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在天然產(chǎn)物全合成研究中，發(fā)展簡潔、高效的合成策略以實現(xiàn)多個家族天然產(chǎn)物及其類似物的快速合成，對于滿足新藥研發(fā)對化合物種類和量的需求具有重要的意義，因而受到合成化學家的廣泛關(guān)注。此前，中國科學院上海有機化學研究所天然產(chǎn)物有機合成化學院重點實驗室桂敬漢課題組通過發(fā)展仿生和發(fā)散式合成策略以10-12步反應完成了十個甾體天然產(chǎn)物cyclocitrinols的合成（J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 9413; J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 5021）。近日，該課題組再次通過發(fā)展高效的合成策略完成了二萜天然產(chǎn)物wickerols（J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 4690）和降三萜天然產(chǎn)物propindilactone G（J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 5007）的合成。 

Wickerols A和B是2012年由O？mura和Shiomi等人從真菌中提取得到的二萜天然產(chǎn)物，其中wickerol A具有較好的抗甲型H1N1流感病毒活性（IC50 0.07 μg/mL）。這類天然產(chǎn)物具有高度密集的6-5-6-6四環(huán)骨架結(jié)構(gòu)（包括一個船式構(gòu)象的六元環(huán)），同時其官能團較少，幾乎可以看作是碳氫化合物，因此其化學合成極具挑戰(zhàn)。目前僅紐約大學Dirk Trauner課題組在2017年報道了wickerol A的首次全合成。 

鑒于wickerols A和B結(jié)構(gòu)上的差別，桂敬漢課題組以商業(yè)可得的谷內(nèi)酯（sitolactone）為原料，發(fā)展了一條高效的合成路線完成了這兩個天然產(chǎn)物的發(fā)散式合成（圖1）：他們首先通過二碘化釤介導的烯丙基醋酸酯-酮還原環(huán)化反應高選擇性構(gòu)建了三環(huán)骨架結(jié)構(gòu)，隨后通過Claisen重排反應立體專一性地構(gòu)建C5a和C6位兩個連續(xù)的手性中心，得到發(fā)散式合成的共同中間體。該關(guān)鍵中間體分別通過分子內(nèi)烷基化和aldol反應等關(guān)鍵步驟即以總計16和15步反應完成了wickerols A和B的合成。博士研究生鄧嘉晨為該工作所發(fā)表論文的第一作者。 

　　圖1. 二萜天然產(chǎn)物wickerol A和B的發(fā)散式合成 

五味子科植物是一類具有重要藥用價值的藥材，通常具有護肝、抗衰老及保護心腦血管等作用。Propindilactone G是中科院昆明植物所的孫漢董團隊于2008年從五味子中分離得到的降三萜天然產(chǎn)物。從結(jié)構(gòu)上看，它具有獨特的5/5/7/6/5并環(huán)體系、一個高氧化態(tài)的丁烯酸內(nèi)酯側(cè)鏈和10個手性中心。目前，僅北京大學的楊震課題組在2015年報道了該天然產(chǎn)物的首次全合成。 

受孫漢董等人提出的生源合成假說的啟發(fā)，桂敬漢課題組最近完成了該天然產(chǎn)物的仿生合成研究（圖2）。他們以劍麻皂苷元降解的內(nèi)酯為原料，首先通過Breslow和Suárez遠程碳-氫自由基官能團化反應實現(xiàn)在甾體C9和C19位的選擇性氧化，隨后利用Wagner-Meerwein重排反應實現(xiàn)了甾體B環(huán)的擴環(huán)。由于新生成的擴環(huán)產(chǎn)物中C10位叔醇的手性中心與天然產(chǎn)物相反，他們巧妙地利用了分子內(nèi)過氧官能團參與的取代反應實現(xiàn)了該手性中心的翻轉(zhuǎn)。所得的過氧中間體經(jīng)過仿生的轉(zhuǎn)移酯化-氧雜Michael加成反應便高效地構(gòu)建了天然產(chǎn)物核心的5/5/7三環(huán)骨架，在此基礎(chǔ)上繼續(xù)引入天然產(chǎn)物的側(cè)鏈即完成了降三萜propindilactone G的合成。博士研究生王宇和陳波為該工作所發(fā)表論文的共同第一作者。 

　　圖2. 降三萜天然產(chǎn)物propindilactone G的仿生合成 　　  

　　上述研究工作得到了中國科學院戰(zhàn)略性先導科技專項（B類）、國家自然科學基金面上項目等資助。