樊一君，劉志波，于 芳

（1.遼寧石油化工大學(xué)石油化工學(xué)院，遼寧撫順113001；2.撫順石化北天順達(dá)公司，遼寧撫順113006）

天然產(chǎn)物是大自然給予人類的寶貴財(cái)富，許多天然產(chǎn)物具有重要的生物學(xué)活性。細(xì)胞松弛素是天然產(chǎn)物家族中的重要一員，在天然產(chǎn)物中有十分重要的作用，它可以和組成微絲的肌動(dòng)蛋白結(jié)合，改變其聚合反應(yīng)，從而發(fā)揮出抗腫瘤、抗菌以及抗病毒等生物學(xué)活性[1]，其良好的生物學(xué)活性以及獨(dú)特的骨架結(jié)構(gòu)吸引了許多合成化學(xué)家的注意。

有機(jī)合成是許多化合物的重要來源[2?3]，而對(duì)于天然產(chǎn)物的全合成更是有機(jī)化學(xué)的重要任務(wù)之一[4]。自 1978 年 G.Stork 等[5]完成第一例關(guān)于細(xì)胞松弛素類天然產(chǎn)物Cytochalasin B 的全合成以來，許多細(xì)胞松弛素類天然產(chǎn)物的全合成陸續(xù)發(fā)表出來[6?9]。近年來，戴均貴課題組從刺果番荔枝枝葉中的一株內(nèi)生真菌中成功分離得到了Pericoannosins C?F 等四個(gè)具有6/6/5 三環(huán)骨架的細(xì)胞松弛素類天然產(chǎn)物，它們具有較好的抗HIV 活性[10]。Pericoannosins C?F 的結(jié)構(gòu)如圖 1 所示，四個(gè)分子具有共同的由分子內(nèi)D?A 反應(yīng)得到的萘環(huán)骨架以及一個(gè)由天然氨基酸環(huán)化得到的五元內(nèi)酰胺結(jié)構(gòu)，其中五元內(nèi)酰胺環(huán)上16 位的手性中心絕對(duì)構(gòu)型相同，不同的是 2、4、5、10 和 13 號(hào)位的手性。

通過分析Pericoannosins C?F 等四個(gè)天然產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)了Pericoannosins C?F 的逆合成分析，如圖2 所示。 按照設(shè)想，最終的Pericoannosins C?F 等四個(gè)細(xì)胞松弛素類天然產(chǎn)物可以經(jīng)過分子內(nèi)D?A 反應(yīng)得到；分子內(nèi)D?A 反應(yīng)的前體化合物6 可以由化合物5 在酰胺γ?位氧化出雙鍵得到；化合物5 中的羥基可以由化合物4 經(jīng)過氧化得到；化合物4 可以由已知化合物9 和化合物10經(jīng)過一步分子間的Aldol?Grob 碎裂化反應(yīng)予以構(gòu)建[11]。

圖 1 Pericoannosins C?F 的結(jié)構(gòu)

圖 2 Pericoannosins C?F 的逆合成分析

通過對(duì)細(xì)胞松弛素類天然產(chǎn)物Pericoannosins C?F 合成路線的分析，認(rèn)為化合物7 是這個(gè)合成路線中至關(guān)重要的一個(gè)中間體。因此，對(duì)中間體7 的后續(xù)合成進(jìn)行了一系列研究。經(jīng)過一系列條件篩選后，在以氟化鉀為堿、氧氣為氧化劑的條件下，對(duì)酰胺α 位進(jìn)行氧化，以較高收率得到所需的羥基官能團(tuán)，完成了中間體 7 的合成，為后續(xù)Pericoannosins C?F 的合成奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，并為其他類似結(jié)構(gòu)天然產(chǎn)物的合成提供重要參考。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑與儀器

四氫呋喃、二氯甲烷、乙醚，利安隆博華醫(yī)藥化學(xué)有限公司；超干二甲基亞砜、N,N?二甲基甲酰胺、三溴化磷、二異丁基氫化鋁、氫化鈉、三叔丁氧基氫化鋁鋰、三乙胺、雙三甲基硅基氨基鉀、雙三甲基硅基氨基鈉、氟化鉀，薩恩化學(xué)技術(shù)（上海）有限公司；正丁基鋰，北京百靈威科技有限公司。以上試劑均為分析純。除非特殊說明，所有試劑均未經(jīng)純化直接使用。

GF?254 薄層層析硅膠板、柱層析硅膠（200～300 目），青島海洋化工廠；N?1100 旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，上海愛朗儀器有限公司；Bruker 400 型核磁共振儀，德國(guó)布魯克公司。

