化学合成在确定天然产物结构和修订错误指认结构方面具有十分重要的作用。同时,在化学合成之前对天然产物的生源合成进行详细分析被证实是一种非常有价值的研究策略,它不仅可以启发设计简洁高效的合成方法,而且可以为潜在错误指认的结构提供有价值的线索,从而避免不必要的繁琐操作来合成错误指认的结构。
Sarocladione是首个从自然界中分离得到的具有14元环二酮结构的5,10:8,9-双断裂甾体天然产物,目前仅根据核磁数据和计算结果推测了其可能的结构。近日,中国科学院上海有机化学研究所天然产物有机合成化学院重点实验室的桂敬汉课题组以廉价商业可得的麦角甾醇(ergosterol)为原料,通过2步或7步完成了sarocladione的首次仿生合成并修正了其结构,为sarocladione可能的生源合成假设提供了实验支持;同时该课题组发展了一种新型钌催化的过氧碎裂反应,实现了一系列饱和过氧化物到烯烃二酮化物的高效转化(Angew. Chem. Int. Ed. 2021, DOI: 10.1002/anie.202101451, 被杂志选为VIP文章)。
桂敬汉课题组首先通过光氧化和烯烃的选择性还原等反应得到饱和内过氧化物,随后通过新发展的钌催化过氧碎裂反应得到关键的14元环二酮中间体,后者通过Saegusa氧化脱氢和氧杂Michael加成反应即以总计7步反应合成了天然产物sarocladione,同时通过X-射线单晶衍射修订了其化学结构。在完成第一代合成后,该课题组继续以麦角甾醇过氧化物(ergosterol endoperoxide)为底物,通过一步串联反应(即过氧碎裂反应和氧杂Michael加成反应)实现了天然产物sarocladione仿生合成(总计2步反应)。
该过氧碎裂反应具有较好的底物普适性,在最优条件下,具有不同D-环取代基的甾体底物和非甾体底物均能有较好的收率,为一系列5,10:8,9-双断裂甾体和烯烃二酮产物的制备提供了简便的方法。
博士研究生宁宇涵为该工作所发表论文的第一作者。该研究工作得到了中国科学院战略性先导科技专项(B类)、国家自然科学基金面上项目等资助。
