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南科大李闯创团队最新JACS:高难度天然产物Cerorubenic acid-III的首次全合成

2019年春节期间,南方科技大学化学系李闯创教授(点击查看介绍)团队,利用课题组首次发现的Type II [5+2]环加成反应作为关键反应,历时2年完成了合成难度非常大的、活性二倍半萜类天然产物Cerorubenic acid-III的国际上首次全合成。这一成果在线发表在《美国化学会志》(Journal of the American Chemical Society, JACS)上。李闯创教授课题组的博士研究生刘鑫(南科大与澳门大学联合培养)和刘君羊博士(现为南科大前沿与交叉科学研究院研究助理教授)是该论文的共同第一作者,博士研究生吴建磊与研究助理黄国成等对该论文也做出了重要贡献。南科大化学系钟龙华副教授和本科生梁荣完成了计算化学部分的重要工作。

Cerorubenic acid-III是一种具有新型四环[8.4.1.0.0]十五烷骨架的二倍半萜类天然产物,由日本科学家Naya课题组于1983年首次从红蜡蚧虫Ceroplastes rubens Maskell的分泌物中分离得到。研究表明,该化合物在昆虫信息素领域发挥着重要的作用。由于天然来源的Cerorubenic acid-III非常稀缺,阻碍了进一步的生物活性研究,因此,亟待开发Cerorubenic acid-III及其类似物的有效合成方法。结构上,Cerorubenic acid-III包含空间紧凑的6/3/7/6四环骨架,具有独特的双环[4.4.1]-桥环体系,包含罕见的桥环内镶嵌的乙烯基环丙烷结构,特别是在C6-C7处含有高度环张力的桥头双键,该双键在空气中不稳定,易发生环氧化。此外,该分子还具有七个连续的手性中心,包括环丙烷上全碳的季碳手性中心。因此,如何立体选择性、区域选择性、以及高对映选择性的构建该分子的复杂多环体系,具有很大的合成挑战性。而且,之前研究表明,该天然产物在酸性或者碱性的条件下都不稳定,给其全合成增加了很大难度。由于其独特的生物活性和复杂新颖的化学结构特点,使得Cerorubenic acid-III一直备受合成及药物化学家的关注。其中,世界著名合成化学家Leo Paquette教授小组就历经了10多年的潜心研究,尝试了多种的合成策略来构建该分子的四环骨架,也取得了较好的研究进展,发表了一系列研究进展文章。至今,该分子已被分离发现超过36年,但是,其全合成还没有见报道。


最近,李闯创课题组开发了一条高效简洁的合成新策略,由廉价易得的手性原料出发,利用本课题先前首次发现的Type II [5+2]环加成反应(Angew. Chem. Int. Ed., 2015, 54, 1754),高效简洁的合成含有高张力桥头双键(anti-Bredt烯烃)的[4.4.1]-桥环体系;通过跨环环化策略构建了乙烯基环丙烷结构,并保持所需的立体化学;总共19步完成了该分子的首次不对称全合成。以上研究所应用的合成方法还可以扩展到其他Cerorubenic酸及其类似物的不对称合成,为进一步的生物学研究打下了坚实的基础。

该文章在致谢部分提到:本文献给对有机合成化学做出巨大贡献的Leo Paquette教授。


该论文作者为:Xin Liu, Junyang Liu, Jianlei Wu, Guocheng Huang, Rong Liang, Lung Wa Chung, Chuang-Chuang Li

原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):

Asymmetric Total Synthesis of Cerorubenic Acid-III

J. Am. Chem. Soc., 2019, DOI: 10.1021/jacs.8b12647


导师介绍

李闯创

https://www.x-mol.com/university/faculty/49512


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