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科研进展
李志平课题组研究进展——Clavilactone家族天然产物分子的全合成
发布时间:2017-05-19


Clavilactone家族天然产物分子的全合成


有机过氧化物是一类重要且较为特殊的化合物,与药物设计、细胞损伤以及食品安全等方面关系密切,因而在制药、生物化学以及食品化学领域备受重视。在有机合成化学中,有机过氧化物是一类高效的氧化剂,用于各类氧化反应。但是,利用该类化合物作为反应底物的研究工作非常少,主要原因是缺少合成带有官能团的有机过氧化物的合成方法。

2011年,李志平课题组首次实现了烯烃、醛、过氧化物的三分子偶联反应,铁催化烯烃羰基化-过氧化反应,合成得到一系列带有多官能团的β-羰基过氧化合物(图1,J. Am. Chem. Soc. 2011133, 10756-10759; Tetrahedron Lett. 201354, 6337-6340)。铁催化烯烃羰基化-过氧化反应具有高效、高选择性的特点,并可以用于克级制备β-羰基过氧化合物。

图1:铁催化烯烃羰基化-过氧化反应

在有机胺,例如,四氢吡咯和DBU等,作为催化剂的条件下,β-羰基过氧化合物可以高效、高非对映选择性地转化为多官能团环氧乙烷衍生物;顺式-二羰基环氧乙烷产物与还原试剂或者格氏试剂反应,可以高效、立体专一性地发生内酯化反应,得到一系列环氧并环丁内酯衍生物(图2,Chem. Asian J. 2013, 8, 359-363)。该研究成果实现了多取代环氧乙烷的高效、高选择性合成,成为选择性构建环氧并环丁内酯骨架的新方法。

2:多取代环氧乙烷和环氧并丁内酯的合成

Clavilactone是20世纪90年代后陆续从蘑菇中分离得到的一类新的天然产物分子。研究表明,clavilactone家族化合物具有良好的抗菌等生物活性,因而吸引了有机合成化学家围绕该家族的天然产物开展合成研究。李志平教授课题组基于他们在过氧化合物合成和转化中所取得的研究结果,成功地实现了(±) clavilactone A和(±) clavilactone B的全合成,同时还首次完成了文献报道结构(±) clavilactone D的全合成工作,并指出了分离文献中的结构错误(图3,Angew. Chem. Int. Ed. 201453, 4164-4167)。该研究成果实现了多个天然产物分子clavilactones的全合成,该具有普适性的合成策略为实现该家族以及具有环氧并环丁内酯骨架天然产物的全合成奠定了基础。

3Clavilactone A & B类天然产物分子的全合成

在前面研究工作的基础上,李志平教授课题组继续探索clavilactone D的真实结构。原始分离文献 (Phytochemistry 200053, 1039-1041) 采用化学电离法测定分子量,CIMS (CH4) m/z 302 [M+],得到的302实际上是分子离子峰+氢质子。作者认为产物的分子量就是302,实际上是301。我们课题组前面合成的建议的clavilactone D分子量是302 (Angew. Chem. Int. Ed. 201453, 4164-4167), 进一步通过核磁数据分析对比,我们推测-NH2 取代-OH取代的可能性较大,于是进行了相关的合成及修正工作。结构修正结果表明:天然的clavilactone D 是3-NH2 取代而非2-OH取代,修正结构的clavilactone D 表征数据与原始分离文献的数据完全一致。至此,李志平教授课题组完成了原始分离文献中 (±) clavilactone D的全合成及结构修正工作 (图4,J. Org. Chem. 2017, DOI: 10.1021/acs.joc.7b00693)。

4Clavilactone D的结构修正


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