馮 亮，楊 帆，劉許歌，沈悅海

(昆明理工大學(xué) 生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，云南 昆明 650500)

自溶霉素1(Autolytimycin)是2000年被發(fā)現(xiàn)于云南的一種聚酮類大環(huán)內(nèi)酰胺天然產(chǎn)物[1].結(jié)構(gòu)上屬于安莎霉素(見圖1)，其類似物多具有較強的抗癌活性.例如格爾德霉素(3)及其處于臨床試驗階段的半合成衍生物17-AAG(4).與結(jié)構(gòu)3、4等苯醌型安莎霉素相比，以自溶霉素和Reblastatin(2)為代表的非醌型安莎霉素具有更好的安全性和類藥性[2-3]，因此其結(jié)構(gòu)類似物的合成研究日益受到關(guān)注．Panek小組[4-5]分別報道了Reblastain和自溶霉素的全合成工作，Micalizio小組[6]報道了帶有6-氨基甲酸酯基的自溶霉素類似物的合成和抗癌活性研究.最近，我們報道了自溶霉素C1～C8結(jié)構(gòu)片段的合成研究[7]．根據(jù)目前對安莎霉素構(gòu)效關(guān)系的研究[8]，自溶霉素分子結(jié)構(gòu)的底部對于其結(jié)合靶蛋白Hsp90非常重要，而上半部分的貢獻(xiàn)不大．因此，我們設(shè)想可除去自溶霉素的14-甲基，在保持化合物抗癌活性的同時，可以簡化其結(jié)構(gòu)和合成方法．

在14-去甲基自溶霉素(5)的逆合成分析中(圖2)，通過切斷內(nèi)酰胺和15,16-碳碳鍵，得到C16～C21苯環(huán)片段和C1～C15脂鏈片段，其中15,16-碳碳鍵可通過烷基芳基偶聯(lián)反應(yīng)構(gòu)建．C1～C15片段可在10,11-碳碳鍵切斷，以C11～C15片段(6)為合成起始砌塊．在此，我們對C11～C15片段的合成研究進(jìn)行報道．

1 實驗部分

1.1 儀器和試劑

Buchi R-3旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(瑞士步琪有限公司)；IKA RCT basic 磁力攪拌器(廣州儀科實驗室技術(shù)有限公司)；WZZ-2B自動旋光儀(上海申光儀器儀表有限公司)；Bruker AV400核磁共振儀(德國布魯克股份公司)．

L-谷氨酸(上海新興化工試劑研究所)；硼烷二甲硫醚(Acros Organics)；草酰氯、咪唑(中國阿拉丁試劑有限公司)；亞硝酸鈉、鹽酸、氯仿(成都市科龍化工試劑廠)；0.4 nm分子篩、無水硫酸鎂、硼氫化鈉、三氟化硼乙醚、吡啶、二甲亞砜、二氯甲烷、四氫呋喃、二甲基甲酰胺(國藥集團化學(xué)試劑有限公司)；叔丁基二甲基氯硅烷(北京偶合科技有限公司)；三乙胺(天津市永大化學(xué)試劑有限公司)；4-二甲胺基吡啶、四丁基氟化銨、Me3OBF4(上海阿達(dá)瑪斯試劑有限公司)；Proton-Sponge(Sigma-Aldrich有限公司)；硅膠(青島海洋化工廠分廠)．

四氫呋喃經(jīng)無水無氧處理；二甲亞砜、二氯甲烷和三乙胺經(jīng)活化0.4 nm分子篩除水；石油醚(60～90 ℃)和乙酸乙酯經(jīng)重蒸．

1.2 自溶霉素C11～C15片段的合成

14-去甲基自溶霉素C11～C15片段的合成路線見圖3．

反應(yīng)條件為a：NaNO2, HCl, 0～5 ℃; b：NaBH4, BF3·Et2O, 0 ℃; c：TBSCl, IMD, DMF, r.t.; d：BH3·Me2S, THF, 45℃; e：TrCl, Py, DMAP, DCM, r.t.; f：Proton Sponge, Me3OBF4, DCM, r.t.; g：TBAF, r.t.; h：oxalyl chloride, DMSO, Et3N, -78 ℃.

