CN104402852B - 一种合成天然产物Tarchonanthuslactone异构体的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种合成天然产物Tarchonanthuslactone异构体的方法,以三羟基丁酸甲酯为原料,经过PMB酯保护,LiAlH4还原,Swern氧化,Mukaiyama Aldol反应,酯水解,Yanaguchi关环,去保护,缩合得到天然产物Tarchonanthuslactone的异构体。本发明的合成路线设计新颖合理,原料价廉易得,操作工艺简便,反应条件温和,速率快,副反应相对少,操作简便,原料廉价易得,可大大降低合成成本。
Description
技术领域
本发明属于化工领域,尤其涉及一种合成天然产物Tarchonanthuslactone异构体的方法。
背景技术
Tarchonanthuslactone,如下式(1)所示,是一种多聚酮的天然产物,于1979年被Bohlmann从一种叫Tarchonanthus trilobus的树的叶子中首次提取出来,它最终的外形结构是被Nakata等人通过不对称合成的方法确定的。从Tarchonanthuslactone的结构看,它有一个α,β不饱和的δ内酯,还有两个手性中心。Tarchonanthuslactone具有生物活性,研究发现它可以降低患糖尿病小鼠的血糖含量,因此对Tarchonanthuslactone及其类似物、异构体的合成以用于构效关系研究具有重要意义,从而引起了众多合成化学家、生物学家及药理学家的极大兴趣。
目前,已报导的合成Tarchonanthuslactone异构体(如式12所示)的方法只有两例,即Hee-Yoon Lee等人于2008年在Synlett,2009(2),pp0249-0252上发表的题为Afacile total synthesis of all stereoisomers oftarchonanthuslactone andeuscapholide from chiral epichlorohydrin和Vinod K.Singh等人于2005年在TetrahedronLetters,2005,46,pp7527-7529上发表的题为Asymmetric synthesis of allthe stereoisomers oftarchonanthuslactone的学术论文,而国内尚未有相关报道。仔细分析Hee-Yoon Lee,Vinod K.Singh等人的报道,他们的合成路线比较长,采用的试剂昂贵(如三甲基硅炔基锂,Grubbs催化剂等)并且具有剧毒(如路线中使用的硫酸汞),有些反应多少存在速率慢、副反应多、后处理复杂等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多聚酮天然产物Tarchonanthuslactone异构体的制备方法,旨在解决现有国内无Tarchonanthuslactone异构体合成路线研究,国外已有的两例报道路线较长,试剂昂贵且有剧毒,并且有些反应多少存在速率慢、收率低、副反应多等问题。
本发明克服现有技术的不足,提供了一种合成天然产物Tarchonanthuslactone异构体的方法,包括以下步骤:
(1)在氮气保护下,将840mg(5R,7R,E)-5-羟基-7-((4-甲氧苄基)氧代)-2-辛烯酸)溶于0.5mL DCM,在0℃下慢慢滴加0.9ml(2,4,6)-三氯苯甲酰氯和6.5ml吡啶,回温到室温反应2h;反应结束后,停止反应、萃取、合并有机相、洗涤、干燥、浓缩以及柱色谱分离,得到(5R,7R,E)-5-羟基-7-((4-甲氧苄基)氧代)-2-辛烯酸);
