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• 化合物Micromelin于1967年分离得到^[1], 1979年发现显著的抗白血病P-388细胞系活性(T/C 149% at 10 mg/kg)和抗Lewis肺癌活性(T/C 228% at 1.25 mg/kg)^[2].作为Micromelin环氧开环的水合物, 化合物Hydramicromelins A~C (图 1)于2001年由中国科学院昆明植物研究所郝小江研究员在小芸木(Micromelum integerrimum)的地上部分分离得到.由于含量稀少, 绝对构型没有测定, 也未进行生物活性测试^[3]. 2008年, 兰州大学厍学功和潘鑫复教授首次完成了Hydra- micromelin B的不对称全合成, 并测定了其绝对构型为(11S, 12S, 13R).由于合成路线的限制, 未能进一步合成Hydramicromelins A和C^[4].迄今为止, Hydramicro- melins A和C的全合成还未见报道.

  图 1

  

  图 1.  Micromelin和Hydramicromelins A~C的结构

  Figure 1.  The chemical structures of micromelin and hydramicromelins A~C

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  当合成Hydramicromelin B时, 厍学功和潘鑫复教授利用不对称双羟化(SAD)反应, 在取代苯乙烯类底物上首先构筑了11位手性仲醇, 然后经该手性仲醇诱导的Upjohn双羟化, 构筑了12位和13位手性仲醇和叔醇^[4].在我们以往工作中, 发现以手性氨基酸为原料, 利用[2,3]-Meisenheimer重排, 可以将氨基酸手性100%迁移, 形成新的手性叔醇^[5].利用该反应, 我们合成了一系列含手性叔醇的天然产物^[6].但这些合成中, 起始原料氨基酸中与氨基相连的手性碳原子都是与脂肪族烃基相连, 没有与苯环直接相连的.如果以苯甘氨酸为起始原料, 则苯环直接与氨基相连的手性碳相连, 我们预计以此合成的[2,3]-Meisenheimer重排前体, 将使[2,3]-Meisenheimer重排呈现新的反应特性, 同时, 以苯甘氨酸为起始原料, 可以很方便合成Hydramicromelins A~C的母核, 下文将详细报道我们的实验结果.

  1.   结果与讨论

  N-Boc-苯甘氨醇化合物1按照文献的方法(图 2), 由L-苯甘氨酸经过3步反应(酯化、氨基保护和硼氢化钠还原酯基)得到^[7].化合物1的醇羟基经TEMPO-NaClO体系氧化为醛基, 不经过纯化直接加入Wittig试剂2, 得到单一的三取代E式烯烃3(烯基氢δ 6.82), 由于3是唯一产物, 并与文献相近化合物比对(δ 6.53 E-异构体, δ 5.80 Z-异构体), 可以确定化合物3一定是反式烯烃^[8].化合物3的Boc保护基用三氟乙酸(TFA)脱除, 得到的三氟乙酸胺盐不经过进一步纯化, 溶于乙腈后加入K₂CO₃中和, 直接加入BnBr发生N-双苄基化反应, 得到化合物4.化合物4是[2,3]-Meisenheimer重排前体, 可在一周内得到30~100 g.化合物4在m-CPBA (1 equiv.)作用下瞬间氧化成氮氧化物5, 5自发进行[2,3]-Meisenheimer重排, 得到中间体化合物6a和6b. 6a和6b不稳定, 不经分离和纯化, 直接用Zn/HOAc-HCl体系还原断裂N—O键, 顺利得到反式三级醇7a(双键氢J=15.9 Hz)和顺式三级醇7b(双键氢J=8.6 Hz), 二者的比例为2:1, 总收率在65%左右.在以往利用[2,3]-Meisenheimer进行反应时, 只是得到单一的反式重排烯烃^[6], 而苯环直接与手性碳相连时, 重排后竟然得到反式烯烃7a和顺式烯烃7b的混合物, 这令我们感到非常惊奇.

