三尖杉酯堿側(cè)鏈酸的不對稱合成及結(jié)構(gòu)表征

孫默然，周 航，曹其偉，高凱歌，楊 華

（鄭州大學(xué) 藥學(xué)院，河南 鄭州450001）

三尖杉酯堿（Harringtonine，HT）2是從海南粗榧屬植物中提取的抗腫瘤藥物，具有細(xì)胞毒、DNA合成抑制及染色體損傷等作用［1－2］，能誘導(dǎo)白血病細(xì)胞HL60凋亡［3－4］.目前，應(yīng)用于臨床的三尖杉酯堿的來源主要依賴于從三尖杉植物中提取，而它在植物體內(nèi)的含量甚微.在三尖杉植物提取物中，無藥理活性的三尖杉堿1的含量最高，約占總堿量的50%.因此，由提取的三尖杉堿1［2］和側(cè)鏈酸半合成三尖杉酯堿2無疑可以變“廢”為寶，提高資源綜合利用率.

三尖杉酯堿側(cè)鏈二酸及環(huán)狀等效體的合成已有幾例報(bào)道［5－7］，其共同特點(diǎn)是以光學(xué)活性的蘋果酸、檸檬酸或環(huán)氧化物作為手性源，通過烷基酮鋰或格氏試劑的親核加成反應(yīng)引入烷基，由此構(gòu)筑分子中關(guān)鍵的手性季碳.然而，烷基化過程需要強(qiáng)堿、低溫及復(fù)雜的后處理過程，不利于放大生產(chǎn).作者近期將從未用于構(gòu)筑手性季碳的［2，3］－Meisenheimer重排反應(yīng)，應(yīng)用于三尖杉酯堿和高三尖杉酯堿側(cè)鏈酸的合成［8］.在路線設(shè)計(jì)上，重排前體中包含了除羥基外的分子骨架，手性叔醇是通過重排反應(yīng)遷移而來，同時(shí)手性源L－氨基酸的手性得到了100%遷移.本文作者對路線多處步驟進(jìn)行改進(jìn)，使其操作更加簡便，目前本實(shí)驗(yàn)室以5gL－蘇氨酸為原料，在一周內(nèi)即可得到7～9g環(huán)狀等效體11.合成路線見圖1.

圖1 目標(biāo)化合物的合成路線Fig.1 Synthesis of the target compound

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

WC－1型顯微數(shù)字熔點(diǎn)儀；Nicolet IR200紅外光譜儀（KBr壓片）；Bruker DPX－400核磁波譜儀（CDCl3為溶劑，TMS為內(nèi)標(biāo)）；電噴霧四極桿飛行時(shí)間串聯(lián)質(zhì)譜儀（ESI－QTof）.

化合物5按文獻(xiàn)方法自制［8］，其余所用試劑均為化學(xué)純或分析純，無水溶劑均按標(biāo)準(zhǔn)方法處理.

1.2 標(biāo)題化合物的合成

1.2.1 化合物7的制備

稱取化合物5（5.0g，14.40mmol），溶于50mL無水CH2Cl2，冰浴條件下攪拌10min后加入m－CPBA（75%含量）（3.66g，15.91mmol）.30min后處理反應(yīng)，過濾反應(yīng)過程中生成的大量白色固體.收集濾液，二氯甲烷稀釋，先后用10%NaOH （10mL×3）、飽和NaHCO3（10mL×2）、飽和食鹽水（10mL×2）洗，無水MgSO4干燥，過濾.低于40℃水溫條件下減壓蒸餾，抽干至恒重，得到無色油狀物6，無需純化直接用于下步反應(yīng).

將上步反應(yīng)所得油狀物和10%Pd／C（濕重65.52%）（1.54g）加入250mL加氫瓶中，加入事先已冷卻至0℃的無水甲醇120mL，置于加氫裝置中.H2置換體系中的空氣，反應(yīng)自然升至室溫反應(yīng)3h.過濾反應(yīng)液中的黑色固體，濾餅用大量甲醇沖洗，濾液減壓濃縮抽干，柱層析（石油醚／乙酸乙酯，2／1）得到白色固體7（4.56g，86%）.［α］20D＝ 40.3 （c＝ 1.84，EtOH）；mp 176.2 ℃（PE／EtOAc）；1H NMR（400MHz，CDCl3）：δ＝7.41～7.19（m，10H），4.40（d，J＝12.8Hz，1H），4.20（dd，J＝8.4Hz，5.6H2，1H），4.10～4.15（m，1H），3.90～3.81（m，2H），3.81～3.77（m，1H），3.62（d，J＝13.6Hz，1H），1.97（brs，1H），2.06～1.84（m，1H），1.82～1.41（m，6H），1.18 （d，J＝ 2.4Hz，3H）；13C NMR （100 MHz，CDCl3）：δ＝176.4，137.1，136.7，130.4，130.0，128.4，128.3，127.7，127.5，82.7，67.8，65.9，63.5，61.9，32.9，31.8，30.9，23.4；HRMS（ESI）：m／z［M ＋ Na］＋calcd for C22H27NO4Na 392.182 4，found 392.182 5.

