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近日,西湖大学理学院陆海华团队在Angewandte Chemie International Edition上发表了题为“Enantioselective Divergent Total Syntheses of Cycloaurenones and Dysiherbols”的研究论文。
该研究基于通用环己二烯酮中间体的新型区域去对称化反应,即铁催化的分子内自由基环化及铜催化的对映选择性共轭加成,首次实现了海洋天然产物cycloaurenones和dysiherbols的对映选择性发散全合成。
西湖大学理学院副教授陆海华为该工作的通讯作者,浙江大学-西湖大学联合培养博士研究生黄宇豪为该工作的第一作者。

倍半萜醌及氢醌类天然产物因其显著的生物活性和复杂的结构特征,在有机合成领域备受关注。其中,从海绵Dysidea中分离得到的cycloaurenones和dysiherbols尤为引人注目。这两类化合物虽然共享6/6/5/6四环骨架的核心结构特征,却在立体化学构型上表现出明显差异:cycloaurenones具有顺式十氢萘环结构,而dysiherbols则呈现反式十氢萘构型。Cycloaurenones因其顺式并环和连续季碳中心的立体选择性构建难题,至今尚未实现全合成;而已知关于的dysiherbols的合成方法则依赖于特定起始原料,在合成效率及路线发散性方面存在局限。鉴于这两类天然产物在结构和生源合成上的高度相似性,陆海华团队创新性地设计了基于通用环己二烯酮中间体11的发散性合成策略(图1)。

图1. 基于通用环己二烯酮中间体的对映选择性发散合成策略
研究团队首先通过对共轭二烯型Weinreb二酰胺13的高效不对称氢化,以优异的立体选择性(> 99:1 d.r., > 99% e.e.)构建了1,4-非连续手性中心,获得关键中间体14。随后采用双向合成策略,即14的酰基亲核单取代甲基化,并经Negishi偶联、Robinson环化等关键步骤,快速制备了通用环己二烯酮中间体11(图2)。

图2. 通用环己二烯酮中间体11的制备
针对cycloaurenones的合成,研究团队以通用中间体11为起点,利用区域去对称化的Giese–Baran型自由基环化反应,以出色的非对映选择性同时构建了C5和C9位的全碳季碳中心,得到中间体20。随后通过二氧化硒氧化、Pd催化的还原Heck反应、酸介导的羟基移位反应以及Rh催化的烯丙醇异构等策略,成功构建了具有6/6/5/6稠合四环骨架的酮23。最终通过三氟甲磺酰化-Stille偶联、氧化与苯醌后期官能团化等步骤,首次完成了(+)-cycloaurenones A‒C的全合成(图3)。

图3. 天然产物cycloaurenones的合成
在dysiherbols的合成中,团队利用铜催化的不对称共轭加成反应,将通用中间体11转化为具有C5季碳手性中心的产物12,再经自由基环化构建C9季碳中心,得到十氢萘骨架中间体33。后续经氧化脱氢、分子内共轭加成环化与烯丙醇脱水的烯丙位取代等关键步骤,成功实现了(+)-dysiherbols A和D的全合成以及(+)-dysiherbols B、C和E的形式全合成(图4)。

图4.天然产物dysiherbols的合成
综上所述,陆海华团队首次实现了天然产物cycloaurenones和dysiherbols的对映选择性发散全合成。所建立的关键合成方法——包括不对称氢化、区域去对称化的自由基环化和不对称共轭加成等——为复杂天然产物的合成提供了新范式,也为后续生物活性研究和药物开发奠定了重要基础。
本研究得到了国家自然科学基金、浙江省自然科学基金、西湖大学及西湖大学分子科学公共实验平台的支持。团队博士生顾清秀、晁清岑与肖涵之对本研究提供了帮助。
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