海兔毒素10關(guān)鍵合成子Dap的立體專一性合成*

高 亮， 梁興勇， 鄧麗敏， 楊勁松

(四川大學(xué) 華西藥學(xué)院，四川 成都 610041)

海兔毒素10(D-10， Chart 1)是1987年美國Pettit小組從西印度洋軟體動物海兔中分離得到一種高活性的抗癌活性肽，主要用于小細(xì)胞肺癌、卵巢癌、黑素瘤和前列腺等實體瘤的治療，目前已進(jìn)入Ⅱ期臨床[1]。由于具有確切的作用機(jī)制及溫和的毒性反應(yīng)，D-10很有可能成為聯(lián)合用藥的首選[2～4]藥物之一。

天然的D-10產(chǎn)量極小，而現(xiàn)有的合成方法和路線僅限于實驗室規(guī)模，無法滿足日益增長的需求。其根本原因在于無法高效立體選擇性在合成D-10中最復(fù)雜的組分，即具有三個手性中心的Dolaproine(Dap)。傳統(tǒng)合成Dap的方法主要有：(1)應(yīng)用Reformatsky反應(yīng)進(jìn)行立體選擇性的合成β-羥基羰基化合物[5]，通過引入空間位阻大的基團(tuán)來控制2′-和3′-位手性[6]，或者利用Zr, Rh[7]等金屬以及鑭系元素，考察產(chǎn)物立體選擇性，但結(jié)果均不理想，并且得到的四個異構(gòu)體分離困難。(2)應(yīng)用Baylis-Hillman反應(yīng)[8]和Ru的催化作用[9]，但只能單獨(dú)控制2′-位甲基構(gòu)型，且仍是得到一對非對映異構(gòu)體。(3)Walker等[10～12]應(yīng)用Evans羥醛縮合反應(yīng)進(jìn)行了順式“非Evans”體研究，通過TiCl4, SnCl4等路易斯酸，利用金屬螯合作用控制手性，但仍不能得到單一的順式產(chǎn)物。

D-10

Scheme1

本文在以上文獻(xiàn)方法的基礎(chǔ)上，設(shè)計以N-(叔丁氧羰基)-S-脯氨醛(4)和N-丙酰基-(3R,4S)-3-甲基-4-苯基-2-羰基噁唑啉(5)為原料，經(jīng)羥醛縮合反應(yīng)制備了高立體專一性、具有三個手性中心的(4S，5S，2′R，3′R，2″S)-3-[3′-(N-叔丁氧羰基-2″-吡咯烷基)-3′-羥基-2′-甲基丙基)]-4-甲基-5-苯基-2-羰基噁唑烷酮(6)； 6脫去手性輔基，甲基化3′-位羥基合成了D-10的關(guān)鍵合成子——(2S，3S，2′S)-3-(N-叔丁氧羰基-2′-吡咯烷基)-3-甲氧基-2-甲酸丙酸(8， Scheme 1)，其結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR，13C NMR, IR和MS表征。

改進(jìn)方法具有如下優(yōu)點：(1)不需使用Ti, Sn等路易斯酸，通過一步反應(yīng)便可制備三個手性中心的關(guān)鍵中間體6； (2)通過反應(yīng)條件的優(yōu)化，避免了難分離異構(gòu)體的生成，產(chǎn)物單一，不僅具有高立體選擇性，同時具有高對映選擇性；(3)合成路線具有反應(yīng)條件溫和、操作安全、后處理方便、產(chǎn)率高、且手性輔基可回收利用，降低成本等特點，極大簡化了Dap的合成，具有工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)前景。

1 實驗部分

1．1 儀器與試劑

PE 314型自動旋光儀；Varian INOVA 400型核磁共振儀(CDCl3為溶劑，TMS為內(nèi)標(biāo))。

所用試劑均為化學(xué)純；反應(yīng)均在氮?dú)獗Ｗo(hù)下進(jìn)行；反應(yīng)容器和試劑經(jīng)干燥處理。

1．2 合成

(1)3的合成

在反應(yīng)瓶中加入1 145 g(700 mmol)的THF(1 L)溶液,攪拌下于0 ℃緩慢滴加1 mol·L-1硼烷的四氫呋喃溶液 (1.35 L)，滴畢，于0 ℃反應(yīng)2 h;于室溫反應(yīng)1 h(TLC監(jiān)測)。加水(2 L)終止反應(yīng)，用乙酸乙酯(1.5 L)萃取，合并有機(jī)相，依次用飽和碳酸鈉、水和飽和食鹽水洗滌，無水硫酸鈉干燥，濃縮得無色液狀液體3，收率85%。

(2)4的合成

(3)5的合成

在反應(yīng)瓶中加入2 100 g(560 mmol)的THF(1.60 L)溶液，攪拌下于-75 ℃緩慢滴加2.06 mol·L-1丁基鋰的己烷溶液(270 mL)，滴畢，加入丙酰氯55 mL,于-75 ℃反應(yīng)30 min;于-60 ℃反應(yīng)2 h(TLC監(jiān)測)。加入飽和氯化銨溶液(400 mL)終止反應(yīng)，濃縮后用二氯甲烷萃取。合并萃取液，依次用1 mol·L-1NaOH溶液、飽和食鹽水洗滌，無水硫酸鈉干燥，濃縮得淡黃色油狀液體5，收率95%；1H NMRδ： 7.47～7.38(m, 5H, PhH), 5.85(d, 1H, CHPh), 4.84～4.77(m, 1H, CHCH3), 2.90～2.84(m, 2H, CH2), 1.06(t, 3H, CH2CH3), 0.76(d, 3H, CHCH3)。