  在化合物5中, 由于烯丙基1, 3张力(A^{1, 3} strain), 决定了手性次甲基H与双键上CH₃同在双键平面(图 2), 这样1, 3张力最小^[9], 图中画出了化合物5的最稳定构象, 这种最稳定构象决定了重排后的化合物7a和7b, 应该是如图 2所示的S构型.在我们以往的合成中, 证明这种模型是正确的, 但化合物5是新的底物模型, 基于科学研究的严谨性, 需要对化合物7a和7b的手性碳构型进行进一步确证.

  图 2

  

  图 2.  关键中间体7a和7b的合成

  Figure 2.  Synthesis of key intermediates 7a and 7b

  Reagents and conditions: (a) (ⅰ) NaClO, TEMPO, KBr, NaHCO₃, DCM-H₂O, 5 ℃, 0.5 h; (ⅱ) 2, DCM, r.t., 0.5 h, two steps, 76%. (b) (ⅰ) TFA, DCM, reflux, 3 h; (ⅱ) BnBr, K₂CO₃, CH₃CN, r.t., 12 h, two steps, 83%. (c) m-CPBA, DCM, r.t., 5 min. (d) Zn, HOAC-HCl, r.t., 0.5 h, two steps, 60%.

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  如图 3所示, 通过氢化和酯交换反应, 将化合物7a转化为已知化合物8, 测定其比旋光值为+29.1, 与文献进行旋光比对^[10], 可以确定化合物7a的手性碳构型为S, 这与预测的手性构型是一致的, 并且可以确定化合物7a的ee值大于92%.化合物7a用KMnO₄的水溶液进行双羟化反应, 得到自发环合的内酯化合物9, 由于化合物9中13位手性叔醇的构型已经确定为S构型, 通过NOESY谱可以确定11, 12位手性碳构型分别为11S, 12R.化合物9中3个手性碳构型与Hydramicro- melin C母核构型, 或其母核对映体构型完全一致.因此, 通过7a的双羟化反应, 完成了Hydramicromelin C母核或其对映体的合成.化合物7b在进行Pd/C氢化时, 没有得到化合物8或者8的对映体, 而是得到双键被氢化, 同时醇羟基被脱去后被氢化的产物10.改用Raney Ni催化氢化, 同样得到10.幸运的是, 当化合物7b同样用KMnO₄的水溶液对双键进行双羟化时, 以60%的收率得到与7a双羟化时同样的化合物9, 同时, 也分离得到约10%的双键异构化产物7a, 通过旋光比对(-2.8 vs. -3.0)说明:化合物7b中手性叔醇也是S构型. 7b和7a进行双羟化反应得到同样的化合物9, 同时7b在双羟化时条件下得到7a, 说明7b在双羟化条件下, 应该先转化为7a, 7a再被双羟化, 得到化合物9. 7b形成7a的可能原因是在KMnO₄水溶液中, 7b中的羟基脱去(7b→10的反应说明羟基极易脱去), 脱去后形成烯丙基碳正离子, 双键共振易位, 由于位阻原因, 碳碳单键旋转, 形成反式烯丙基碳正离子, 再通过双键共振易位, 羟基再加到烯丙基碳正离子上, 得到7a(紧密离子对, 手性不变).这个过程和下文图 4中我们对顺式烯烃6b的形成过程解释有类似的地方(见下文). 图 3的实验结果表明图 2中对重排前体化合物5的构象分析是正确的!

  图 3

  

  图 3.  化合物7a和7b手性构型确证

  Figure 3.  Chiral configuration confirmation of compounds 7a and 7b

  Reagents and conditions: (a) (ⅰ) H₂, Pd/C, MeOH, r.t., 12 h, 94%; (ⅱ) K₂CO₃, EtOH, r.t., 12 h, 94%. (b) aq.KMnO₄, acetone, 5 ℃, 5 min, 43%. (c) (ⅰ) aq. KMnO₄, acetone, 5 ℃, 5 min; (ⅱ) TsOH, DCM, r.t., 12 h, 10% 7a, 60% 9. (d) H₂, Pd/C or Raney Ni

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  图 4

  