(2)将195mg(5R,7R,E)-5-羟基-7-((4-甲氧苄基)氧代)-2-辛烯酸)溶于13mlDCM,加1.4ml H2O,置于0℃下,将300.8mg 2,3-二氯-5,6-二氰对苯醌加入到反应体系中;反应结束后,停止反应、萃取、合并有机相、洗涤、干燥、浓缩以及柱色谱分离,得到(R)-6-((R)-2-羟基丙基)-5,6-二氢-2H-吡喃-2-酮);
(3)将55mg(R)-6-((R)-2-羟基丙基)-5,6-二氢-2H-吡喃-2-酮)溶解到7ml DCM中,然后加入溶于3ml DCM的159mg 3-(3,4-双((叔丁基二甲基硅)氧代)苯基)丙酸),再加入80mg DCC,最后加入21.5mg DMAP,在室温下反应15h;反应完全后,停止反应、萃取、合并有机相、洗涤、干燥、过滤、浓缩以及柱色谱分离,得到(R)-1-((R)-6-氧-3,6-二氢-2H-2-吡喃基)异丙基-3-(3,4-双((叔丁基二甲基硅)氧代)苯基)丙酸酯);
(4)将272mg(R)-1-((R)-6-氧-3,6-二氢-2H-2-吡喃基)异丙基-3-(3,4-双((叔丁基二甲基硅)氧代)苯基)丙酸酯)溶解到25ml THF溶液中,加入180mg苯甲酸和5mmolTBAF(四丁基氟化铵),在室温下搅拌1h;反应完全后,停止反应、萃取、合并有机相、洗涤、干燥、过滤、浓缩以及柱色谱分离,得到Tarchonanthuslactone的异构体(R)-1-((R)-6-氧-3,6-二氢-2H-2-吡喃基)异丙基-3-(3,4-二羟基苯基)丙酸酯)。
优选地,所述停止反应为加入饱和NaHCO3溶液停止反应;所述萃取为用乙酸乙酯萃取;所述洗涤为用饱和NaCl溶液洗涤;所述干燥为用无水硫酸钠干燥。
优选地,在步骤(2)中,所述柱色谱分离中洗脱剂及其比例为乙酸乙酯:石油醚=1:1;
在步骤(3)中,所述柱色谱分离中洗脱剂及其比例为乙酸乙酯:石油醚=1:5;
在步骤(4)中,所述柱色谱分离中洗脱剂及其比例为乙酸乙酯:石油醚=1:1。
优选地,在步骤(1)中,所述(5R,7R,E)-5-羟基-7-((4-甲氧苄基)氧代)-2-辛烯酸)的制备包括以下步骤:
A、将(Z)-((1-甲氧-1,3-二亚乙烯基)氧代)三甲基硅烷)和(R)-3-((4-甲氧苄基)氧代)-1-丁醛)经过MukaiyamaAldol反应得到(5R,7R,E)-甲基-5-羟基-7-((4-甲氧苄基)氧代)-2-辛烯酸酯);
B、将950mg(5R,7R,E)-甲基-5-羟基-7-((4-甲氧苄基)氧代)-2-辛烯酸酯)溶解到38.5ml THF中,然后加入20ml甲醇;将1.5g氢氧化锂溶于20ml水中,用滴管加到反应瓶中,在室温下反应2h;反应完全后,加1M HCl将pH值调至6,然后用80ml乙酸乙酯萃取3次,合并有机相,无水硫酸钠干燥,过滤,浓缩后得到(5R,7R,E)-5-羟基-7-((4-甲氧苄基)氧代)-2-辛烯酸)。
优选地,在步骤A中,所述(R)-3-((4-甲氧苄基)氧代)-1-丁醛)的制备包括以下步骤:
a、在氮气保护下先将2.6ml三羟基丁酸甲酯溶于56ml二氯甲烷,再将PMB酯溶于56ml DCM中;在氮气保护下把稀释的PMB酯溶液逐滴加入到(R)-甲基-3-羟基丁酸酯,然后加入535mg樟脑磺酸,在室温下搅拌15h;反应结束后,终止反应、萃取、合并有机相、干燥、过滤、浓缩以及柱色谱分离,得到(R)-甲基-3-((4-甲氧苄基)氧代)丁酸酯);