1.2 合成步驟

化合物13 的合成如圖3 所示。在無水無氧條件（氬氣氛圍，下同）下，向圓底燒瓶中加入超干四氫呋喃（300.0 mL），將化合物11（10.40 g）加入圓底燒瓶中，降溫至0 ℃，向反應(yīng)體系中緩慢加入正丁基鋰（60.0 mL），在該溫度下反應(yīng)1.0 h 后，將化合物12（33.40 g）加入反應(yīng)體系，繼續(xù)在該溫度下反應(yīng)0.5 h。薄層色譜法（TLC）監(jiān)測(cè)反應(yīng)進(jìn)程，反應(yīng)完全后，加入飽和氯化銨水溶液淬滅，用150 mL 乙酸乙酯萃取3 次，干燥、抽濾、濃縮。所得化合物13 粗品直接用于下步反應(yīng)，無需其他處理。

圖3 化合物13 的合成

化合物14 的合成如圖4 所示。在無水無氧條件下，將化合物13 粗品加入圓底燒瓶中，降溫至0 ℃，向反應(yīng)體系中緩慢加入二異丁基氫化鋁鋰（273.0 mL），在該溫度下反應(yīng) 1.0 h，TLC 監(jiān)測(cè)反應(yīng)進(jìn)程。反應(yīng)完全后，加入四水合酒石酸鉀鈉溶液淬滅，用 100.0 mL 乙醚萃取 3 次，干燥、抽濾、濃縮。所得化合物14 粗品直接用于下步反應(yīng)，無需其他處理。

圖4 化合物14 的合成

化合物15 的合成如圖5 所示。在無水無氧條件下，將化合物14 粗品加入圓底燒瓶中，降溫至0 ℃，向反應(yīng)體系中緩慢加入三溴化磷（13.90 g），在該溫度下反應(yīng)1.0 h，TLC 監(jiān)測(cè)反應(yīng)進(jìn)程。反應(yīng)完全后，加入冰水淬滅，用100.0 mL 乙醚萃取3 次，干燥、抽濾、濃縮。所得化合物15 粗品直接用于下步反應(yīng)，無需其他處理。

圖5 化合物15 的合成

化合物17 的合成如圖6 所示。在無水無氧條件下，將超干N,N?二甲基甲酰胺（40.0 mL）加入圓底燒瓶中，再加入化合物16（7.50 g），降溫至0 ℃，向反應(yīng)體系中緩慢加入氫化鈉（2.64 g），緩慢升溫至室溫并反應(yīng)1.0 h，向反應(yīng)體系中加入化合物15（14.70 g）[12]，在該溫度下反應(yīng) 1.0 h。TLC 監(jiān)測(cè)反應(yīng)進(jìn)程，反應(yīng)完全后，加入飽和氯化銨水溶液淬滅，用40.0 mL 乙酸乙酯萃取 3 次，50.0 mL 水沖洗 3 次，干燥、抽濾、濃縮。柱層析得化合物17（10.60 g，收率80%）。

圖6 化合物17 的合成

化合物18 的合成如圖7 所示。在無水無氧條件下，將超干四氫呋喃（200.0 mL）加入圓底燒瓶中，再加入化合物 17（6.60 g），降溫至-60 ℃，向反應(yīng)體系中緩慢加入三叔丁氧基氫化鋁鋰（9.10 g），在該溫度下反應(yīng)3.0 h。TLC 監(jiān)測(cè)反應(yīng)進(jìn)程，反應(yīng)完全后，加入1 mol/L 鹽酸淬滅，用100.0 mL 乙酸乙酯萃取3 次，干燥、抽濾、濃縮。柱層析，以d.r.（非對(duì)映體比例）=10∶1 得化合物18（5.10 g，收率77%）。

圖7 化合物18 的合成

化合物19 的合成如圖8 所示。在無水無氧條件下，將超干二氯甲烷（200.0 mL）加入圓底燒瓶中，再加入化合物18（5.00 g），降溫至0 ℃，向反應(yīng)體系中緩慢加入三乙胺（4.7 mL）和甲基磺酰氯（2.3 mL），在該溫度下反應(yīng)0.5 h。TLC 監(jiān)測(cè)反應(yīng)進(jìn)程，反應(yīng)完全后，加入飽和氯化鈉水溶液淬滅，用100.0 mL 二氯甲烷萃取3 次，干燥、抽濾、濃縮。柱層析得化合物19（5.80 g，收率86%）。