化合物9：取 1 000 mL三口圓底燒瓶，裝入7(44.1 g, 0.3 mol)和水(120 mL)，攪拌溶解，冷卻到0～5 ℃后開始滴加鹽酸(2 mol/L, 200 mL)．滴加完畢后，維持溫度在0～5 ℃，繼續(xù)滴加NaNO2水溶液(0.42 mol, 29.3 g)，控制在2 h滴完．隨后將反應(yīng)裝置移至室溫，攪拌12 h．繼續(xù)補加鹽酸(2 mol/L, 45 mL)和NaNO2水溶液(0.09 mol, 6.3 g)，室溫攪拌12 h．減壓蒸去部分水，水相加入NaCl至飽和，EtOAc(800 mL)萃取，合并有機相，無水MgSO4干燥，過濾濃縮，得化合物8粗產(chǎn)物，淺黃色油狀物27.2 g.

取烘干的 1 000 mL三口圓底燒瓶，裝入NaBH4(0.32 mol, 12.4 g)和無水THF(220 mL)，氮氣保護(hù)，攪拌并降溫至0 ℃，滴加上述油狀物的無水THF溶液．待無氣體冒出后，開始滴加BF3·Et2O(0.32 mol, 41 mL)的THF溶液(150 mL)，控制在1 h左右滴完．滴加完畢后，反應(yīng)混合物繼續(xù)在0 ℃攪拌0.5～1 h，TLC監(jiān)控反應(yīng)．待反應(yīng)完全，在0 ℃緩慢滴加水(15 mL)和甲醇(30 mL)淬滅反應(yīng)，加完后升至室溫，繼續(xù)攪拌2～3 h，過濾，固體殘余物用丙酮洗滌，合并液相和丙酮洗滌液，無水MgSO4干燥，過濾，減壓濃縮，硅膠柱層析純化，用V(PE)∶V(EA)=2∶1洗脫，得化合物9純品，無色油狀物9.7 g，2步總產(chǎn)率28%.

Rf=0.68,V(DCM)∶V(MeOH)=9∶1;1H NMR (400 MHz, CDCl3)δ：4.53～4.62 (m,1H), 3.85 (dd,J=12.5, 2.8 Hz, 1H), 3.59 (dd,J=12.5, 4.6 Hz,1H), 2.42～2.65 (m,2H), 2.03～2.26 (m, 2H).

化合物10：取100 mL單口圓底燒瓶，裝入9(45 mmol,5.2 g)和DMF(25 mL)，攪拌下冷卻到0 ℃，加入咪唑(112.5 mmol,7.7 g)和TBSCl(58.5 mmol,8.8 g)．加完后，升至室溫攪拌3 h．加入飽和碳酸氫鈉溶液(20 mL)，用PE萃取(80 mL)，萃取液用飽和食鹽水洗滌，無水MgSO4干燥，過濾，硅膠柱層析純化，用V(PE)∶V(EA)=9∶1洗脫，得化合物10純品，無色油狀物9.9 g，產(chǎn)率96%.

Rf= 0.57,V(PE)∶V(EA)=2∶1;1H NMR (400 MHz, CDCl3)δ：4.55～4.62 (m, 1H), 3.86 (dd,J=11.3, 3.2 Hz, 1H), 3.69 (dd,J=11.3, 3.1 Hz, 1H), 2.55～2.67 (ddd,J=17.5, 10.2, 7.3 Hz, 1H), 2.41～2.52 (ddd,J= 17.7, 10.0, 6.3 Hz, 1H), 2.12～2.32 (m, 2H), 0.89 (s, 9H), 0.07 (s, 6H).

