華東師范大學高栓虎課題組：在光促進Diels-Alder反應對多環蒽醇化合物的有效合成方面取得重要突破

【成果簡介】

華東師范大學化學與分子工程學院高栓虎教授研究團隊在光促進Diels-Alder反應對多環蒽醇化合物的有效合成方面取得重要突破，研究成果以“Ti(Oi-Pr)4-promoted photoenolization Diels–Alder reaction to construct polycyclic rings and its synthetic applications”為題在線發表在Nature Communications上（DOI:10.1038/s41467-017-00440-8）。這一研究工作是該課題組基于對光誘導的活潑中間體的捕捉，在讀博士研究生楊鮑潮為該論文第一作者，此外在讀碩士生林快快和博士后史英博對該研究成果做出了重要貢獻。

【圖文導讀】

圖1. 含蒽醇或蒽醌類骨架的天然產物及活性

圖2. Ti(Oi-Pr)4 促進的PEDA反應可能的機理過程

圖3.含蒽類和蒽醌類的天然產品

a. 羥基蒽醌的基本骨架和包含線性熔融的各種氧化態和連續手性中心的六元環的羥基蒽醌。
b. (1) 阿霉素和 (2) 四環素是分別含有蒽醌和蒽酚的抗癌和抗菌藥物。(3) A-74528 和(4) JBIR-85 ，(5) 灰側耳菌素和(6) oncocalyxone B是與結構相關的多酮類化合物。

【研究內容】

蒽醇蒽醌類的多環化合物廣泛存在于天然產物以及活性藥物分子中。其中，最為著名當屬抗腫瘤抗生素阿霉素（doxorubicin）以及抗菌抗生素四環素（tetracycline）；此外，從紫草科（Boraginaceae）植物中分離出的Oncocalyxone B，具有鎮痛、抗炎、抗氧化抑制血小板激活等活性；側耳屬菌種中分離出的Pleurotin，對革蘭氏陽性菌具有較好的抑制活性（如金黃色葡萄球菌），同時也對多種癌癥細胞（乳腺癌和結腸癌等）有較好的抑制作用。這些活性天然產物均具有蒽醇蒽醌類骨架，而立體選擇性的構建含一個或連續季碳中心的多環蒽醇化合物一直是有機合成領域的難點。

高栓虎課題組發現Lewis酸促進的PEDA反應能夠高效地構建蒽醇蒽醌類化合物核心骨架。該項研究主要是利用鈦酸四異丙酯作Lewis酸，在紫外光激發下，促進2-甲氧基取代的鄰甲基苯甲醛類底物形成活潑的羥基鄰苯碳醌中間體，與取代的3-甲基環己烯酮發生photoenolization Diels–Alder（PEDA）反應，從而一步高效地構建含一個或連續季碳中心的蒽醇類化合物，有效解決了此類反應存在的挑戰性問題。具有較好的官能團兼容性，底物普適性和高立體選擇性等優點。深入的機理研究發現，甲氧基有助于幫助穩定光激發下產生的羥基鄰苯碳醌中間體，從而與Lewis酸鈦酸四異丙酯形成一個相對穩定的單體或二聚體的絡合物，延長活性中間體壽命，進而與親雙烯體很好的螯合活化不飽和烯酮化合物，并將分子間反應轉化為分子內反應，有利于促進反應的發生及控制反應的立體選擇性。應用該反應，該課題組完成了天然產物Oncocalyxone B 的全合成。Oncocalyxone B 是cordiachrome家族天然產物中較為復雜的一個，含有蒽醇的基本骨架，擁有五個連續的手性中心且在C-8a位有一個季碳中心，同時有一個籠狀的縮醛結構，為此類天然產物的后續功能研究奠定了基礎。

這一研究發現將極大地推動該光反應在有機合成領域中的應用，為新型抗生素開發以及多環型蒽醇類衍生物的合成和功能研究奠定基礎。針對該項研究的相關后續工作也在積極開展中。

原文鏈接：http://news.ecnu.edu.cn/8d/79/c1837a101753/page.htm

文獻鏈接：Ti(Oi-Pr)4-promoted photoenolization Diels–Alder reaction to construct polycyclic rings and its synthetic applications（Nature Communications，2017，DOI:10.1038/s41467-017-00440-8）

本文由材料人編輯部孟令曉編輯，點我加入材料人編輯部。

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