  图 4.  顺式烯烃6b产生过程推测

  Figure 4.  Speculation on the production of Z-olefin 6a

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  一般而言, [2,3]-Meisenheimer重排机理被认为是一个协同过程^[9], 这对于大部分底物是正确的.但就化合物6b的形成而言, 我们倾向于化合物5的C—N键首先断裂(图 4), 形成稳定的碳正离子5a, 该碳正离子除与烯烃双键共轭得到稳定外, 也因为与苯环直接相连, 从而共轭得到进一步稳定^[11], 双重共轭稳定的结果是碳正离子5a具有超长寿命, 因而有时间被溶剂分子撞击, C(11)—C(12)键旋转得到A^{1, 3}张力不利的碳正离子5b, 5a和5b是动态平衡的结果, 它们再与断裂后的双苄胺氮氧负离子结合, 分别形成重排产物6a和6b. 6b的形成表明我们最初的预见是正确的, 如即以苯甘氨酸为起始原料, 苯环直接与氨基相连的手性碳相连后, [2,3]-Meisenheimer重排呈现顺反烯烃都有, 而非单一反式烯烃的新反应特性.

  化合物7a溶于二氯甲烷后, 用m-CPBA进行环氧化, 得到比例为6:1的非对映异构体化合物11和12, 柱层析将它们分离后, 分别溶于四氢呋喃和水的混合溶剂, 加入LiOH对酯基进行水解, 酸化后环氧开环, 自发环合^[12], 分别得到单一的非对映异构体化合物13和14, 因为13位手性碳原子的绝对构型已确定为S, 通过NOESY谱的相关峰(图 5), 确定化合物13的绝对构型为(11R, 12R, 13S), 化合物14的绝对构型是(11S, 12S, 13R).其中13是Hydramicromelin B母核的对映体, 只需将起始L-甘氨酸换作D-甘氨酸, 即实现了Hydramicromelin B母核的合成.而化合物14有可能是Hydramicromelin A母核或其对映体.

  图 5

  

  图 5.  Hydramicromelins A和B母核合成

  Figure 5.  Core synthesis of hydramicromelins A and B

  Reagents and conditions: (a) m-CPBA, DCM, ice bath, 2 h, 70%. (b) (ⅰ) LiOH, THF-H₂O (V:V=1:1), r.t., 50 min; (ⅱ) 10% H₂SO₄, THF-H₂O (V:V=1:1), r.t., 2 h, two steps, 65%~70%.

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  2.   结论

  以L-苯甘氨醇(1)为起始原料, 经过[2,3]-Meisenheimer重排为关键反应, 构筑绝对构型为S的手性三级烯丙醇化合物7a和7b, 7a和7b用KMnO₄对双键进行双羟化, 得到同一化合物9, 化合物9的绝对构型经NOESY谱确定为(11S, 12R, 13S), 它应是Hydramicro- melin C的母核或其对映体.化合物7a用m-CPBA进行环氧化, 酯基碱性条件下水解, 酸化后分别形成内酯化合物13和14, 经NOESY谱确定其绝对构型分别为(11R, 12R, 13S)和(11S, 12S, 13R).化合物13是Hydra- micromelin B母核的对映体, 化合物14是Hydramicro- melin A的母核或其对映体.该工作是我们[2,3]-Meisenheimer重排研究的延续, 充分展示了[2,3]-Meisenheimer重排构筑手性三级烯丙醇的优势, 整个路线所用试剂廉价, 常规, 操作简单, 易于放大.同时, 由于重排前体的手性碳原子直接与苯环相连, 展示了[2,3]- Meisenheimer重排的新反应特性, 加深了对[2,3]-Meisenheimer重排过程的认识.目前, 基于这一工作基础, Hydramicromelins A, B和C的全合成正在进行中.

  3.   实验部分

  3.1   仪器与试剂

  ¹H NMR和¹³C NMR分别由Bruker-400型核磁共振仪在400和100 MHz测定, TMS为内标.高分辨质谱以Bruker ApexII型质谱仪测定, ESI源.红外谱图由Bruker Vector-22FTIR型红外光谱仪, KBr压片法测定.薄层层析(TLC)和柱层析分别使用山东青岛海洋化工厂生产的薄层层析硅胶(GF254型硅胶和200~300目柱层析硅胶).实验中所用原料均为商品试剂, 未经进一步纯化.

  3.2   实验方法

  3.2.1   (R)-4-叔丁氧羰基氨基-2-甲基-反式-2-烯-4-苯丁酸甲酯(3)的合成

  将N-Boc-苯甘氨醇(1) (600 mg, 2.528 mmol)溶解在CH₂Cl₂ (12 mL)中, 向其中加入TEMPO (40 mg, 0.253 mmol), KBr (30 mg, 0.253 mmol), 饱和NaHCO₃ (1.8 mL)并冷却至5 ℃.然后逐滴加入NaClO水溶液(10%, 2.26 mL, 3.034 mmol). 0.5 h后, TLC监测反应完全.加入Wittig试剂2 (1.057 g, 3.034 mmol), 0.5 h后, 将体系用二氯甲烷(DCM)稀释(80 mL), 饱和食盐水(10 mL×2)洗涤, DCM有机相用无水MgSO₄干燥, 旋转蒸发仪进行浓缩, 在快要蒸干的时候加入20 mL石油醚使三苯氧膦大量析出, 过滤后蒸干溶剂, 粗产品经硅胶柱色谱[V(石油醚):V(EtOAc)=8:1]纯化后得到0.826 g白色固体化合物3, 两步产率82%. R_f=0.34 [V(石油醚):V(EtOAc)=8:1]; m.p. 84.3~85.7 ℃; [α]_D^21.5+7.0 (c 1.00, acetone); ¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ: 7.38~7.28 (m, 5H), 6.82 (dd, J=1.4, 9.1 Hz, 1H), 5.59 (s, 1H), 5.06 (s, 1H), 3.75 (d, J=1.1 Hz, 3H), 1.98 (d, J=1.4 Hz, 3H), 1.45 (s, 9H); ¹³C NMR (100 MHz, CDCl₃) δ: 168.2, 155.0, 140.7, 140.3, 128.9 128.7, 127.8, 126.7, 77.4, 52.7, 52.0, 28.4, 13.0; IR (KBr) ν: 3361, 2978, 1715 cm^-1; HRMS (ESI-TOF) calcd for C₁₇H₂₃NNaO₄ [M+Na]⁺ 328.1519, found 328.1516.

  3.2.2   (R)-4-二苄基氨基-2-甲基-反式-2-烯-4-苯丁酸甲酯(4)的合成

  将N-Boc烯烃3 (3.6 g, 11.8 mmol)溶解在干燥的二氯甲烷(28 mL)中, 加入三氟乙酸(4.5 mL, 59.0 mmol).回流反应3 h后减压除去溶剂得到白色固体.然后加入无水乙腈(50 mL), K₂CO₃ (4.891 g, 35.391 mmol), 搅拌30 min测pH为碱性后加入BnBr (3.1 mL, 25.953 mmol).反应体系搅拌12 h, TLC监测完全反应后减压除去溶剂.残余物中加入水(20 mL), 乙酸乙酯进行萃取(60 mL×3), 合并有机相并用饱和食盐水(5 mL×2)洗涤, 有机相旋转蒸发仪浓缩, 粗产品经硅胶柱色谱[V(石油醚):V(EtOAc)=40:1]纯化后得到无色液体3 5.476 g, 两步收率83%. R_f=0.30 [V(PE):V(EtOAc)=40:1]; [α]_D^23.4+23.2 (c 2.88, acetone); ¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ: 7.53~7.50 (m, 2H), 7.45~7.42 (m, 5H), 7.40~7.34 (m, 5H), 7.32~7.24 (m, 4H), 4.70 (d, J=9.8 Hz, 1H), 3.86 (s, 3H), 3.80 (d, J=13.8 Hz, 2H), 3.60 (d, J=13.8 Hz, 2H), 1.73 (s, 3H); ¹³C NMR (100 MHz, CDCl₃) δ: 168.2, 140.5, 139.5, 139.1, 131.1, 128.7, 128.5, 128.3, 128.1, 127.4, 127.0, 60.4, 53.9, 52.0, 13.0; IR (KBr) ν: 3061, 3027, 1716 cm^-1; HRMS (ESI-TOF) calcd for C₂₆H₂₇NNaO₂ [M+Na]⁺ 408.1934, found 408.1932.