b、在氮气保护下,将2.618g LiAlH4溶于57.5ml乙醚中并置于0℃下搅拌;将5.47g式2化合物溶于57.5ml乙醚,在搅拌下逐滴加入到LiAlH4溶液中,在0℃下反应1h;反应结束后,终止反应、抽滤、滤液萃取、合并有机相、洗涤、干燥、过滤、柱色谱分离,得到(R)-3-((4-甲氧苄基)氧代)-1-丁醇;
c、将(R)-3-((4-甲氧苄基)氧代)-1-丁醇通过Swern Oxidation反应得到(R)-3-((4-甲氧苄基)氧代)-1-丁醛)。
优选地,在步骤a中,所述终止反应为用10ml饱和NaHCO3溶液终止反应,所述萃取为用115mlDCM萃取3次,所述洗涤为用饱和NaCl溶液洗涤,所述干燥为用无水硫酸钠干燥,所述柱色谱分离中洗脱剂比例为乙酸乙酯:石油醚=1:15。
优选地,在步骤b中,所述终止反应为用1M 68ml的KOH溶液终止反应,所述抽滤为用硅藻土抽滤,所述萃取为将滤液用120mlDCM萃取3次,所述洗涤为用饱和NaCl溶液洗涤,所述干燥为用无水硫酸钠干燥,所述柱色谱分离中洗脱剂比例为乙酸乙酯:石油醚=1:5。
优选地,所述PMB酯的制备具体为:在氮气保护下,将5.565g对甲氧基苄醇溶于13ml乙醚,在0℃加入403mg质量浓度为60%的NaH,在室温下搅拌30min,然后冷却到0℃,逐滴加入4.04ml三氯乙腈,自然回温到室温并在室温下搅拌2h;反应结束后,浓缩,再加100ml正己烷并润洗沉淀物,然后用硅藻土过滤,将滤液浓缩得到PMB酯。
优选地,所述(Z)-((1-甲氧-1,3-二亚乙烯基)氧代)三甲基硅烷)的制备包括以下步骤:
在冰水条件以及氮气的保护下,向1.71ml二异丙基氨和13ml四氢呋喃构成的混合溶液中缓慢加入3.76ml、2.5M的丁基锂,得到的混合体系在同一温度下,经过30min的搅拌后冷却至-78℃,然后缓慢加入1.36ml DMPU,并在-78℃下,搅拌30min,然后逐滴加入1ml巴豆酸甲酯,并在-78℃下再次搅拌30min后,缓慢地加入由1.27ml三甲基氯硅烷和5ml四氢呋喃构成的混合溶液,滴加完后将反应体系移至室温并继续搅拌2个小时;
反应完后,加入大量的正己烷,并用冷水洗涤数次,将得到的有机相经过硅藻土过滤后,用无水硫酸钠干燥,并在40℃的水浴下,减压浓缩得到(Z)-((1-甲氧-1,3-二亚乙烯基)氧代)三甲基硅烷)。
本发明提供了一种合成天然产物Tarchonanthuslactone异构体的方法,以三羟基丁酸甲酯为原料,经PMB酯保护,四氢铝锂还原,Swern氧化得式4化合物;式4化合物和烯醇硅醚经Mukaiyama Aldol反应得式6化合物;式6化合物经氢氧化锂将酯水解成酸,在2,4,6-三氯苯甲酰氯和吡啶催化下发生Yanaguchi关环反应,脱PMB保护得式9化合物;式9化合物和TBS保护的苯丙酸作用,然后脱TBS得到目标分子12即天然产物Tarchonanthuslactone的一个异构体。
总结以上讨论的一般反应步骤如下:以三羟基丁酸甲酯为原料,经过PMB酯保护,LiAlH4还原,Swern氧化,Mukaiyama Aldol反应,酯水解,Yanaguchi关环,去保护,缩合得到目标分子式12即天然产物Tarchonanthuslactone的一个异构体。目标分子的全合成路线如图1所示。
相比于现有技术的缺点和不足,本发明具有以下有益效果:本发明的合成路线设计新颖合理,原料价廉易得,操作工艺简便,反应条件温和,速率快,副反应相对少,操作简便,原料廉价易得,可大大降低合成成本。
附图说明
图1是本发明Tarchonanthuslactone的异构体(R)-1-((R)-6-氧-3,6-二氢-2H-2-吡喃基)异丙基-3-(3,4-二羟基苯基)丙酸酯)的全合成线路图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
