利用串联的C-H氧化/环化/重排反应合成(-)-brussonol和(-)-przewalskine E

Tandem C–H oxidation/cyclization/rearrangement and its application to asymmetric syntheses of (-)-brussonol and (-)-przewalskine E

Zhi-Wei Jiao, Yong-Qiang Tu*, Qing Zhang, Wen-Xing Liu, Shu-Yu Zhang, Shao-Hua Wang, Fu-Min Zhang* and Sen Jiang (涂永强:兰州大学,张福明:兰州大学)

Nat. Commun. 2015, 6, 7332-7339 [PDF] [SI]    DOI: 10.1038/ncomms8332

利用串联的C-H氧化/环化/重排反应合成(-)-brussonol(-)-przewalskine E

     具有环张力的三环苯并氧杂[3.2.1]辛烷结构存在于很多具有一定的生物或药物活性的分子中,例如(-)-brussonol (A)(-)-przewalskine E (B),还是有机合成中的重要中间体。


    近年来,这类具有生物或潜在药物活性的特殊结构吸引了许多化学家去研究其合成方法,其中包括利用Friedel–Crafts反应[1]3+2环加成[2]、烯基环氧重排[3]、金属RhII催化环化/环加成[4]、分子内3+2环丙烷和醛环加成[5]及碳自由基芳烃加成[6]


        2015年,涂永强教授课题组新发展了利用DDQ/ InCl3,促进异色瞒衍生物C进行连续的苄位C-H氧化[7]/环化/重排,实现三环苯并氧杂[3.2.1]辛烷结构构建的方法,并利用该方法,实现了天然产物(-)-brussonol (A)(-)-przewalskine E (B)的全合成。


    他们首先以异色瞒衍生物C1为原料。通过对反应条件进行筛选,他们发现,使用2 eq. DDQ作为氧化剂, 0.1 eq. InCl3作为路易斯酸催化剂,5.0 eq. DBP(2,6-二溴吡啶)作为碱,CH2Cl2作为溶剂在加入分子筛的条件下,可以以81%的产率得到产物D1DBP的加入,抑制了底物C1在酸性条件下发生硅保护基脱除的副反应,分子筛的加入,大大提高了反应的产率。

    随后,他们以上述条件对底物进行了筛选。他们发现,R6越富电子,反应产率越低(D5, D6, D7)R5越给电子,越能稳定氧鎓中间体,反应产率越高(D9, D10);溴代产物D10的合成对之后的衍生化提供了可能;非环底物可通过该方法生成多取代的四氢呋喃(D12-15),产率低的可能原因是,会生成过氧化的呋喃衍生物。


    该反应的可能机理有两种,Path a是氧鎓中间体E通过串联的环化和Semi-pinacol重排生成产物DPath b是氧鎓中间体E通过串联的[3,3]-Cope重排和Aldol反应生成产物D。他们认为Path b的机理更为可信,因为如果反应以Path a进行,当R6为富电子取代基(芳基、烯基和炔基)时,在Semi-pinacol重排中发生迁移的应当是R6,生成三环苯并氧杂[3.3.1]辛烷结构,而实际反应仅生成具有三环苯并氧杂[3.2.1]辛烷结构的产物D5, D6, D7。此外,C8及其烯丙基位的差向异构体经该反应生成同一产物D8

        为了证明该方法在合成具有三环苯并氧杂[3.2.1]辛烷骨架的分子中的适用性,他们将该方法应用于 (-)-brussonol (A)(-)-przewalskine E (B)的全合成。苄溴化合物H经过PdII催化的偶联和脱保护生成醛JJ经还原生成二醇KK通过串联的Sharpless不对称环氧化[8]及环氧开环反应,生成二醇LL中的一级羟基经过氧化和亚甲基化转化为乙烯基,三级羟基被TBS保护,生成了氧化/重排前体MM在他们优化的条件下,以82%的高收率生成三环苯并氧杂[3.2.1]辛烷衍生物N
N
中的酮羰基经亚甲基化、环丙烷化[9]和还原开环生成了偕二甲基官能团。之后,芳环上的两个甲氧基经去甲基化,实现天然产物(-)-brussonol (A)的合成。(-)-Brussonol (A)通过Ag2O氧化,转化为天然产物(-)-przewalskine E (B)


关键词:(-)-Brussonol(-)-Przewalskine E;全合成;三环苯并氧杂[3.2.1]辛烷;DDQ;氧化/重排

亮点

    涂永强教授课题组新发展了一种利用DDQ作为氧化剂,InCl3作为路易斯酸催化剂,促进异色瞒衍生物C进行串联的苄位C-H氧化/环化/重排,实现三环苯并氧杂[3.2.1]辛烷结构构建的方法,该方法具有化学选择性和立体选择性好,产率高的优点。之后,他们将该方法应用于了天然产物全合成中,分别以1617步实现了(-)-brussonol (A)(-)-przewalskine E (B)的全合成。

撰稿人:赵蒙

责任校对:汪鲁顺

备注和参考文献:

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[8] B. D. Brandes, E. N. Jacobsen, Tetrahedron Lett. 1995, 36, 5123
[9] Simmons-Smith 环丙烷化机理: