張敏華，李學(xué)輝，陳 晨，蔣信義，左玲玲，徐 軍*

1.雅本化學(xué)股份有限公司，江蘇 太倉(cāng) 215433；2.滬東醫(yī)院皮膚科，上海 浦東 201363

苦馬豆素是澳大利亞學(xué)者Colegate［1］首先從灰苦馬豆中分離得到的一種純毒素。我國(guó)學(xué)者曹光榮等［2］亦從黃花棘豆中分離得到，并證實(shí)了其對(duì)α-甘露糖苷酶有很強(qiáng)的抑制作用。顧柏群等［3］進(jìn)一步證實(shí)在莖直黃芪、變異黃芪中也含有苦馬豆素?？囫R豆素作為高效的α-葡萄糖苷酶抑制劑，不僅具有抗腫瘤作用［4］，還具有抵抗病毒傳染包括抑制HIV-1的效果［5］。因此，苦馬豆素吸引了眾多有機(jī)合成化學(xué)家和藥物化學(xué)家的興趣，已經(jīng)有三十多條合成路線被報(bào)道［6-7］，但對(duì)其構(gòu)效關(guān)系的研究報(bào)道較少［8］。

然而，Tyler小組對(duì)與苦馬豆素結(jié)構(gòu)［圖1（a）］相似的栗精胺的構(gòu)效關(guān)系做了大量系統(tǒng)的研究工作。該小組在1995、1997年分別對(duì)栗精胺的C-8［9］、C-1和C-7位［10］羥基進(jìn)行修飾后發(fā)現(xiàn)：栗精胺分子結(jié)構(gòu)［圖1（b）］中的C-1位羥基及其構(gòu)型是影響其生物活性的關(guān)鍵位點(diǎn)，其手性是糖苷酶對(duì)氮糖識(shí)別的關(guān)鍵。該羥基的缺失會(huì)導(dǎo)致活性的喪失。而C-7位和C-8位的羥基對(duì)于生理活性的影響不是很大，對(duì)它們的改造雖會(huì)使分子的生物活性略有降低，但卻能夠提高分子對(duì)不同糖苷酶的抑制選擇性。因此，將栗精胺C-7位和C-8位的羥基改造為其它基團(tuán)或改變其手性，就可能尋找出選擇性抑制不同類(lèi)型糖苷酶的氮糖。

圖1 （a）苦馬豆素結(jié)構(gòu)，（b）栗精胺結(jié)構(gòu)Fig.1 Structures of（a）swainsonine，（b）castanospermine

對(duì)天然產(chǎn)物進(jìn)行含氟改造是研究天然產(chǎn)物構(gòu)效關(guān)系的重要手段之一。同時(shí)，將氟原子或含氟基團(tuán)選擇性地引入有機(jī)分子能顯著改變?cè)蟹肿拥纳砘钚裕色@得更多具有潛在生物活性的分子［11-12］。

鑒于此，對(duì)苦馬豆素進(jìn)行含氟及擴(kuò)環(huán)改造，設(shè)計(jì)出了苦馬豆素類(lèi)似物1和2。其中，化合物1分子結(jié)構(gòu)中保留了不飽和雙鍵，在構(gòu)象上可能會(huì)體現(xiàn)出和五元環(huán)類(lèi)似的半椅式結(jié)構(gòu)，這對(duì)研究苦馬豆素的構(gòu)效關(guān)系頗具意義（圖2）。

圖2 目標(biāo)分子的設(shè)計(jì)Fig.2 Design of target molecules

關(guān)環(huán)復(fù)分解反應(yīng)被認(rèn)為是構(gòu)建苦馬豆素六元環(huán)最有效的方法［13-14］。通過(guò)分析目標(biāo)分子的結(jié)構(gòu)，六元環(huán)可以通過(guò)RCM反應(yīng)來(lái)構(gòu)建。關(guān)環(huán)前體3的五元環(huán)可以通過(guò)化合物4分子內(nèi)親核取代反應(yīng)來(lái)形成，化合物4則可以通過(guò)關(guān)鍵中間體5′經(jīng)過(guò)一系列轉(zhuǎn)化得到，中間體5′的手性中心可以通過(guò)R-叔丁基亞磺酰胺的手性誘導(dǎo)產(chǎn)生［15］（圖3）。

圖3 目標(biāo)分子的逆合成分析Fig.3 Retrosynthestic analysis of target molecules

因此，對(duì)所設(shè)計(jì)的目標(biāo)分子采用如下的合成路線（見(jiàn)圖 4）。

圖4 目標(biāo)分子的合成路線Fig.4 Synthetic route of target molecules

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑與儀器

所用試劑均為國(guó)產(chǎn)市售分析純。其中Grubbs'II催化劑（上海泰坦科技股份有限公司）；乙酸乙酯三苯基溴磷鹽為實(shí)驗(yàn)室自制。

Bruker AM-400核磁共振儀；Perkin-Elmer 241型自動(dòng)旋光儀；溫度計(jì)未校正。

1.2 化合物7的合成

將43.2 g R-叔丁基亞磺酰胺溶于120 mL二氯甲烷中，依次加入丙烯醛20.4 g、鈦酸四異丙酯336.4 g，室溫過(guò)夜。將上述反應(yīng)液倒入200 mL冰水中，攪拌分散析出固體，硅藻土過(guò)濾，用二氯甲烷洗濾餅。分液，合并有機(jī)相。無(wú)水硫酸鈉干燥，旋除溶劑，柱層析分離［m（PE）∶m（EA）=6∶1］得化合物748 g（產(chǎn)率 85%）［15］。

1.3 化合物5的合成

將38.4 g活化過(guò)的鋅粉懸浮于干燥的THF（145 mL）中，加熱至回流。緩慢滴加30 g化合物7和76.8 mL二氟溴乙酸乙酯的 THF（48 mL）溶液（反應(yīng)比較劇烈，滴加要慢）。滴完后保溫1 h，恢復(fù)至室溫。加入飽和氯化銨溶液淬滅，分液，有機(jī)相飽和氯化鈉洗滌，無(wú)水硫酸鈉干燥，旋除溶劑，柱層析分離［m（PE）∶m（EA）=2∶1］得到化合物638.0 g（dr.=2.4∶1，產(chǎn)率 71%）［16］。

1H NMR（400 MHz，CDCl3）δ 5.97-5.89（m，0.35H），5.81-5.72（m，0.65H），4.42-4.26（m，3H），3.79（d，J=6.0 Hz，0.65H），3.48（d，J=9.6 Hz，0.35H），1.33（t，J=6.8 Hz，3H）1.20（s，6H），1.18（s，3H）；13C NMR（100 MHz，CDCl3）δ 162.9（t，J=31.1 Hz），162.6（t，J=31.9 Hz），130.2（dd，J=3.1 Hz，1.5 Hz），129.3（t，J=3.8 Hz），123.0，122.0，113.9（t，J=255.8 Hz），113.8（t，J=255.8 Hz），63.4，63.1，61.5（dd，J=27.3 Hz，24.3 Hz），60.6（t，J=24.1 Hz），56.8，56.4，22.4，22.3，13.9，13.8；19F NMR （376 MHz，CDCl3）δ-110.7（dd，J=262.8 Hz，7.9F，0.3F），-113.5（dd，J=261.7 Hz，12.4Hz，0.7F），-114.9（dd，J=260.2 Hz，12.4 Hz，0.7F），-118.5（dd，J=261.3 Hz，16.2 Hz，0.3F）。

1.4 化合物8的合成

將24 g化合物7溶于360 mL二氯甲烷中，-78℃下滴加225 mL DIBAL-H（1.0 M in hex?ane）。滴畢，保溫2 h。經(jīng)點(diǎn)板跟蹤，發(fā)現(xiàn)還有部分原料，補(bǔ)加DIBAL-H 40 mL，反應(yīng)1 h。滴加飽和檸檬酸溶液淬滅反應(yīng)。分液，有機(jī)相用飽和鹽水洗滌，無(wú)水硫酸鈉干燥。旋除溶劑后，將殘留物溶于360 mL四氫呋喃中，加入23.4 mL三乙胺及36.8 g Ph3P+CH2CO2EtBr-，室溫反應(yīng)過(guò)夜。反應(yīng)液經(jīng)硅藻土過(guò)濾后旋干，粗產(chǎn)品經(jīng)柱層析分離［m（PE）∶m（EA）=6∶1］，得化合物812.6 g（產(chǎn)率：48%（兩步））。

1H NMR（400 MHz，CDCl3）δ 6.79-6.69（m，1H），6.27-6.22（m，1H），5.65-5.40（m，1H），4.20-4.10（m，3H），3.66（d，J=4.0 Hz，1H），1.24（t，J=7.2 Hz，3H），1.16（s，9H）；19F NMR（376 MHz，CDCl3）δ-105.8（dm，J=247.8 Hz，1F），-108.1（dt，J=151.2 Hz，11.3 Hz，0.8F），-108.5（dt，J=249.3 Hz，12.0 Hz，0.2F）

1.5 化合物9的合成

將2.5 g LiAlH4懸浮于干燥的四氫呋喃（25 mL）中，在0℃下滴加10 g化合物8的四氫呋喃（75 mL）溶液。滴畢，恢復(fù)到室溫反應(yīng)2 h。將體系降至0℃，緩慢加入飽和氯化銨溶液。粗產(chǎn)品經(jīng)柱層析分離［m（PE）∶m（EA）=3∶1］，得化合物96.27 g（產(chǎn)率：72%）。

1H NMR（400 MHz，CDCl3）δ 5.81-5.72（m，1H），5.47-5.40（m，2H），4.11-4.07（m，1H），3.73-3.72（m，1H），3.70-3.62（m，2H），2.14-1.94（m，2H），1.80-1.73（m，2H），1.22（s，9H）；19F NMR（376 MHz，CDCl3）δ-101.5（dm，J=246.7 Hz，1F），-109.0（dm，J=245.2 Hz，1F）。

1.6 化合物10的合成

將6 g化合物9溶于60 mL二氯甲烷中，0℃下加入8.7 mL三乙胺、130 mg DMAP，滴加2.4 mL甲磺酰氯，恢復(fù)至室溫反應(yīng)3 h后加水淬滅反應(yīng)。二氯甲烷萃取，有機(jī)相飽和鹽水洗滌、無(wú)水硫酸鈉干燥，過(guò)濾。將母液移至反應(yīng)瓶中，降溫至0℃，加入3.75 g叔丁醇鉀，保溫反應(yīng)3 h。加水淬滅反應(yīng)，有機(jī)相經(jīng)1 mol/L HCl，飽和鹽水洗滌，無(wú)水硫酸鈉干燥。粗產(chǎn)品經(jīng)柱層析分離［m（PE）∶m（EA）=8∶1］，得化合物103.7 g（產(chǎn)率：66%）。

1H NMR（400 MHz，CDCl3）δ 5.91-5.73（m，1H），5.57-5.38（m，2H），3.96-3.88（m，1H），3.24-3.20（m，0.4H），3.14-3.11（m，1.2H），2.91-2.84（m，0.4H），2.05-1.62（m，4H），1.15（s，3H），1.13（s，6H）；13C NMR（100 MHz，CD?Cl3）δ 129.9（dd，J=6.1 Hz，2.3 Hz），128.6（t，J=4.5 Hz），121.6，121.2，120.3（t，J=245.9 Hz），119.9（dd，J=248.8 Hz，242.9 Hz），66.6（dd，J=28.1 Hz，25.0 Hz），65.6（t，J=27.3 Hz），59.2，58.7，39.5，37.7，30.1（dd，J=46.3 Hz，23.6 Hz），29.9（dd，J=82.7 Hz，36.4 Hz），23.1（t，J=4.5 Hz），22.9，22.7，22.2（t，J=4.6 Hz）；19F NMR（376 MHz，CDCl3）δ -110.1（m，0.75F），-100.9（dm，J=239.9 Hz，0.64F），-105.9（d，J=239.5 Hz，0.61F）。

1.7 化合物3的合成

將2 g化合物10溶于20 mL甲醇中，在0℃下加入28 mL飽和HCl/MeOH溶液，恢復(fù)至室溫反應(yīng)2 h，旋除溶劑。將所得油狀物溶于150 mL DMF中，在0℃下往體系中加入6.7 g三乙胺、3.9 g氰基磷酸二乙酯和2.1 g 3-丁烯酸?；謴?fù)至室溫反應(yīng)過(guò)夜。加質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%NaHCO3水溶液淬滅反應(yīng)，二氯甲烷萃取3次，有機(jī)相飽和鹽水洗滌，無(wú)水硫酸鈉干燥。粗產(chǎn)品經(jīng)柱層析分離［m（PE）∶m（EA）=8∶1］，得化合物 31.12 g（產(chǎn)率：65%（兩步）［17］。

