通过TiCl4/Zn介导，从Tephrosia vogelii中分离出的脱氧类胡萝卜素的一步合成

《Journal of Molecular Structure》：One-Step Synthesis of Deoxygenated Rotenoid Isolated from Tephrosia vogelii Mediated by TiCl4/Zn

有机化学领域的研究，采用TiCl4/Zn催化体系对两种罗腾二萜类化合物tephrosin和deguelin进行脱氧与脱羟基反应，生成相同脱氧产物，并通过TDDFT计算验证产物立体化学保留，揭示反应机理中稳定V型构象对立体保护的作用。

　　

Robby Roswanda|Deryl H. Limawan|Yusuf E. Maulana|Anita Alni|Ade Danova|Elvira Hermawati

印度尼西亚万隆40132，万隆理工学院数学与自然科学学院化学系有机化学组

摘要

本文报道了rotenoids类化合物tephrosin和deguelin的还原脱氧反应。这两种化合物均从的豆荚中提取，通过TiCl₄/Zn体系处理后生成相同的脱氧产物。该体系不仅实现了脱氧作用，还对tephrosin发生了脱羟基反应。利用时间依赖密度泛函理论（TDDFT）对CD光谱进行预测分析后发现，脱氧产物保持了其立体化学结构。这种立体化学结构的稳定性可能源于产物特有的V形构象，这种构象形成了空间障碍，阻止了进攻基团从相反方向进行反应。该方法证明了对复杂且脆弱的天然产物体系进行一步改性是可行的。

引言

芳基酮直接还原为芳香烷烃是精细化学工业中的重要转化过程[1]。特别是将羰基还原为亚甲基基团，对于将多功能天然产物转化为有用的构建块和生物活性分子具有重要意义[2]。此外，这一过程还能将Friedel–Crafts酰化产物转化为烷基化产物，而这些产物通常更难以获得。在工业规模上，该过程在石油和生物质原料的转化中也发挥着重要作用。其中，酮类的脱氧在生物质衍生化合物的转化过程中尤为关键[[3], [4], [5]]。

传统上，羰基还原为亚甲基衍生物可通过多种化学方法实现，包括Clemmensen还原[6]、Wolff–Kishner还原[7,8]以及涉及NaBH₄–CF₃CO₂H [9]、LiAlH₄ [10]、TMSCl–Zn [11]和Raney镍-2-丙醇[12]的方案。然而，某些方法所需的苛刻条件限制了它们对含有其他官能团的化合物的适用性。2024年，Zhu等人证明了TiCl₄和氨硼烷是高效催化剂，可用于多种芳香酮的彻底脱氧[13]。不过，当TiCl₄用量较低时，反应会产生还原羰基的副产物——醇。

据我们所知，目前尚未有使用TiCl₄/Zn作为试剂直接还原酮类的报道。在本研究中，我们展示了使用TiCl₄/Zn成功还原tephrosin和deguelin的过程（见图1）。这两种化合物都是从干燥豆荚中分离得到的主要次级代谢物[14,15]。Tephrosin是一种rotenoid类异黄酮，具有对抗多种癌症类型的潜力[16]；deguelin也是一种rotenoid成分，据报道具有抗GBM（多形性胶质母细胞瘤）作用[17]。有趣的是，尽管结构不同，这两种化合物均生成了相同的脱氧产物。

这类化合物的脱氧通常包括两个步骤：首先还原羰基，随后消除羟基生成相应的烷烃[18]。实验结果表明，tephrosin和deguelin的脱氧是一个一步反应，并且两者都产生了相同的脱氧产物。此外，我们还观察到tephrosin脱氧过程中伴随着脱羟基现象。通过CD光谱分析并结合时间依赖密度泛函理论（TDDFT）进一步验证，确认脱氧产物保持了起始材料的立体化学结构。

研究方法

一般信息

本研究使用的设备包括常规玻璃器皿、加热板、搅拌器、注射器、分液漏斗、真空液相色谱仪（VLC）、径向色谱仪（RC）、紫外灯（波长254 nm和365 nm）、Buchi Rotavapor R-3和Buchi Rotavapor R-220 Pro旋转蒸发器，以及Reveleris纯化系统。分离产物的纯度分析采用Shimadzu LC-20AD仪完成；分离和脱氧化合物的结构鉴定也通过相应仪器进行。

结果与讨论

最初，我们计划使用McMurry偶联反应使tephrosin和deguelin二聚化，但实际观察到这两种化合物的中央羰基发生了脱氧（化合物1’）。通过¹H-NMR和¹³C-NMR光谱分析，并结合2D NMR（HSQC、HMBC和HR-MS）进一步解析，确定了产物1’的结构。

结论

总之，我们证明了使用TiCl₄/Zn能够成功脱氧从中提取的两种rotenoids（deguelin和tephrosin），生成相同的脱氧产物。这一发现很有趣，因为它表明在一个反应步骤中同时实现了羰基的脱氧和tephrosin的脱羟基。时间依赖密度泛函理论（TDDFT）对CD光谱的预测分析表明，脱氧产物保持了其立体化学结构。

作者贡献声明

Robby Roswanda：概念构思、监督、撰写、审稿与编辑、验证。Deryl H. Limawan：实验设计、方法学研究、数据分析、初稿撰写、结果可视化。Yusuf E. Maulana：方法学研究、数据分析、实验设计。Anita Alni：监督、审稿与编辑、验证。Ade Danova：监督、撰写、审稿与编辑。Elvira Hermawati：资源协调、概念构思、撰写、审稿与编辑。

CRediT作者贡献声明

Robby Roswanda：撰写、审稿与编辑、验证、监督、概念构思。Deryl H. Limawan：初稿撰写、结果可视化、方法学研究、数据分析。Yusuf E. Maulana：方法学研究、数据分析。Anita Alni：撰写、审稿与编辑、验证、监督。Ade Danova：撰写、审稿与编辑、监督。Elvira Hermawati：撰写、审稿与编辑、资源协调、概念构思。

利益冲突声明

作者声明以下可能构成潜在利益冲突的财务利益或个人关系：

Robby Roswanda表示获得了万隆理工学院的财政支持。其他作者声明没有已知的可能影响本文工作的财务利益或个人关系。

致谢

我们衷心感谢ITB研究基金（PPMI项目）（FMIPA 2025）的资助。此外，本研究还得到了印度尼西亚高等教育、研究和技术部下属的Inter University Center for Excellence (PUAPT)项目的部分支持。