用于合成海德氧烷(Haedoxans)的手性1,4-苯并二氧烷部分的制备

《Journal of Molecular Structure》:Synthesis of Chiral 1, 4-Benzodioxane Moiety toward Haedoxans

【字体: 时间:2025年10月28日 来源:Journal of Molecular Structure 4.7

编辑推荐:

  立体控制的1,4-苯二氧杂?合成及结构验证研究,采用HWE烯烃化、Sharpless不对称二羟基化等步骤构建手性骨架,通过X射线晶体学和DFT计算确证结构及反应机理,为haedoxan类似物合成奠定基础。

  
杨晨|左梅|赵金龙|肖舒|杨敏|刘丽|何淑忠|黄健
贵州大学药学院,中国贵阳,550025

摘要

1,4-苯并二氧烷骨架是许多天然配体(如haedoxans)中的重要活性单元。本文通过线性路线实现了手性1,4-苯并二氧烷的合成。该合成路径包括几个关键转化步骤:Horner-Wadsworth-Emmons (HWE) 烯化反应、Sharpless不对称双羟基化反应、磺酸二醇的环氧化反应以及Mitsunobu偶联反应。通过Lewis酸促进的环氧化物开环反应高效构建了手性1,4-苯并二氧烷环结构,随后进行第二次Mitsunobu环化反应。Rieche甲酰化反应用于官能团的修饰。关键中间体13成功结晶,并通过X射线晶体学分析确定了其结构。密度泛函理论 (DFT) 计算为合成过程的结构和能量特性提供了额外见解。本研究建立了一种通用且具有立体控制性的方法来制备目标新木质素骨架,为从Phryma leptostachya L.中衍生的haedoxan类似物的合成和生物学评估奠定了基础。

引言

手性1,4-苯并二氧烷骨架是一种具有广泛生物活性的结构,在多种天然产物中发挥关键药理作用。其在药物发现中尤为重要,尤其是在杀虫化合物(如haedoxans [[1], [2], [3]]、潜在的特异性细菌β-葡萄糖醛酸酶抑制剂americanoles以及来自Noni(Morinda citrifolia)果实的moricitrins [4,5]中。图1显示了haedoxans的结构特征:它们是一类从药用草本植物Phryma leptostachya L.中分离出的结构复杂的新型木质素,具有中心1,4-苯并二氧烷核[[6], [7], [8]]。在该核心结构的基础上,关键位置(通常标记为东北部和西南部)引入了piperonyl取代基,并且苯并二氧烷环的连接处呈trans构型。此外,haedoxans还包含与核心骨架融合的密集氧化的syn-呋喃结构。这些高度氧化的结构特征以及多个连续的立体中心(尤其是在构象受限的trans苯并二氧烷和复杂的呋喃单元中)给化学合成带来了巨大挑战[[9], [10], [11]]。
近年来,手性1,4-苯并二氧烷的合成取得了进展,这得益于高效且通用的方法的发展[[12,13]],包括受生物启发的苯氧基自由基环化策略[[14], [15], [16]]、过渡金属催化的C–O键形成[[17], [18], [19]]以及光氧化还原催化[20]。这些合成方法的突破推动了含1,4-苯并二氧烷化合物在药物化学和材料科学领域的应用。尽管取得了显著进展,但手性1,4-苯并二氧烷的不对称合成仍不完善,针对不同取代模式的催化不对称合成途径的产率(ee值)仍然较低。未来的研究应通过开发更环保的催化剂、更温和的反应条件、更广泛的底物适应性以及更可行的策略来克服这些难题。特别是Pan及其团队首次实现的手性1,4-苯并二氧烷木质素的不对称合成方法为我们提供了重要启发[21,22]。
haedoxans的核心骨架手性1,4-苯并二氧烷4的逆合成分析如图1所示。首先,通过Mitsunobu偶联反应将手性1,4-苯并二氧烷4与手性环氧芳基烷基醚前体5连接。随后,通过第二次Mitsunobu反应将化合物5的醚键拆分为两个部分:环氧苯基醇6和酚7。此外,环氧物6可由piperonyl醛10通过HWE烯化反应和Sharpless不对称双羟基化反应依次制备得到。
这种不对称策略是构建haedoxans关键活性骨架的有效方法,为这类天然产物的不对称合成奠定了重要的理论基础。

部分摘要

一般说明

所有合成步骤均在惰性条件下进行,使用经过烘烤干燥的玻璃器皿和氮气保护。试剂级溶剂在使用前通过标准方法纯化并蒸馏(如需要)。除非另有说明,否则使用市售试剂(Energy Chemical, Innochem, Bidepharm, Leyan, Adamas)。采用200–300目硅胶板进行TLC分析,斑点在紫外光(254 nm)或磷钼酸条件下可视化。

化学方法

本文提出了一种新的不对称合成策略,用于构建从Phryma leptostachya L.中分离出的生物活性新型木质素haedoxans的核心1,4-苯并二氧烷骨架,该方法采用顺序立体控制的方法。该方法包括几个关键的立体选择性转化步骤,尤其是:(i)α, β-不饱和酯的Sharpless不对称双羟基化反应;(ii) 手性环氧环的开环醚化反应。所合成的化合物证明了该方法的可行性。

结论

总之,我们成功实现了手性1,4-苯并二氧烷新型木质素骨架的线性合成,这是杀虫剂haedoxans的基础。合成路径包括几个关键转化步骤:Horner-Wadsworth-Emmons (HWE) 烯化反应、Sharpless不对称双羟基化反应、含磺酸基二醇的环氧化反应以及Mitsunobu偶联反应。通过Lewis酸促进的环氧化物开环反应高效构建了关键的手性1,4-苯并二氧烷环结构。

致谢

我们感谢国家自然科学基金(82473814)和贵州省科技项目(ZK [2023]-097)的财政支持。

附录. 补充材料

目标化合物的实验程序、1H NMR、13C NMR和X射线参数见支持信息。

CRediT作者贡献声明

杨晨:负责监督、设计、撰写初稿、审稿与编辑、资金筹措。 左梅:数据管理、数据分析、方法研究。 肖舒:数据管理、数据分析、方法研究。 杨敏:数据管理、数据分析、方法研究。 赵金龙:数据管理、数据分析、方法研究。 刘丽:软件开发与概念构思。 何淑忠:实验研究、方法研究、验证。 黄健:监督、实验研究。

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杨晨:负责监督、设计、撰写初稿、审稿与编辑、资金筹措。 左梅:数据管理、数据分析、方法研究。 肖舒:数据管理、数据分析。 杨敏:数据管理、数据分析、方法研究。 赵金龙:数据分析、方法研究。 刘丽:软件开发与概念构思。 何淑忠:实验研究、方法研究、验证。 黄健:监督、实验研究。
数据可用性
本研究未使用任何数据。

CRediT作者贡献声明

杨晨:撰写、审稿与编辑、撰写初稿、监督、资金筹措。 左梅:方法研究、实验研究、数据分析。 赵金龙:实验研究、数据分析。 肖舒杨敏:方法研究、数据分析。 刘丽:软件开发、概念构思。 何淑忠:验证、方法研究。 黄健:监督、实验研究。

利益冲突声明

作者声明不存在利益冲突。
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