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色酮类天然产物的全合成研究

刘杰  
【摘要】:色酮及其衍生物是广泛存在于自然界中的一大类天然产物,结构丰富多样,包括色酮丁内酯,二聚色酮丁内酯,氧杂蒽酮,杜英生物碱等,而且它们均具有抗炎,抗病毒,抗氧化等生物活性。因此,关于这类天然产物的全合成研究一直都备受有机合成化学家们的关注。本论文以这类天然产物的全合成研究为导向开展具体的研究工作,主要内容包括以下三章。第一章色酮内酯天然产物的研究概况本章首先综述了色酮内酯类天然产物的分离、结构特征与生物活性,以及有机合成化学家们对这类天然产物全合成的研究近况。我们在对色酮内酯核心骨架结构分析的基础上,提出了这类天然产物全合成研究的策略和方向。我们以Microdiplodiasone为代表分子,设计并尝试了三条不同策略导向的合成路线。首先,我们以手性硫脲催化的不对称分子内氧杂Michael加成反应(IOM反应)为核心策略,合成了两个关键前体片段化合物1-118和1-119’。在Knoevenagel缩合连片时,尽管我们尝试了大量条件,并未取得成功。其次,我们尝试了手性亚砜诱导的IOM路线,合成了另一个关键前体化合物1-128,为后续的工作奠定了一定的基础。最后,我们尝试了FOTMS对2-甲基色酮衍生物Michael加成的路线,了解了2-位甲基取代的色酮活性较低的事实,为后续工作指明了方向。第二章FOTMS对色酮(衍生物)Michael加成反应及其在色酮内酯天然产物全合成中的应用首先,我们分别对以色酮为Michael受体的Michael加成反应以及以2-(三甲基硅氧)呋喃(FOTMS)为亲核试剂的Michael加成反应各自的研究概况,进行了简要的综述。我们探索并发展了利用三甲基碘硅烷(tmsi)促进的fotms对色酮的michael加成反应的方法。该方法不但操作简单易行,更有广阔的底物范围,不但适用于不同位置多种取代基取代的色酮底物,也适用于硫代色酮和喹酮。同时反应也具有中等偏上的的产率和较高的非对映选择性(55%-94%的产率,1:1-20:1的dr值)。从而建立了一条新颖高效的合成2-γ-色酮丁内酯结构骨架的方法。其次,我们以该方法为关键反应,从不同的原料开始,以5步29.7%的总产率完成了(±)-microdiplodiasone的首次全合成;7步24.4%的总产率完成了(±)-lachnonec的全合成;5步35.7%的总产率完成了(±)-gonytolidec的全合成;7步30.1%的总产率完成了(±)-gonytolideg的全合成,与之前报道的合成路线相比,极大的缩短了合成的步数,提高了合成的效率。另外,我们也完成了色酮内酯衍生天然产物(±)-blennolidec(5步21.6%的总产率)和(±)-diversonol形式上的全合成,从而验证了porco等人提出的这两种结构骨架在仿生合成上可以相互转化的假设。我们采取新颖的fotms对双色酮的双michael加成反应的策略,进一步探索了二聚的色酮内酯天然产物gonytolidea的全合成研究。首先利用fecl3和硅胶的固相反应构筑了关键的加成前体双色酮化合物2-80,然后利用上述方法合成了目标分子的前体化合物2-88。尽管未能顺利完成gonytolidea的全合成,仍然为我们进一步研究此类二聚天然产物的全合成奠定了坚实的基础。最后,我们对有机催化的fotms对色酮不对称michael加成反应做了进一步的研究,并尝试构筑色酮骨架中2-位,和内酯环γ-位的手性中心。具体的研究工作,主要包括以下五部分内容:1)手性硫脲催化的michael加成反应;2)cinchona催化的michael加成反应;3)cinchona类相转移催化剂(ptc)催化的michael加成反应;4)碘鎓离子催化的michael加成反应;5)手性lewisbase与含硅lewisacid共催化的michael加成反应。其中,在硫脲类催化剂、cinchona催化剂、cinchona衍生的相转移催化剂条件下,fotms对色酮不对称michael加成反应效果较差。而碘鎓离子催化的fotms对色酮的不对称michael加成反应有较高的产率,但无对映选择性。手性lewisbase与含硅lewisacid共催化的fotms对色酮的不对称michael加成反应则可以取得最高78%的产率,24%的ee值。为我们进一步完成色酮内酯类天然产物的不对称全合成奠定了坚实的基础。目前,该部分工作依然在努力进行中。第三章色酮衍生物Elaeocarpine的全合成研究本章首先详细介绍了Elaeocarpine类天然产物的分离、结构特征、生物活性,以及全合成研究的概况。我们分析了Elaeocarpine类生物碱核心四环骨架构筑的策略,提出并设计了以不对称催化下三组分串联的Michael-Imino-Aldol反应一锅法为关键反应来构筑这类天然产物全合成关键前体的策略。基于该策略,我们在Elaeocarpine和Isoelaeocarpine的全合成研究中,设计了一条简洁高效的以上述三组分串联反应为核心的路线,并合成了关键前体化合物5-甲基色酮3-23,卤代亚磺酰亚胺化合物3-27和3-29。我们使用模拟底物以一锅煮的形式成功的实现了该三组分串联的Michael-Imino-Aldol模拟反应,同时也合成了预期的关键前体化合物3-47,为Elaeocarpine和Isoelaeocarpine的全合成工作打下了坚实的基础。


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