(圖片來源:J. Am. Chem. Soc.)
Ginkgolides是從銀杏樹的葉子和根皮中分離出來的復(fù)雜多氧二萜類化合物(Figure 1A)。1932年,F(xiàn)urukawa課題組首次分離出Ginkgolides A(1)、B(2)、C(3)和M(4)。直至1967年,Nakanishi課題組才闡明了它們的結(jié)構(gòu)。1987年,Weinges課題組發(fā)現(xiàn)、分離和表征了Ginkgolide J(5)。最近,王瑩和彭國平課題組分別分離了Ginkgolides K、L、P和Q。Ginkgolides,尤其是Ginkgolide B(2),是血小板聚集受體(PAFR)的強(qiáng)拮抗劑,而PAFR是一種在急性和慢性炎癥中起作用的強(qiáng)效炎癥因子。據(jù)報(bào)道,Ginkgolides可作為中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的有效療法,如阿爾茨海默病和帕金森病以及多發(fā)性硬化癥,它也可用于預(yù)防偏頭痛。
Ginkgolides具有緊湊且高度氧化的多環(huán)分子骨架,包括六個(gè)五元環(huán)、兩個(gè)相鄰的季碳中心和一個(gè)不尋常的叔丁基。盡管它們的治療效果顯著,但它們令人生畏的結(jié)構(gòu)對(duì)化學(xué)合成提出了重大挑戰(zhàn),僅有少數(shù)的合成研究,如Corey與Crimmins課題組報(bào)道Ginkgolides B(2)與A(1)的全合成。據(jù)文獻(xiàn)查閱,目前尚未有Ginkgolide C(3)的全合成報(bào)道,這是該家族中最復(fù)雜的二萜,它具有12個(gè)連續(xù)的立體中心和11個(gè)含氧碳(oxygenated carbons)。近日,加拿大渥太華大學(xué)Louis Barriault課題組報(bào)道了一種Ginkgolide C的首次全合成以及Ginkgolides A和B的形式全合成。
通過逆合成分析發(fā)現(xiàn)(Figure 1B),Ginkgolide C(3)可由中間體6通過羥醛反應(yīng)在C3-和C13-位之間形成C-C鍵并在C1-、C3-、C11-和C12-位發(fā)生氧化反應(yīng)獲得。中間體6將可通過烯酮7中C15-位炔烴的5-exo-dig環(huán)化以及C8-位立體選擇性銅酸鹽加成獲得。烯酮7是合成Ginkgolides A(1)、B(2)和C(3)的關(guān)鍵中間體。使用苯乙炔10(C14-C15)進(jìn)行Sonogoshira偶聯(lián)反應(yīng),然后在螺烷8(C9-C12)上用9進(jìn)行烷基化,從而實(shí)現(xiàn)連續(xù)季碳中心的構(gòu)建。鈀催化的偶聯(lián)反應(yīng)不僅可用于構(gòu)建D-環(huán)內(nèi)酯,還可用于創(chuàng)建有利于在螺烷8的C9-位進(jìn)行非對(duì)映選擇性親核加成的空間環(huán)境。螺烷8很容易從市售的酮11和烯丙醇12制備,通過Claisen重排確保C5-位的第一個(gè)季碳中心以及C7-和C8-位之間的閉環(huán)復(fù)分解(RCM)形成B-環(huán)。
(圖片來源:J. Am. Chem. Soc.)
