这是现代罕见的醌中间体

Quassin

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喹诺酮类在我心中占有特殊的地位。我说的不仅仅是线粒体中的泛素辅助因子。虽然这个看起来很奇怪的醌官能团对许多学有机化学的年轻学生来说并不是马上就能认出来的,但它对地球上的大部分生命都是必不可少的,而且出现在几种救命药物中。它们作为全合成的中间体和靶标也有很长的历史,包括,最不引人注目的,在我自己的博士研究中。

近一个世纪前,当奥托·迪尔斯和库尔特·阿尔德发现他们的醌化学时,实验室中的醌化学声名鹊起同名环加成反应使用苯醌作为二嗜性试剂,这种化学方法后来为他们赢得了诺贝尔奖。在接下来的几十年里,许多具有里程碑意义的全合成都利用了醌中间体,通常是在Diels-Alder反应中。R·B·伍德沃德合成利血平,岸义藤合成河豚毒素,马歇尔·盖茨合成吗啡,这些都是教科书上的经典例子。奇怪的是,这些分子中没有一个含有醌!但是,由于已知的化学成分相对较少,而且文献检索如此艰巨,依靠“安全”和有先例的醌Diels-Alder化学在当时是有意义的。此外,醌(或其环加合物)上的多个反应位点为进一步的功能化提供了一个很好的起点。然而,如今很少看到醌中间体转化为非醌天然产物——也就是说,根本就很少看到它们。毕竟,为什么要扭曲一条路线,遵循并不真正符合目标的旧先例和中间产物呢?

最近,美国加州大学欧文分校的谢尔盖·普罗宁(Sergei Pronin)和他的同事们在副肽的全合成中发现了一个完美符合路线的优雅醌化学例子。1让我们从合成的开始开始,研究小组设置了分子的最后一个全碳四元中心。

第一步是古老的醌Diels-Alder反应,但有一个现代的扭曲。利用E J Corey几年前开发的条件,该团队可以不对称地进行反应,获得具有近乎完美的产率和对映选择性的环戊二烯加合物。然后,新安装的环被用来临时堵塞醌的顶部表面,允许团队在高温下用反diels - alder去除凸面上进行立体选择性环氧化。这种巧妙的立体化学继电器使研究小组正式完成了苯醌的催化对映选择性单环氧化反应,这是一个令人生畏的未知反应。接下来,立体化学的指挥棒再一次被传递,新合成的环氧化合物被用来指导合成的关键步骤,铁介导的自由基与g,d-未取代醛环化。首先,氢原子在乙醛的1,1-取代烯烃上的转移产生了一个叔基,该叔基在醌上经历了吉斯型加成,然后烯酸环化到乙醛上(图1)。

反应计划

图1

在进一步的环化反应之前,立体化学继电器看到一个吉斯型自由基加到醌上

这是在非常温和的条件下将两个片段结合在一起的一种非常简洁和快速的方法,并且在最初的自由基添加中具有令人惊讶的立体控制。然而,问题是,在这些条件下,最终的醛醇闭合会导致在醇的立体中心得到不期望的立体化学。幸运的是,该团队意识到这种不受欢迎的外聚物不是热力学醛醇产物,通过仔细筛选,能够找到它可以被外聚并被磷酸乙酸基团捕获的基本条件(图2)。

反应计划

图2

在基本条件下处理产生具有正确立体化学的热力学有利中间体

从这里开始,分子内的Horner-Wadsworth-Emmons环化完成了内酯的合成,团队距离目标只有几个官能团的操作。伟大的工作!