1H NMR（400 MHz，CDCl3）δ 5.98-5.88（m，1H），5.84-5.73（m，1H），5.55（s，0.5H），5.39（dd，J=34.0 Hz，10.0 Hz，1H），5.27-5.10（m，3H），4.57（t，J=15.2 Hz，1H），3.67（d，J=13.2 Hz，0.4 H），3.19-3.06（m，2.5H），2.70-2.67（m，0.6H），2.06（s，1H），1.80-1.71（m，3H）；13C NMR（100 MHz，CDCl3）δ 171.0，170.3，131.0，128.8，128.7，119.9，119.4，118.2，118.1，121.7（d，J=244.4 Hz），121.6（d，J=243.7 Hz），61.1（t，J=28.8 Hz），56.1（t，J=28.9 Hz），40.5，39.0，38.2，36.0，29.6，29.4，29.1，22.6，21.6（d，J=7.8 Hz），17.7，14.1；19F NMR（376 MHz，CDCl3）δ-100.3（dm，J=241.0 Hz，0.54F），-101.2（0.46F），-101.4（0.46F），-101.6（d，J=177.1 Hz，0.54F）。

1.8 化合物1的合成

將260 mg化合物3溶于60 mL甲苯中，加入130 mg Grubbs'II催化劑，加入回流反應(yīng)過(guò)夜。冷至室溫，旋干，直接柱層析分離［m（PE）∶m（EA）=1∶1］，得化合物 1 170 mg（產(chǎn)率75%）［18］。

1.9 化合物2的合成

將50 mg化合物1溶于8 mL甲醇中，加入0.8 g m（Pd/C）（質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%，包含質(zhì)量分?jǐn)?shù)50%的水）、甲酸2 mL，密閉反應(yīng)48 h后過(guò)濾，旋干直接柱層析［m（MeOH）∶m（DCM）=1∶15］，得化合物2為36 mg（產(chǎn)率70%）。

2 結(jié)果與討論

根據(jù)合成分析，首先由R-叔丁基亞磺酰胺6與丙烯醛反應(yīng)制備了R-叔丁基亞磺酰亞胺7。隨后，R-叔丁基亞磺酰亞胺與現(xiàn)場(chǎng)生成的二氟溴乙酸乙酯鋅試劑發(fā)生Reformatskii加成反應(yīng)生成酯5。淬滅反應(yīng)后，體系經(jīng)氟譜檢測(cè)，非對(duì)映異構(gòu)體質(zhì)量比例約為2.4∶1，兩者不能通過(guò)柱層析分離。

Reformatskii加成反應(yīng)主產(chǎn)物的構(gòu)型可以通過(guò)如下六員過(guò)渡態(tài)來(lái)推導(dǎo)［19］，化合物5'是加成反應(yīng)的主產(chǎn)物，其構(gòu)型也恰巧是我們所需要的（見(jiàn)圖5）。

圖5 化合物5'的構(gòu)型Fig.5 Configuration of compound 5'

隨后，對(duì)六元哌啶環(huán)進(jìn)行構(gòu)建。從化合物5'出發(fā)，DIBAL-H還原其結(jié)構(gòu)中的a，b-不飽和酯基，所得的醛直接進(jìn)行Wittig反應(yīng)得到a，b-不飽和酯8。兩個(gè)非對(duì)映體混合物不能通過(guò)柱層析加以分離。LiAlH4還原8中的a，b-不飽和酯基，得到不能直接地通過(guò)柱層析加以分離非對(duì)映體的伯醇9。將伯醇9的伯羥基上Ms，所得到的化合物直接在叔丁醇鉀的作用下發(fā)生分子內(nèi)親核取代反應(yīng)，得到化合物10，從而成功構(gòu)建了哌啶環(huán)。并且，化合物10可以方便地與另一個(gè)異構(gòu)體通過(guò)柱層析加以分離。

化合物10在鹽酸甲醇溶液中脫除亞磺?；笈c3-烯丁酸反應(yīng)，得到關(guān)環(huán)前體3?；衔?在Grubbs二代催化劑的催化下順利關(guān)環(huán)生成了化合物1。氫化還原1的雙鍵后，得到了化合物2。

3 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)Reformatskii加成反應(yīng)和RCM等反應(yīng)得到了苦馬豆素的偕二氟亞甲基類(lèi)似物，將通過(guò)后續(xù)的抗腫瘤活性測(cè)試來(lái)研究苦馬豆素的構(gòu)效關(guān)系，并期望得到更多生物活性物質(zhì)。