化合物11：取250 mL三口圓底燒瓶，裝入10(36 mmol, 8.3 g)和無水THF(50 mL)，氮氣保護(hù)下攪拌并冷卻到0 ℃，滴加BH3·Me2S(54 mmol, 5.4 mL)，隨后繼續(xù)在0 ℃攪拌30 min，再緩慢升溫至45 ℃，攪拌過夜，TLC監(jiān)控確定反應(yīng)終點．緩慢滴加甲醇(50 mL)淬滅反應(yīng)，減壓旋蒸，硅膠柱層析純化，用V(PE)∶V(EA)=5∶1～2∶1洗脫，得化合物11純品，無色油狀物8.3 g，產(chǎn)率98%．

化合物12：取100 mL單口圓底燒瓶，裝入11(20 mmol, 4.7 g)和DCM(45 mL)，室溫攪拌，加入三苯基氯甲烷(22 mmol, 6.2 g)，吡啶(40 mmol, 3.2 mL)和DMAP(0.4 mmol, 0.049 g)．室溫攪拌12 h后，加入飽和氯化銨溶液(20 mL)淬滅反應(yīng)，鹽酸(0.2 mol/L, 100 mL)洗滌，水相用EtOAc(200 mL)萃取，合并有機相，飽和食鹽水洗，無水MgSO4干燥，過濾，濃縮，硅膠柱層析純化，用V(PE)∶V(EA)=40∶1～30∶1，得化合物12純品，無色油狀物8.9 g，產(chǎn)率93%．

化合物13：取烘干的500 mL單口圓底燒瓶，裝入12(11 mmol, 5.2 g)和DCM(150 mL)，攪拌溶解，加入0.4 nm分子篩粉末(12.0 g)，質(zhì)子海綿(33 mmol, 7.1 g)和Me3OBF4(27.5 mmol, 4.2 g)．室溫攪拌18 h后，反應(yīng)液經(jīng)硅藻土過濾，鹽酸(0.2 mol/L, 200 mL)洗滌，水相用EtOAc(80 mL)萃取，合并有機相，用飽和食鹽水洗滌，無水MgSO4干燥，過濾，濃縮，硅膠柱層析純化，用V(PE)∶V(EA)=40∶1，得無色油狀的化合物13純品(3.1 g)和原料12(1.8 g)，扣除回收原料后產(chǎn)率為89%．

化合物14：取100 mL單口圓底燒瓶，裝入13(4 mmol, 2.0 g)和THF(40 mL)，攪拌溶解，0 ℃下緩慢加入TBAF(1 mol/L,8 mmol,8 mL)，在0 ℃繼續(xù)攪拌30 min，再升至室溫攪拌5 h．減壓蒸去溶劑，硅膠柱層析純化，用V(PE)∶V(EA)=5∶1～3∶1，得化合物14純品，無色油狀物1.4 g，產(chǎn)率93%．

化合物6：取烘干的100 mL三口燒瓶，裝入草酰氯(4 mmol,0.35 mL)和DCM(8 mL)，降溫至-78 ℃，加入DMSO(8 mmol,0.58 mL)，在-78 ℃攪拌15 min，隨后加入化合物8(0.38 g,1 mmol)的DCM溶液(4 mL)，繼續(xù)在-78 ℃攪拌20 min后加入TEA(15 mmol,2.1 mL)，自然升溫至10 ℃，加入水(15 mL)，分出有機相，水相用DCM萃取(30 mL)，合并有機相，MgSO4干燥，過濾，濃縮，硅膠柱層析純化V(PE)∶V(EA)=10∶1～5∶1洗脫，得化合物6純品，無色油狀物0.36 g，產(chǎn)率91%．

2 結(jié)果與討論

對14-去甲基自溶霉素C11～C15片段的合成工作以L-谷氨酸(7)作為起始原料，經(jīng)濟高效地實現(xiàn)了14-去甲基自溶霉素C11～C15片斷(6)的合成．值得注意的是，Panek小組[5]報道的自溶霉素C3～C7片段與這一片段結(jié)構(gòu)類似，因此在硅醚10的合成中計劃采用類似的方法，即在重氮化條件下將7轉(zhuǎn)化為內(nèi)酯酸8，隨后經(jīng)羧基還原和硅基保護(hù)得到10．通過對工藝的改進(jìn)，以較高產(chǎn)率得到了化合物10．

