜質(zhì)點，粗產(chǎn)物未能得到絕對的純化，推測化合物在柱層析分離過程中不穩(wěn)定而產(chǎn)生分解，但產(chǎn)物可不經(jīng)純化而進(jìn)入下一步反應(yīng)。

圖4 化合物1 酯胺交換可能的反應(yīng)機(jī)理Fig.4 Proposed mechanism for amine-ester interchange of compound 1

2.3 分子內(nèi)環(huán)合反應(yīng)

鏈狀酰胺(2)進(jìn)行分子內(nèi)環(huán)合時，我們發(fā)現(xiàn)選用活性不同的路易斯酸做催化劑，對環(huán)合反應(yīng)影響很大。如用AlCl3、FeCl3或CuCl 催化時，反應(yīng)沒有目標(biāo)產(chǎn)物生成，當(dāng)用LaCl3、p-TSA 或Yb(OTf)3催化時，檢測到目標(biāo)產(chǎn)物的生成，其中以三氟甲磺酸化鐿(Yb(OTf)3)最佳，環(huán)合反應(yīng)可獲得73%的收率和＞99%的ee 值。而溶劑對環(huán)合反應(yīng)產(chǎn)物的ee 值沒有影響，但對環(huán)合產(chǎn)率有一定影響，其中以極性溶劑四氫呋喃最佳，收率達(dá)82%。對Yb(OTf)3催化鏈狀酰胺(2)進(jìn)行分子內(nèi)環(huán)合的機(jī)理推斷如圖5，Yb(OTf)3與環(huán)氧鍵上的氧原子進(jìn)行配位結(jié)合，發(fā)生了類似SN2 機(jī)理的取代反應(yīng)。

圖5 化合物2 分子內(nèi)環(huán)合可能的反應(yīng)機(jī)理Fig.5 Proposed mechanism for intramolecular cyclization of compound 2

3 結(jié)論

本文闡述了一條簡單、溫和、高效的天然產(chǎn)物(+)-balasubramide 的合成方法，以肉桂醛為起始原料，一鍋法不對稱合成(2S，3R)-(+)-β-苯基-縮水甘油酸甲酯，再經(jīng)酯胺縮合和分子內(nèi)環(huán)合共三步反應(yīng)，不對稱合成天然產(chǎn)物(+)-balasubramide，總收率為44%，ee 值為＞99%。本合成方法化學(xué)收率和光學(xué)收率都較高，可為進(jìn)一步研究該天然產(chǎn)物的生物活性及構(gòu)效關(guān)系奠定一定基礎(chǔ)。

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