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Nat. Chem.:1,3-多硼酸酯的合成及其在Bahamaolide A全合成中的應用

來源:化學加原創(chuàng)      2022-12-07
導讀:近日,英國布里斯托大學(University of Bristol)Varinder K. Aggarwal課題組利用迭代策略高立體選擇性的實現(xiàn)了1,3-多硼酸酯的合成。在這其中每一步轉(zhuǎn)化都能獨立控制立體化學構型,且在1,3-多硼酸酯的立體氧化生成1,3-多元醇之前,可以對其進行迭代合成。值得注意的是,發(fā)展出的方法可以應用于14步合成多烯大環(huán)內(nèi)酯Bahamaolide A。此外,作者證明了合成出的1,3-多硼酸酯化合物可以進行多種立體定向合成轉(zhuǎn)化,從而實現(xiàn)一系列多烯烴、多炔烴、多酮和多芳烴化合物的合成。相關成果發(fā)表在Nat. Chem.上,文章鏈接DOI:10.1038/s41557-022-01087-9。

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(圖片來源:Nat. Chem.

1952年紅霉素AErythromycin A)作為廣譜抗生素引入臨床治療以來,多酮類藥物對藥物發(fā)現(xiàn)的影響是革命性的。目前暢銷的小分子藥物中約有20%是多酮類藥物。大自然通過對少量合成砌塊的迭代合成,然后進行一系列合成修飾,才構建了這樣的分子,最終創(chuàng)造了無數(shù)的在結構和功能方面均具有高度多樣性的天然產(chǎn)物(Fig. 1a)。目前,迭代策略在具有重復片段的多酮骨架的合成中被廣泛應用,如丙酸酯、乙酸酯和脫氧丙酸酯等(Fig. 1b)。近些年,Aggarwal課題組報道了利用迭代策略,通過鋰化-硼化過程實現(xiàn)了具有多個立體中心的非環(huán)分子的合成(Fig. 1c)?;谏鲜鰣蟮溃罱?,英國布里斯托大學Varinder K. Aggarwal課題組利用迭代策略高立體選擇性的實現(xiàn)了1,3-多硼酸酯的合成。此外,利用此方法還可以通過14步實現(xiàn)多烯大環(huán)內(nèi)酯Bahamaolide A的全合成(Fig. 1d)。 

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(圖片來源:Nat. Chem.

為了驗證作者所提出的雙硼化-同系化概念,作者利用4-(but-3-en-1-yl)-1,1-biphenyl作為簡單的模板底物,通過Morken鉑催化的不對稱雙硼化反應以77%的產(chǎn)率實現(xiàn)了雙硼酸酯產(chǎn)物1e.r. = 97:3)的合成。此外,作者通過重結晶可以將1提純至> 99:1 e.r.。接下來,作者利用231發(fā)生同系化反應可以分別實現(xiàn)高烯丙基硼酸酯460%,> 99:1 d.r.)和558%,> 99:1 d.r.)的合成。最后,作者通過后續(xù)的同系化過程分別實現(xiàn)了八個非對映異構體10-17的合成Fig. 2)。

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(圖片來源:Nat. Chem.

在確定了此迭代策略的可行性之后,作者希望將其應用到Bahamaolide A18)(Bahamaolide A是最近發(fā)現(xiàn)的含91,3-羥基片段的多烯大環(huán)內(nèi)酯家族成員)的全合成中(Fig. 3)。作者通過逆合成分析得出:首先,Bahamaolide A通過多烯片段的斷裂得到高烯丙基硅醚19;而19則可以通過C2-對稱的硼酸酯212322的同系化反應合成。利用作者發(fā)展的雙硼化-同系化反應可以以1,4-戊二烯26作為起始原料,通過三步即可實現(xiàn)硼酸酯21的合成。

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(圖片來源:Nat. Chem.