Ginkgolides A(1)和B(2)的形式合成(Scheme 1)。以烯酮11為初始底物,先轉(zhuǎn)化為二甲基縮酮,再與烯丙醇12進(jìn)行Claisen重排生成雙烯酮中間體13。13通過Grubbs II催化RCM形成B-環(huán),以三步78%的總收率生成閉環(huán)加合物,之后,烯烴在DBU條件下移位,可以99%的收率得到α,β-不飽和酯14。14在LiHMDS/PhNTf2條件下生成相應(yīng)的三氟甲磺酸乙烯酯(收率為96%),可進(jìn)一步與苯乙炔10進(jìn)行鈀催化的Sonogashira偶聯(lián)反應(yīng),可以99%的收率得到烯炔中間體15。15在KHMDS/18-crown-6條件下進(jìn)行插烯去質(zhì)子化(vinylogous deprotonation)后,再與碘代烷烴9反應(yīng),從而實(shí)現(xiàn)了第二個(gè)季碳中心立體選擇性的構(gòu)建,可以93%的收率得到α-烷基化酯16(dr > 20:1)。
16通過使用MCPBA進(jìn)行化學(xué)選擇性環(huán)氧化反應(yīng),可以35%的收率得到內(nèi)酯17和51%的收率得到β-環(huán)氧化物18。17在Ac2O/TBAF條件下,可以一鍋法78%的收率合成醇19。同時(shí),18在KOAc/DMSO條件下,也可以44%的收率得到醇19。19使用DMP進(jìn)行一鍋法氧化,然后加入原甲酸三甲酯和Amberlyst 15,可以75%的收率得到二甲基縮醛20。20使用DIBALH進(jìn)行還原,可以90%的收率得到內(nèi)半縮醛21,dr為5:1。21使用無水HCl以及Ac2O處理,可以96%的總收率生成異頭異構(gòu)體22和23,dr為1.6:1。此時(shí)通過硅膠色譜法分離端基異構(gòu)體22和23,以促進(jìn)進(jìn)一步的功能化、純化和表征。
緊接著,23使用SeO2和DMP進(jìn)行一鍋法雙氧化,可以78%的收率得到烯酮中間體24,rr為6.4:1。24在t-BuLi、CuCN、TMSI/TBAF條件進(jìn)行立體選擇性共軛加成,可以81%的收率得到酮中間體25,為單一非對(duì)映異構(gòu)體。25使用LiBH2進(jìn)行立體選擇性還原,再在堿性條件下進(jìn)行5-exo-dig環(huán)化,可以92%的收率構(gòu)建26中的D-環(huán)。26通過臭氧分解,可以91%的收率得到羥基內(nèi)酯27。27使用IBX和MPO進(jìn)行氧化,可以41%的收率得到烯酮28。28通過已知的合成路線(J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 649.和Tetrahedron Lett. 1988, 29, 3205.),可分別經(jīng)10步和6步反應(yīng),從而獲得最終的Ginkgolides A(1)和B(2)。
(圖片來源:J. Am. Chem. Soc.)
Ginkgolide C(3)的全合成(Scheme 2)。以22為初始底物,使用SeO2和DMP進(jìn)行一鍋法雙氧化,可以85%的收率得到烯酮中間體29。通過進(jìn)一步的研究后發(fā)現(xiàn),29在t-BuLi、CuCN、TMSI/TBAF/NaOH條件進(jìn)行立體選擇性共軛加成,可以一鍋法80%的收率得到中間體30。30在KHMDS/Davis氧化條件下反應(yīng),可以92%的收率得到α-羥基酮,為唯一的非對(duì)映異構(gòu)體。隨后,將其保護(hù)為MOM縮醛,可以幾乎定量的收率得到中間體31。31使用RuO4/NaIO4進(jìn)行氧化裂解,可以18%的收率得到32和73%的收率得到33。32很容易在I2/K2CO3條件下轉(zhuǎn)化為33,收率為91%。33使用NaBH4 進(jìn)行一鍋法立體選擇性還原,再使用NaOH(1 M)裂解苯甲酰基,然后加入稀AcOH可促進(jìn)內(nèi)酯化,可以83%的收率得到34。34在IBX和MPO條件下進(jìn)行氧化,可以31%的收率得到35。同時(shí),作者發(fā)現(xiàn),使用DMP進(jìn)行氧化,然后使用無水HCl和PhSeCl處理,可生成相應(yīng)的α-苯基硒化物,再暴露于H2O2后,可以三步75%的收率得到35。35在PPTS、Py、AC2O條件下反應(yīng),可以66%的收率得到36。36在Ph3COOH/DBU條件下進(jìn)行環(huán)氧化反應(yīng),可以57%的收率得到環(huán)氧化物中間體6。6的THF/HMPA(4:1)溶液中加入EtCO2tBu/LDA后(59%的收率),再使用CSA進(jìn)行催化開環(huán)內(nèi)酯化,可以89%的收率得到內(nèi)酯37。37在DMDO、Acetone/H2O條件下進(jìn)行立體選擇性環(huán)氧化,隨后Br2/NaOAc條件下進(jìn)行氧化,可以兩步57%的總收率得到中間體38。38在MeOH/K2CO3條件下進(jìn)行脫保護(hù),可以95%的收率得到(±)-Ginkgolide C(3)。
(圖片來源:J. Am. Chem. Soc.)
總結(jié) 加拿大渥太華大學(xué)Louis Barriault課題組報(bào)道了Ginkgolide C(3)的首次全合成,共涉及26步反應(yīng)。同時(shí),通過對(duì)中間體28的不同衍生化,分別實(shí)現(xiàn)了Ginkgolides A(1)和(2)的形式合成,這也是迄今為止完成Ginkgolides的最短合成路線。
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