以下实施例结合图1进行描述,图1中,式1化合物:(R)-甲基-3-羟基丁酸酯);式2化合物:(R)-甲基-3-((4-甲氧苄基)氧代)丁酸酯);式3化合物:(R)-3-((4-甲氧苄基)氧代)-1-丁醇);式4化合物:(R)-3-((4-甲氧苄基)氧代)-1-丁醛);式5化合物:(Z)-((1-甲氧-1,3-二亚乙烯基)氧代)三甲基硅烷);式6化合物:(5R,7R,E)-甲基-5-羟基-7-((4-甲氧苄基)氧代)-2-辛烯酸酯);式7化合物:(5R,7R,E)-5-羟基-7-((4-甲氧苄基)氧代)-2-辛烯酸);式8化合物:(5R,7R,E)-5-羟基-7-((4-甲氧苄基)氧代)-2-辛烯酸);式9化合物:(R)-6-((R)-2-羟基丙基)-5,6-二氢-2H-吡喃-2-酮);式10化合物:3-(3,4-双((叔丁基二甲基硅)氧代)苯基)丙酸);式11化合物:(R)-1-((R)-6-氧-3,6-二氢-2H-2-吡喃基)异丙基-3-(3,4-双((叔丁基二甲基硅)氧代)苯基)丙酸酯);式12化合物:(R)-1-((R)-6-氧-3,6-二氢-2H-2-吡喃基)异丙基-3-(3,4-二羟基苯基)丙酸酯)。
实施例1PMB酯的合成
在氮气保护下,将对甲氧基苄醇(5.565g)溶于乙醚(13ml),在0℃加入(403mg,60%)NaH,在室温下搅拌30min,然后冷却到0℃,逐滴加入三氯乙腈(4.04ml),自然回温到室温并在室温下搅拌2h。反应结束后,先用旋转蒸发仪浓缩,再加正己烷(100ml)并润洗沉淀物,然后用少量硅藻土过滤,将滤液浓缩得到橙色油状物,即PMB酯(8g,70.2%)。
实施例2式2化合物的合成
在氮气保护下先将三羟基丁酸甲酯(2.6ml)溶于二氯甲烷(DCM,56ml),再将PMB酯溶于56ml DCM中。在氮气保护下把稀释的PMB酯溶液逐滴加入到1溶液,然后加入535mg樟脑磺酸(CSA),在室温下搅拌15h。加10ml饱和NaHCO3溶液停止反应,用DCM(115ml×3)萃取,合并有机相,用饱和NaCl溶液洗涤,无水硫酸钠干燥,过滤,浓缩后用柱色谱分离提纯产物,洗脱剂比例为(乙酸乙酯:石油醚=1:15),最后将洗脱液浓缩得橙黄色油状式2化合物(5.15g,93.7%)。
实施例3式3化合物的合成
在氮气保护下将LiAlH4(2.618g)溶于57.5ml乙醚中并置于0℃下搅拌。将式2化合物(5.47g)溶于57.5ml乙醚,在搅拌下逐滴加入到LiAlH4溶液中,在0℃下反应1h。反应结束后,用1M的KOH溶液(68ml)终止反应,然后用硅藻土抽滤,滤液用DCM(120ml×3)萃取,合并有机相,用饱和NaCl溶液洗涤,无水硫酸钠干燥,过滤,浓缩后经柱色谱分离(乙酸乙酯:石油醚=1:5),将洗脱液浓缩得黄色油状式3化合物(3.85g,80%)。
实施例4式4化合物的合成(Swern氧化)
在保证整个反应过程中无水无氧,并用氮气保护的条件下,将1.75ml草酰氯(COCl)2溶于34ml的DCM,放入-60℃下搅拌,逐滴加入二甲基亚砜(DMSO,2.9ml)。此混合物在低温下搅拌15min后,将式3化合物(2.85g)溶于DCM(34ml),再慢慢地加入到反应瓶中。反应1h后,逐滴地加入三乙胺(Et3N,13.22ml),加完料后将反应混合物从低温中取出放入冰水浴中,接着反应2h。待反应结束后,加饱和NaCl溶液(90ml),用DCM(86ml×3)萃取,无水硫酸钠干燥,过滤,浓缩后经柱色谱分离(乙酸乙酯:石油醚=1:10),将洗脱液浓缩得浅黄色油状式4化合物(2.5g,90%)。
实施例5式6化合物的合成