(4)6的合成

(5) 7的合成

在反應(yīng)瓶中加入6103 g(240 mmol)和THF/H2O(1.35 L/0.33 L)，攪拌下于3 ℃加入30%H2O297 mL， LiOH 18.5 g(770 mmol)的水(500 mL)溶液。冰浴冷卻下反應(yīng)5 h后加入Na2SO3120 g(950 mmol)的水(700 mL)溶液，于室溫反應(yīng)16 h(TLC監(jiān)測)。用二氯甲烷洗滌,二氯甲烷濃縮回收原料2;水層用0.44 mol·L-1HCl中和至pH 3后用乙酸乙萃取，合并有機(jī)層，濃縮后溶于5%NaHCO3；水層用二氯甲烷洗滌后用3 mol·L-1HCl調(diào)至pH 3;水層用乙酸乙酯萃取，合并有機(jī)層，用無水硫酸鈉干燥層，濃縮得無色油狀液體7，收率100%；1H NMRδ： 4.02～3.86(m, 1H, 6-H)， 3.84～3.76(m, 1H, NCH), 3.57～3.50(m, 1H, 5a-H), 3.27～3.40(m, 1H, 5b-H), 2.56～2.52(m, 1H, 2′-H), 1.96～1.72(m, 4H, 3,4-H), 1.48(s, 9H, CH3in Boc), 1.28(d, 3H, CHCH3)。

(6) 8的合成

Scheme2

Scheme 3

Scheme4

2 結(jié)果與討論

2.1 4的合成方法改進(jìn)及1H NMR分析

用文獻(xiàn)[6]方法(SO3·Py， Et3N， DMS)合成4時，操作繁瑣，反應(yīng)溫度難以掌控(15 ℃～17 ℃反應(yīng)40 min， 7 ℃～8 ℃反應(yīng)2.5 h)，產(chǎn)率低(28%)，且產(chǎn)物純化困難。實驗中，我們嘗試用PCC作氧化劑，室溫下即可完成反應(yīng)，產(chǎn)率提高至60%，且產(chǎn)物純化簡單，只需過硅膠短柱即可。

4的1H NMR顯示有兩套信號峰值，是因為酰胺鍵具有假雙鍵的性質(zhì)，造成同一化合物異化為兩個旋轉(zhuǎn)異構(gòu)體(Scheme 2)。旋轉(zhuǎn)異構(gòu)體的比例與溫度有關(guān)。當(dāng)溫度升至55 ℃[6]時，雙信號合并。

2.2 6的合成及機(jī)理探討

Et3N和Bu2BOTf的用量及加料順序是立體選擇性合成6的重要影響因素。當(dāng)(Bu)2BOTf過量時，主要生成反式產(chǎn)物6′(6′，5和6的收率分別為53%， 38%和9%)；當(dāng)Et3N略過量于Bu2BOTf時，反應(yīng)以生成順式產(chǎn)物6為主(6和6′的收率分別為75%， 5%)。文獻(xiàn)[15]先加入Bu2BOTf再加入Et3N，反應(yīng)則以生成非對映異構(gòu)體6′為主(6和6′的收率分別為75%， 4%)。我們首先加入1.44 eq.Et3N，再加入1.25 eq Bu2BOTf，只得到6，體系干凈，只需過硅膠短柱濾除色素，產(chǎn)率78%。我們推測其可能的反應(yīng)機(jī)理如Scheme 3所示。當(dāng)Bu2BOTf過量時，4與過量的Bu2BOTf形成開放而非閉合的過渡態(tài)9′，最終形成Evans型反式產(chǎn)物9′；當(dāng)Et3N略過量時，過量的堿與未反應(yīng)的路易斯酸結(jié)合，4只能和噁唑烷酮5與Bu2BOTf形成的中間體偶聯(lián)，而苯基與甲基的存在阻礙了4向另一面進(jìn)攻，因此脯氨酸環(huán)占據(jù)空間位阻較小的e鍵形成過渡態(tài)9，進(jìn)而得到目標(biāo)產(chǎn)物6。

2.3 2的合成改進(jìn)

用文獻(xiàn)[16]方法由7合成8時，會生成兩個較難分離的副產(chǎn)物11和12(Scheme 4),產(chǎn)率分別為5.6%和5.3%)。我們發(fā)現(xiàn)溫度稍高會產(chǎn)生一不容易分離的熒光雜質(zhì)；溫度太低則反應(yīng)不易進(jìn)行，并會產(chǎn)生一無法分離的雜質(zhì)，所以嚴(yán)格控制0 ℃這一反應(yīng)溫度是提高8產(chǎn)率的關(guān)鍵。同時我們通過加大碘甲烷的用量(由13.2 eq.提高到18．0 eq.)，使得8的產(chǎn)率由最初的33%提高到65%，副產(chǎn)物僅有一個，且產(chǎn)率低于3%。

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