1.2.2 化合物8的制備

稱取化合物7（2.01g，5.44mmol），IBX（3.05g，10.88mmol），加無水乙酸乙酯20mL溶解，加熱回流3h后，過濾掉反應(yīng)體系中的白色固體，濾液減壓濃縮抽干，柱層析（乙酸乙酯／石油醚，3／1）得到白色固體8（1.78g，89%）.［α］20D＝76.5（c＝1.21，EtOH）；mp 99.3℃ （PE／EtOAc）；IR （KBr，thin film）νmax：3 029，2 963，1 765，1 713cm－1；1H NMR（400MHz，CDCl3）：δ＝7.43～7.16（m，10H），4.51（d，J＝ 12.8Hz，1H），4.25～4.18（m，1H），4.10～4.02（m，1H），3.87（dd，J＝7.6Hz，13.2，1H），3.58（d，J＝13.6Hz，1H），2.76～2.64（m，1H），2.64～2.53（m，1H），2.81（s，3H），2.08～1.97（m，1H），1.95～1.80（m，1H），1.51～1.42（m，1H）；13C NMR （100MHz，CDCl3）：δ＝ 170.1，138.3，133.9，131.7，128.8，128.7，127.6，65.6，65.5，65.0，54.2，25.9，19.3；HRMS（ESI）：m／z［M ＋Na］＋calcd for C22H25NO4Na 390.173 8，found 390.1 73 5.

1.2.3 化合物9的制備

取25mL兩口圓底燒瓶，放置Mg屑（176mg，7.78mmol）并用N2置換空氣，向反應(yīng)瓶加入5mL無水Et2O、含 MeI（0.49mL，7.78mmol）的無水Et2O溶液3mL，攪拌至 Mg屑完全消失，即制成甲基格氏試劑.

另在100mL兩口圓底燒瓶中加入化合物8（1.43g，3.89mmol），加入無水Et2O與無水甲苯的混合溶劑60mL（Et2O∶無水甲苯＝2∶1），用N2置換空氣.將上步新制備的甲基格氏試劑逐滴緩慢地滴加入反應(yīng)體系，繼續(xù)攪拌30min后，加入飽和NH4Cl溶液淬滅反應(yīng)，乙酸乙酯（40mL×3）萃取，合并有機(jī)相，用飽和食鹽水洗兩次、無水MgSO4干燥、過濾、濃縮，柱層析（乙酸乙酯／石油醚，3／1）得到無色油狀物9（1.17g，79%）.［α］20D＝50.8（c＝1.54，EtOH）；mp 114.7℃（PE／EtOAc）；IR （KBr，thin film）νmax：3 535，3 463，1 759，1 492cm－1；1H NMR（400MHz，CDCl3）：7.38～7.20（m，10H），4.42（d，J＝12.8Hz，1H），4.26（dd，J＝8.0Hz，15.2H2，1H），4.11～4.04（m，1H），3.85（q，J＝6.4Hz，2H），3.61（d，J＝13.2Hz，1H），1.78～1.60（m，5H），1.43～1.35（m，2H），1.23（d，J＝6.0Hz，3H）；13C NMR（100MHz，CDCl3）：176.6，137.1，136.6，130.5，130.2，129.9，128.4，127.7，127.5，82.8，70.4，66.0，63.5，61.9，36.9，30.7，30.4，29.4，29.1；HRMS（ESI）：m／z［M ＋ Na］＋calcd for C23H29NNaO4406.201 5，found 406.201 9.

1.2.4 化合物10的制備

稱取化合物9（4.30g，12.20mmol），10%Pd／C（濕重65.52%）（1.25g）于250mL加氫瓶中，加入無水甲醇150mL，置于加氫裝置上，H2置換體系中的空氣，60℃反應(yīng)3h后，過濾掉反應(yīng)液中的固體，甲醇溶劑濃縮至干，柱層析（石油醚／乙酸乙酯，1／2）得到白色固體10（1.85g，81%）.［α］20D＝18.7（c＝1.09，EtOH）；mp 98.4℃（PE／EtOAc）；IR（KBr，thin film）νmax：3 416，3 258，1 752，1 404cm－1；1H NMR（400MHz，CDCl3）：δ＝4.93（s，1H），4.43～4.38（m，1H），4.25～4.18（m，1H），2.55（brs，1H），2.44～2.35（m，1H），2.28～2.19（m，1H），1.98～1.83（m，2H），1.70（t，J＝6.8Hz，2H），1.27（d，J＝5.2Hz，6H）；13C NMR（100MHz，CDCl3）：δ＝19.2，74.2，70.76，65.3，36.9，35.8，31.2，30.2，28.3；HRMS（ESI）：m／z［M ＋ Na］＋calcd for C9H16NaO4211.095 3，found 211.095 1.