在內(nèi)酯酸8的制備中，發(fā)現(xiàn)后處理較為困難．8的水溶性較大，曾嘗試用四氫呋喃進(jìn)行萃取，雖然萃取迅速，但會在粗產(chǎn)物中帶入大量氯化鈉，不利于后續(xù)反應(yīng)的計量；由于8極性很大，難以通過柱層析方法進(jìn)行克級以上的純化備料．最后我們發(fā)現(xiàn)用乙酸乙酯多次萃取效果較好，萃取液經(jīng)干燥濃縮，得到的粗產(chǎn)物可直接用于下步反應(yīng)，粗產(chǎn)率為70%．

在將內(nèi)酯酸8還原為醇9時，Panek小組采用了較為昂貴的BH3·Me2S進(jìn)行還原．由于內(nèi)酯酸8粗產(chǎn)物中含有的雜質(zhì)明顯增加了BH3·Me2S用量，為能較為經(jīng)濟地大量制備醇9，嘗試改用價廉的NaBH4和BF3·Et2O體系[9-10]．對NaBH4和BF3·Et2O的用量、BF3·Et2O的滴加溫度、滴加后的反應(yīng)溫度和反應(yīng)時間等參數(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的考察，最終發(fā)現(xiàn)在NaBH4和BF3·Et2O用量均為1.5 eq，滴加溫度和反應(yīng)溫度為0 ℃可得到約40%的穩(wěn)定產(chǎn)率．在BF3·Et2O滴加過程中，由于釋放大量氣體，需嚴(yán)格控制滴加速度和反應(yīng)溫度，以免物料溢出．反應(yīng)完畢后，需加少量水淬滅過量的NaBH4，再加甲醇處理得到產(chǎn)物溶液．

參照對羧酸硼烷還原的相關(guān)研究[11]，對上述NaBH4/BF3·Et2O還原反應(yīng)的可能機理進(jìn)行了分析(圖3)．在此體系中，羧酸8首先與NaBH4反應(yīng)，生成酰氧基硼酸鹽A，并伴隨氫氣放出．此后隨著BF3·Et2O的加入，A首先與BF3·Et2O作用，形成中間體B，再與體系中原位生成的BH3反應(yīng)，被還原成中間產(chǎn)物六元環(huán)硼酸酐C，最后經(jīng)水或甲醇水解得到產(chǎn)物9．對內(nèi)酯醇9進(jìn)行硅基保護(hù)[5, 13]，以96%的產(chǎn)率得到TBS醚10．在選擇保護(hù)基時，我們曾試圖用芐基保護(hù)，但在NaH/BnBr[12]等常用條件下得到的產(chǎn)率均較低(47%～53%)．化合物10經(jīng)BH3·Me2S還原[14]得到開環(huán)二醇11，后處理簡便，產(chǎn)率達(dá)98%．使用TrCl成功實現(xiàn)了二醇11的選擇性保護(hù)[13]，產(chǎn)率為93%．在此反應(yīng)中，加入催化量的DMAP可有效縮短反應(yīng)時間．需要指出的是，由于過量的TrCl在后處理過程中生成與產(chǎn)物極性非常接近的TrOH，很難通過柱層析完全除去，但不影響后續(xù)反應(yīng)．在此，使用體積較小的保護(hù)試劑則難以區(qū)分伯羥基和仲羥基，如在NaH/BnBr條件下得到的是無法分離的2種芐基化產(chǎn)物．

在隨后的仲醇12的甲基化反應(yīng)中，我們發(fā)現(xiàn)常用的MeI/NaH體系不適用，由于反應(yīng)中生成的仲醇負(fù)離子與TBS醚鄰近，引起TBS的遷移，即布魯克重排[15]，實際得到的是預(yù)期產(chǎn)物13和硅基遷移產(chǎn)物的混合物．經(jīng)改進(jìn)，采用了堿性較弱的質(zhì)子海綿/Me3OBF4[4]，盡管在此條件下反應(yīng)很難進(jìn)行完全，但可完全避免上述副反應(yīng)，以89%的產(chǎn)率實現(xiàn)甲基醚13的有效制備．甲基醚13經(jīng)四丁基氟化銨[16]處理脫去TBS保護(hù)基，再經(jīng)Swern氧化[14]順利得到目標(biāo)產(chǎn)物手性醛6，2步產(chǎn)率分別為93%和91%．HCl/MeOH體系也可用于脫去TBS，但對于化合物13會引起Tr保護(hù)基的部分脫除．至此，實現(xiàn)了14-去甲基自溶霉素C11～C15片段的合成．

參考文獻(xiàn):

[1] LI M G, WU S H, ZHAO L X, et al. Isolation and structure elucidation of autolytimycin, a new compound produced by Streptomyces Autolyticus JX-47[J].Chinese Chemistry Letter, 2001, 12 (10):903-906.