首先作者利用1,4-戊二烯26作為起始原料,通過Morken雙硼化策略以89%的產(chǎn)率得到C2-對稱的1,2,4,5-四硼酸酯25(d.r. = 95:5)。隨后,作者通過重結晶可以以60%的產(chǎn)率得到單一立體異構體,且單晶衍射證實了此四硼酸酯的絕對構型。接下來,作者利用同系化反應策略,使用2(α-sulfinyl benzoate)和i-PrMgCl·LiCl以80%的產(chǎn)率,完全的非對映選擇性實現(xiàn)了目標雙高烯丙基四硼酸酯24的合成。最后,作者利用發(fā)展的雙硼化策略,當增加底物濃度至1.0 M時可以以64%的產(chǎn)率實現(xiàn)21的合成,并將硼氫化副產(chǎn)物的產(chǎn)率降至7%。至此,作者僅僅利用三步合成即構建了Bahamaolide A中的六個立體中心(Fig. 4a)。

接下來,作者對21的同系化反應所需的卡賓體前體2834進行分別合成。實現(xiàn)片段28的合成可以首先利用醇27的氧化、Brown不對稱烯丙基硼化以及硅基保護三步以71%的產(chǎn)率得到22e.r. = 92:8)。隨后,22可以通過對映選擇性鋰化以及與(+)-Andersen’s sulfinate反應可以以62%的產(chǎn)率得到目標片段28(單一異構體)Fig. 4b)。而片段34的合成需要首先通過29的硼氫化得到硼酸酯30。隨后,30與對映體富集的鋰卡賓體3132反應,并通過氧化得到單一的醇異構體33。最后,33通過硅基保護以及亞磺?;陌惭b得到單一異構體34Fig. 4c)。

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(圖片來源:Nat. Chem.

接下來,作者首先利用2821反應以45%的產(chǎn)率得到去對稱化產(chǎn)物35。隨后3534反應以79%的產(chǎn)率得到多硼酸酯產(chǎn)物20。緊接著,20經(jīng)歷硼酸酯的氧化和縮丙酮保護以58%的產(chǎn)率得到產(chǎn)物19。接下來,19通過與巴豆醛發(fā)生交叉復分解反應以及與膦酯38發(fā)生HWE反應得到產(chǎn)物39。最后,39通過皂化反應、Yamaguchi大環(huán)內(nèi)脂化和脫保護三步(45%)實現(xiàn)了Bahamaolide A 18的合成(Fig. 5)。

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(圖片來源:Nat. Chem.

作者在實現(xiàn)Bahamaolide A的全合成過程中所制備的多硼酸酯為其它合成轉(zhuǎn)化提供了可能性。通過硼酸酯的立體專一性轉(zhuǎn)化可以實現(xiàn)1,3-官能團化分子庫的制備。作者首先制備了一組具有不同取代基的四硼酸酯(含硼碳原子均具有不同相對構型),來探索其與不同卡賓體試劑的反應(Fig. 6a)。由一級苯甲酸酯衍生的卡賓體可以完美的實現(xiàn)非對映選擇性控制,以較高的產(chǎn)率實現(xiàn)二級硼酸酯40-42的合成。此外,作者利用鋰化的二級氨基甲酸酯和苯甲酸酯可以以較高的產(chǎn)率和d.r. 實現(xiàn)兼具二級和三級硼酸酯骨架的四硼酸酯4344的合成。接下來,作者探索C2-對稱的四硼酸酯41的合成轉(zhuǎn)化(Fig. 6b例如:四硼酸酯41可以被脲-H2O2絡合物氧化,以93%的產(chǎn)率得到C2-對稱的四醇45此外,作者利用改進的Zweifel烯基化反應以93%的產(chǎn)率實現(xiàn)了四烯基產(chǎn)物46的合成。值得注意的是,合成出的四炔48還可以通過CuAAC反應以83%的產(chǎn)率實現(xiàn)多三唑產(chǎn)物49的合成。最后,作者利用硼酸酯21通過鎂化-硼化以及Zweifel烯基化和關環(huán)復分解反應實現(xiàn)了四環(huán)戊烯產(chǎn)物53的合成(Fig. 6c)。

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(圖片來源:Nat. Chem.

總結

Varinder K. Aggarwal課題組利用迭代策略高立體選擇性的實現(xiàn)了1,3-多硼酸酯的合成。在這其中每一步轉(zhuǎn)化都獨立控制立體化學構型,且在1,3-多硼酸酯立體氧化生成1,3-多元醇之前,可以對其進行迭代合成。值得注意的是,發(fā)展出的方法可用于多烯大環(huán)內(nèi)酯Bahamaolide A的14步合成。此外,合成出的1,3-多硼酸酯化合物可以進行多種立體定向合成轉(zhuǎn)化,進而實現(xiàn)一系列多烯烴、多炔烴、多酮和多芳烴化合物的合成。 


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