聚酮抗生素Pyrroindomycin的仿生合成研究

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螺环乙酰乙酸内酯/内酰胺类抗生素是聚酮类天然产物中非常独特的家族,其化学结构复杂、手性中心密集,并且具有良好的抗肿瘤活性和抗菌活性。1994年发现的pyrroindomycins较同家族其他抗生素,对革兰氏阳性菌及一些临床耐药菌表现出更强的抑菌作用(最低抑菌浓度可达到0.06μg/mL),其螺环乙酰乙酸内酰胺及十一元大环骨架的结构也是首次发现。但其核心骨架化学结构的相对构型和绝对构型由于其含量低和结构复杂而无法确定,到目前为止还没有其全合成的报道。  基于上海有机所刘文课题组对pyrroindomycins及其他螺环乙酰乙酸内酯类天然产物的生物合成途径的研究,我们尝试开展其仿生合成研究。首先采用串联的分子内Diels-Alder反应这一仿生合成策略来构建pyrroindomycin甙元部分的大环骨架。通过汇聚式的合成策略分别合成两个片段,利用硼试剂的烯丙基化反应将两个片段连接,然后通过炔酮异构化、CBS不对称还原、HWE烯化、氨化及Dieckmann缩合等反应得到聚酮长链即双Diels-Alder反应的合成前体。但在之后的构建环外双键来进行串联分子内环加成反应时,体系较复杂。考虑到两次分子内Diels-Alder环加成反应活性的差异,我们调整合成思路采用分步的Diels-Alder反应策略,通过构建好的八氢萘环骨架希望来立体选择性控制第二次分子内环加成得到非对映异构体纯的pyrroindomycin大环骨架。  经过对分子内Diels-Alder反应构建八氢萘环骨架的细致研究,发现利用tetramic acid多烯片段在较高温度条件下进行环加成可以得到两种exo构型为主的顺式八氢萘环产物;而利用α,β-不饱和醛基底物在路易斯酸催化条件下进行环加成可以得到两种endo构型为主的反式八氢萘环产物。这里通过底物及反应条件控制的方法可以得到所有四种构型的八氢萘环片段,从而为pyrroindomycin大环骨架构型的确定及后期进行深入构效关系研究提供了重要的基础。通过对同家族天然产物的结构类似性的分析,我们选择较为可能的endo-顺式八氢萘环片段进行转化,并方便通过柱层析分离得到两种非对映异构体纯的第二次环加成反应的前体。在之后的工作中计划通过八氢萘环立体构象,tetramicacid烯醇羟基保护基及C15和C16两个手性中心来控制螺环骨架的形成从而得到单一构型pyrroindomycin大环骨架。同时不同立体化学的合成前体可以用来考察后续分子内Diels-Alder反应的反应活性;它们也有可能用于研究与酶催化结合,有助于我们更好地理解酶催化对底物的特异性识别和拓展将来化学-酶法在复杂抗生素全合成中的应用。  在合成pyrroindomycin聚酮长链时,我们利用手性磷酸促进的不对称烯丙基化反应来实现两个片段的连接并一步构建C15和C16两个手性中心。这是将不对称烯丙基化反应应用于复杂底物的有益尝试。在研究工作中,发现采用位阻相对较小的9-蒽取代手性磷酸、增加反应速率比如增加催化剂用量或是在较高温度反应均可以更好地实现复杂底物的不对称烯丙基化反应。之后的工作中,有望使用酸性更强的9-蒽取代的手性硫代磷酸来进一步提高不对称烯丙基化反应的对映选择性。
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