圖8 化合物19 的合成

化合物8 的合成如圖9 所示。在無水無氧條件下，將超干四氫呋喃（40.0 mL）加入圓底燒瓶中，再加入化合物 20（7.80 g）[13]，降溫至-78 ℃，向反應(yīng)體系中緩慢加入雙三甲基硅基氨基鉀（33.0 mL），在該溫度下反應(yīng)1.0 h，將化合物19（3.00 g）溶于20.0 mL 四氫呋喃中，并加入到反應(yīng)體系，繼續(xù)在該溫度下反應(yīng)1.0 h。TLC 監(jiān)測(cè)反應(yīng)進(jìn)程，反應(yīng)完全后，加入飽和氯化銨水溶液淬滅，用20.0 mL 乙酸乙酯萃取3 次，干燥、抽濾、濃縮。柱層析得化合物8（1.80 g，收率38%）。

圖9 化合物8 的合成

化合物7 的合成如圖10 所示。在無水氧氣條件下，將二甲基亞砜（10.0 mL）加入圓底燒瓶中，再加入化合物8（150.00 mg）和氟化鉀（30.00 mg），在室溫的條件下，向反應(yīng)體系中緩慢加入亞磷酸三乙酯（0.1 mL），在該溫度下反應(yīng)0.5 h。TLC 監(jiān)測(cè)反應(yīng)進(jìn)程，反應(yīng)完全后，加入乙酸乙酯（20.0 mL）稀釋，10.0 mL 水沖洗3 次，干燥、抽濾、濃縮。柱層析得化合物7（110.00 mg，收率72%）。

圖10 化合物7 的合成

2 結(jié)果與討論

2.1 不同反應(yīng)條件對(duì)氧化反應(yīng)的影響

選用合適的氧化方法對(duì)酰胺α?位進(jìn)行氧化是亟待解決的主要問題。嘗試對(duì)反應(yīng)中所用到的堿、無水反應(yīng)溶劑、氧化劑以及反應(yīng)溫度等條件進(jìn)行了一系列優(yōu)化，結(jié)果見表1[14?15]。由表1 可知，選用雙三甲基硅基氨基鉀為堿，四氫呋喃為反應(yīng)溶劑，氧氣為氧化劑，亞磷酸三乙酯為還原劑，在-78 ℃的條件下加入反應(yīng)物，緩慢升溫至室溫，反應(yīng)原料全部分解；基于這樣的結(jié)果，改變反應(yīng)溫度，使反應(yīng)全程均在-78 ℃的條件下進(jìn)行，TLC 監(jiān)測(cè)反應(yīng)發(fā)現(xiàn)原料全部剩余；換用堿性更強(qiáng)的雙三甲基硅基氨基鈉為堿，在同樣緩慢升溫的條件下進(jìn)行氧化，結(jié)果同雙三甲基硅基氨基鉀的結(jié)果一致，原料完全分解；換用氫化鈉為堿，N,N?二甲基甲酰胺為溶劑，氧氣為氧化劑進(jìn)行氧化反應(yīng)，通過TLC 監(jiān)測(cè)反應(yīng)發(fā)現(xiàn)，原料全部消耗完畢，同時(shí)得到了一個(gè)新產(chǎn)物，其極性相較于原料明顯增大，但是產(chǎn)物經(jīng)過純化后，核磁譜圖顯示所得到的產(chǎn)物并不是羥基化的產(chǎn)物，而是脫掉保護(hù)基的產(chǎn)物；換用二氧六環(huán)為氧化劑，二氧六環(huán)和水的混合液為溶劑，將反應(yīng)溫度從室溫升溫至60 ℃，仍無產(chǎn)物生成；換用三氯化鈰進(jìn)行氧化，經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的反應(yīng)，僅有痕量的產(chǎn)物生成；換用堿性較弱的氟化鉀為堿，同樣采用氧氣和亞磷酸三乙酯的組合進(jìn)行氧化反應(yīng)，以72%的收率得到所需的羥基化產(chǎn)物。

表1 優(yōu)化氧化反應(yīng)結(jié)果

2.2 化合物7 的結(jié)構(gòu)表征

化合物7 是黃色油狀物，由于在氧化條件下得到的氧化產(chǎn)物無選擇性，是一對(duì)非對(duì)映異構(gòu)體，并且因?yàn)闃O性差別較小而無法分離，其400 MHz核磁氫譜部分特征峰分析如圖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+）計(jì)算值為479.301 8，實(shí)際值為479.300 9。

圖11 化合物7 的核磁氫譜

3 結(jié) 論

對(duì)堿、氧化劑以及溶劑等條件進(jìn)行了篩選，最終在氟化鉀、氧氣和亞磷酸三乙酯的條件下成功地得到了所需的酰胺α?位羥基化的產(chǎn)物，通過后續(xù)的酰胺γ?位氧化反應(yīng)以及分子內(nèi)的D?A 反應(yīng)等步驟，完成了Pericoannosins C?F 系列天然產(chǎn)物的全合成。