在0℃(冰水混合物)条件以及氮气的保护下,向二异丙基氨(1.71ml)的四氢呋喃(13ml)溶液中缓慢加入2.5M的丁基锂(3.76ml),得到的混合体系在同一温度下,经过30min的搅拌后冷却至-78℃,然后缓慢加入DMPU(1.36ml),并在-78℃下,搅拌30min,然后逐滴加入巴豆酸甲酯(1ml),并在同一温度下再次搅拌30min后,缓慢地加入三甲基氯硅烷(1.27ml)的四氢呋喃(5ml)溶液,滴加完后将反应体系移至室温并继续搅拌2个小时。反应完后,加入大量的正己烷,并用冷水洗涤数次,将得到的有机相经过硅藻土过滤后,用无水硫酸钠干燥有机相,并在40℃的水浴下,减压移除有机溶剂得到较纯的淡黄色油状液体式5化合物(Z)-((1-甲氧-1,3-二亚乙烯基)氧代)三甲基硅烷)(烯醇硅醚)(1.21g,75%)。
在氮气保护下,先将Ti(OiPr)2Cl2(10ml)溶于甲苯(30ml),放在冰水浴中,然后逐滴加入四氯化钛(TiCl4,3.367ml),在室温下搅拌1h反应结束后制得乳白色悬浮状的浓度为1M的Ti(OiPr)2Cl2(二氯二异丙基钛)溶液。
在氮气保护下,将1M的Ti(OiPr)2Cl2(14.3ml)溶于70ml甲苯,放入-78℃的低温中,然后将已溶于25ml甲苯的式4(2.7g)化合物溶液逐滴加入,在-78℃下搅拌30min,将4.02g式5化合物溶于35ml甲苯,再逐滴加入到反应体系中,滴加完毕后在-78℃下搅拌30min。反应结束加20ml饱和NaHCO3溶液停止反应,用DCM(80ml×3)萃取,合并有机相,用饱和NaCl溶液洗涤,无水硫酸钠干燥,过滤,浓缩后用柱色谱分离提纯产物(乙酸乙酯:石油醚=1:2),最后将洗脱液浓缩得黄色油状式6化合物(3.28,82%)。
实施例6式7化合物的合成
式6化合物(950mg)溶解到38.5ml THF中,然后加入20ml甲醇;将1.5g氢氧化锂溶于20ml水中,用滴管加到反应瓶中,在室温下反应2h。TLC检测显示反应完全后,加1M HCl将pH值调至6,然后用乙酸乙酯(80ml×3)萃取,合并有机相,无水硫酸钠干燥,过滤,浓缩后得黄色油状式7化合物(907mg,100%)。
实施例7式8化合物的合成
在氮气保护下,式7化合物(840mg)溶于DCM(0.5mL),在0℃下慢慢滴加0.9ml(2,4,6)-三氯苯甲酰氯和6.5ml吡啶,回温到室温反应2h。反应结束加饱和NaHCO3溶液停止反应,用DCM(7.5ml×3)萃取,合并有机相,用饱和NaCl溶液洗涤,无水硫酸钠干燥,过滤,浓缩后用柱色谱分离提纯产物(乙酸乙酯:石油醚=1:10),最后将洗脱液浓缩得黄色油状式8化合物(685mg,87%)。
实施例8式9化合物的合成
式8化合物(195mg)溶于13ml DCM,加1.4ml H2O,置于0℃下,将300.8mg DDQ(2,3-二氯-5,6-二氰对苯醌)加入到反应体系中,4h后用饱和NaHCO3溶液停止反应,DCM(15ml×3)萃取,合并有机相,用饱和NaCl溶液洗涤,无水硫酸钠干燥,过滤,浓缩后用柱色谱分离提纯产物(乙酸乙酯:石油醚=1:1),最后将洗脱液浓缩得黄色油状式9化合物(81.2mg,79%)。
实施例9式10化合物的合成
3,4-二羟基苯基丙酸(900mg)溶于10ml DMF,加入1.34g咪唑,置于0℃下,慢慢加入叔丁基二甲基氯硅烷(1.49g)后将反应在室温下反应2天,待反应结束加入40ml乙醚和10ml水停止反应,分液后用乙醚(40ml×4)萃取水相,分液,合并有机相,有机相分别用饱和氯化铵溶液和饱和NaCl溶液洗涤,无水硫酸钠干燥,过滤,浓缩后用柱色谱分离提纯产物(乙酸乙酯:石油醚=1:5),最后将洗脱液浓缩得黄色油状式10化合物(840mg,94%)。