1.2.5 化合物11的制備

合成方法和波譜數(shù)據(jù)參見文獻(xiàn)報(bào)道［8］.

2 結(jié)果與討論

2.1 Meisenheimer重排反應(yīng)前體5的合成

以L－蘇氨酸為原料，經(jīng)五步常規(guī)反應(yīng)得到N－Boc氨基醛3［9］，未經(jīng)純化的化合物3與丁酸內(nèi)酯魏悌息試劑在無水CH2Cl2中室溫反應(yīng)2h即可順利轉(zhuǎn)化成化合物4，且該反應(yīng)中的副產(chǎn)物三苯氧膦與產(chǎn)物的Rf值相差較大，并與產(chǎn)物不粘連，很容易分離，避免了一般Wittig反應(yīng)三苯氧膦難以除去的難題，大大減少了工作量.隨后的脫保護(hù)反應(yīng)，意外地發(fā)現(xiàn)三氟乙酸不僅僅脫去Boc保護(hù)基，還將羥基保護(hù)基TBS也脫除了，文獻(xiàn)檢索未見三氟乙酸條件下脫去TBS保護(hù)基的報(bào)道.Meisenheimer重排反應(yīng)需在氮上雙芐基取代條件下進(jìn)行.脫保護(hù)產(chǎn)物蒸除溶劑和未反應(yīng)的三氟乙酸，直接加入3倍量的K2CO3和2.2倍量的芐溴，加熱回流，成功轉(zhuǎn)化為N－雙芐基保護(hù)氮氧化物5.

2.2 化合物8的合成

化合物5在無水CH2Cl2中，加入1.1倍量的m－CPBA，0℃條件反應(yīng)30min，得到單一產(chǎn)物6.作者近期文獻(xiàn)報(bào)道［8］，為了得到多用途的手性構(gòu)筑砌塊，化合物6經(jīng)鋅－醋酸還原法切斷N－O鍵，保留了烯烴雙鍵.但此法后處理需柱層析分離副產(chǎn)物二芐胺，不利于放大生產(chǎn).我們試圖用催化氫化法一鍋內(nèi)還原N－O鍵和雙鍵，但TLC監(jiān)測到多個(gè)產(chǎn)物點(diǎn).原因可能是還原產(chǎn)物具有γ－羥基酮結(jié)構(gòu)片段，發(fā)生分子內(nèi)親核加成反應(yīng)，生成五元環(huán)狀半縮酮［10］.因此，我們改變策略，將催化氫化條件設(shè)在冰浴到室溫之間，得到N－O鍵被保留的化合物7.由此雙芐基氨可以充當(dāng)羥基保護(hù)基，避免發(fā)生分子內(nèi)成環(huán)反應(yīng).化合物6與7極性差別細(xì)微，二者Rf值近乎相同，且均有紫外吸收，只能通過磷鉬酸顯色快慢與顏色的差別做出區(qū)分.化合物7經(jīng)IBX氧化轉(zhuǎn)化為酮8.相比于MnO2氧化反應(yīng)［8］，IBX氧化反應(yīng)的后處理更易操作，將反應(yīng)液過濾，除去不溶于乙酸乙酯的未反應(yīng)完的IBX和副產(chǎn)物IBN，并用大量乙酸乙酯洗滌濾餅，濾液旋蒸至干即可得到化合物8.

2.3 三尖杉酯堿側(cè)鏈酸環(huán)等價(jià)體11的合成

化合物8在無水乙醚中的溶解度差，因此選用無水乙醚／無水甲苯體積比2∶1混合溶劑增加其溶解性.文獻(xiàn)方法甲基溴化鎂對酮進(jìn)行親核加成，由于溴甲烷是氣體，反應(yīng)需要在－78℃下進(jìn)行.此路線以碘甲烷代替溴甲烷制備甲基格氏試劑，在溫和的反應(yīng)條件下（0℃）得到化合物9.再經(jīng)60℃催化氫化斷開N－O鍵，得到丁內(nèi)酯10.δ－羥基羧酸在酸性條件下易發(fā)生內(nèi)酯化反應(yīng)，TEMPO氧化［11］高收率得到三尖杉堿側(cè)鏈二酸等效體δ－內(nèi)酯11.化合物11的1H NMR、13C NMR、熔點(diǎn)和比旋光度均與文獻(xiàn)報(bào)道［5］相符.

3 結(jié)論

綜上所述，本文報(bào)道了以N－Boc蘇氨醛3為起始原料，經(jīng)九步反應(yīng)，總收率30%，不對稱合成三尖杉酯堿側(cè)鏈酸的新路線.合成天然產(chǎn)物過程中使用的原料價(jià)廉易得，實(shí)驗(yàn)條件溫和，操作簡單，具備放大生產(chǎn)的條件.

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