[2] ZHANG M Q, GAISSER S, NUR-E-ALAM M, et al. Optimizing natural products by biosynthetic engineering: Discovery of nonquinone Hsp90 inhibitors[J].Journal of Medicinal Chemistry, 2008, 51 (18):5494-5497.

[3] XIE Q, WONDERGEM R, SHEN Y, et al. Benzoquinone ansamycin 17AAG binds to mitochondrial voltage-dependent anion channel and inhibits cell invasion[J].Proceedings of the National Academy of Sciences, 2011, 108 (10):4105-4110.

[4] WRONA I E, GABARDA A E, EVANO G, et al. Total synthesis of reblastatin[J]. Journal of the American Chemical Society, 2005, 127 (43):15026-15027.

[5] WRONA I E, GOZMAN A, TOLDONE T, et al. Synthesis of reblastatin, autolytimycin, and non-benzoquinone analogues: Potent inhibitors of heat shock protein 90[J]. The Journal of Organic Chemistry, 2010, 75 (9):2820-2835.

[6] JESO V, CHERRY L, MACKLIN T K, et al. Convergent synthesis and discovery of a natural product-inspired paralog-selective Hsp90 inhibitor[J].Organic Letters, 2011, 13 (19): 5108-5111.

[7] YANG F, FENG L, WANG N Z, et al. Practical synthesis of C1e8 fragment of autolytimycin via a chelation-controlled diastereoselective addition of diisopropenylzinc to α-methoxy aldehyde[J].Tetrahedron, 2013, 69 (45),9463-9468.

[8] STEBBINS C E, RUSSO A A, SCHNEIDER C, et al. Crystal structure of an Hsp90-geldanamycin complex: Targeting of a protein chaperone by an antitumor agent[J]. Cell, 1997, 89 (2): 239-250.

[9] WALKER S D, BORTHS C J, DIVIRGILIO E, et al. Development of a scalable synthesis of a GPR40 receptor agonist[J].Organic Process Research & Development, 2011, 15 (3):570-580.

[10] CHO B T, YOON N M. Convenient procedure for the reduction of carboxylic acids via acyloxyborohydrides[J].Bulletin of Korean Chemical Society, 1982, 3 (4):149-152.

[11] LOBBEN P C, LEUNG S S W, TUMMALA S. Integrated approach to the development and understanding of the borane reduction of a carboxylic acid[J].Organic Process Research & Development, 2004, 8 (6):1072-1075.

[12] ELWORTHY T R, BRILL E R, CHIOU S S, et al. Lactams as EP4 prostanoid receptor agonists. 3. Discovery of N-ethylbenzoic acid 2-pyrrolidinones as subtype selective agents[J]. Journal of Medicinal Chemistry, 2004, 47 (25):6124-6127.

[13] CHAKRABORTY T K, SAMANTA R, KUMAR P K. A radical mediated approach to the stereoselective formal total synthesis of (+)-Sch 642305[J].Tetrahedron, 2009, 65 (34):6925-6931.

[14] HANESSIAN S, COOKE N G, DEHOFF B, et al. The total synthesis of (+)-ionomycin[J]. Journal of the American Chemical Society, 1990, 112 (13):5276-5290.

[15] BROOK A G. Molecular rearrangements of organosilicon compounds[J]. Accounts of Chemical Research, 1974, 7 (3):77-84.

[16] REDDY C R, DHARMAPURI G, RAO N N. Synthesis of the macrocyclic core of iriomoteolide 3A[J].Organic Letters, 2009, 11 (24):5730-5733.