实施例10式11化合物的合成
式9化合物(55mg)溶解到7ml DCM中,然后加入溶于3ml DCM的式10化合物(159mg),再加入80mg DCC,最后加入21.5mg DMAP,在室温下反应15h。在TLC检测显示反应完全后,加35ml饱和NH4Cl溶液停止反应,用DCM(35ml×3)萃取,合并有机相,用饱和NaCl溶液洗涤,无水硫酸钠干燥,过滤,浓缩,用柱色谱分离提纯产物(乙酸乙酯:石油醚=1:5),最后将洗脱液浓缩得黄色油状式11化合物(155mg,81%)。
实施例11式12化合物的合成
式11化合物(272mg)溶解到25ml THF溶液中,加入180mg苯甲酸和5mmolTBAF(四丁基氟化铵),在室温下搅拌1h。在TLC检测显示反应完全后,加30ml饱和NaHCO3溶液,用乙酸乙酯(35ml×3)萃取,合并有机相,用饱和NaCl溶液洗涤,无水硫酸钠干燥,过滤,浓缩后用柱色谱分离提纯产物(乙酸乙酯:石油醚=1:1),最后将洗脱液浓缩得黄色油式12状化合物(134mg,84%)。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种合成天然产物Tarchonanthuslactone异构体的方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)在氮气保护下,将840mg式7化合物溶于0.5mL DCM,在0℃下慢慢滴加0.9ml(2,4,6)-三氯苯甲酰氯和6.5ml吡啶,回温到室温反应2h;反应结束后,停止反应、萃取、合并有机相、洗涤、干燥、浓缩以及柱色谱分离,得到式8化合物
(2)将195mg式8化合物溶于13ml DCM,加1.4mlH2O,置于0℃下,将300.8mg2,3-二氯-5,6-二氰对苯醌加入到反应体系中;反应结束后,停止反应、萃取、合并有机相、洗涤、干燥、浓缩以及柱色谱分离,得到(R)-6-((R)-2-羟基丙基)-5,6-二氢-2H-吡喃-2-酮;
(3)将55mg(R)-6-((R)-2-羟基丙基)-5,6-二氢-2H-吡喃-2-酮溶解到7ml DCM中,然后加入溶于3ml DCM的159mg 3-(3,4-双((叔丁基二甲基硅)氧代)苯基)丙酸,再加入80mgDCC,最后加入21.5mgDMAP,在室温下反应15h;反应完全后,停止反应、萃取、合并有机相、洗涤、干燥、过滤、浓缩以及柱色谱分离,得到(R)-1-((R)-6-氧-3,6-二氢-2H-2-吡喃基)异丙基-3-(3,4-双((叔丁基二甲基硅)氧代)苯基)丙酸酯;
(4)将272mg(R)-1-((R)-6-氧-3,6-二氢-2H-2-吡喃基)异丙基-3-(3,4-双((叔丁基二甲基硅)氧代)苯基)丙酸酯溶解到25ml THF溶液中,加入180mg苯甲酸和5mmol TBAF(四丁基氟化铵),在室温下搅拌1h;反应完全后,停止反应、萃取、合并有机相、洗涤、干燥、过滤、浓缩以及柱色谱分离,得到Tarchonanthuslactone的异构体(R)-1-((R)-6-氧-3,6-二氢-2H-2-吡喃基)异丙基-3-(3,4-二羟基苯基)丙酸酯。
2.如权利要求1所述的合成天然产物Tarchonanthuslactone异构体的方法,其特征在于,在步骤(2)中,所述柱色谱分离中洗脱剂及其比例为乙酸乙酯:石油醚=1:1;
在步骤(3)中,所述柱色谱分离中洗脱剂及其比例为乙酸乙酯:石油醚=1:5;
在步骤(4)中,所述柱色谱分离中洗脱剂及其比例为乙酸乙酯:石油醚=1:1。
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