  3.2.3   (S)-2-甲基-2-羟基-反式-3-烯-4-苯丁酸甲酯(7a)和(S)-2-甲基-2-羟基-顺式-3-烯-4-苯丁酸甲酯(7b)的合成

  将N, N-二苄基烯烃4 (1.350 g, 3.501 mmol)溶解二氯甲烷(8 mL)中, 5 ℃下加入m-CPBA (85%纯度, 747 mg, 3.677 mmol), 反应体系有大量白色固体析出.反应20 min后直接用碱性氧化铝滤过, 过滤后用旋转蒸发仪在30 ℃条件下进行减压浓缩.得到的油状残余物6a/6b不经过纯化直接进行下一步反应.

  向粗产品6a/6b中加入MeOH (8 mL), 冷却至5 ℃, 然后依次向体系中加入冰乙酸(1.4 mL, 24.507 mmol)、盐酸(2.1 mL, 24.507 mmol, 37% HCl)和Zn粉(2.288 g, 35.010 mmol), 并滴加4滴THF, 在5 ℃下继续搅拌30 min后, 加入4.0 equiv. NaHCO₃中和过量的酸, 滤去体系中未反应的锌粉, 用CHCl₃ (40 mL×3)进行萃取, 合并有机相并用饱和食盐水洗涤, 无水MgSO₄干燥后, 减压浓缩, 粗产品用硅胶柱色谱[V(石油醚):V(EtOAc)=8:1]纯化后得到无色液体7a400 mg(两步收率40%)和无色液体7b200 mg(两步收率20%).

  化合物7a: R_f=0.35 [V(石油醚):V(EtOAc)=8:1]; [α]_D²⁰+10.6 (c 1.0, CHCl₃); ¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ: 7.43~7.41 (m, 2H), 7.36~7.32 (m, 2H), 7.29~7.27 (m, 1H), 6.83 (d, J=15.9 Hz, 1H), 6.37 (d, J=15.9 Hz, 1H), 3.84 (s, 3H), 3.51 (brs, 1H), 1.62 (s, 3H); ¹³C NMR (100 MHz, CDCl₃) δ: 176.1, 136.3, 130.7, 129.5, 128.6, 127.9, 126.7, 74.6, 53.2, 26.3; IR (KBr) ν: 3501 1720 cm^-1; HRMS (ESI-TOF) calcd for C₁₂H₁₄NaO₃ [M+Na]⁺229.0835, found 229.083.

  化合物7b: R_f=0.27 [V(石油醚):V(EtOAc)=8:1]; [α]_D²⁰-0.8 (c 1.86, acetone). ¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ: 7.42~7.29 (m, 5H), 6.92 (dd, J=0.9, 8.6 Hz, 1H), 5.57 (d, J=8.6 Hz, 1H), 3.75 (s, 3H), 2.27 (brs, 1H), 1.98 (d, J=0.9 Hz, 3H); ¹³C NMR (100MHz, CDCl₃) δ: 168.3, 142.1, 142.0, 128.8, 128.4, 128.2, 126.2, 70.9, 52.0, 13.1; IR (KBr) ν: 3446 1715, 1647 cm^-1; HRMS (ESI-TOF) calcd for C₁₂H₁₄NaO₃ [M+Na]⁺ 229.0835, found 229.0836.

  3.2.4   (S)-2-甲基-2-羟基-4-苯丁酸乙酯(8)的合成

  反式三级醇7a(412 mg, 2 mmol)的甲醇(4 mL)溶液, 放入25 mL圆底烧瓶, 加入钯碳(10%, 55 mg), 体系置换为氢气气氛搅拌过夜, 监测发现R_f值不变, 但与原料显色不一致, 过滤浓缩, 硅胶柱层析[V(石油醚):V(EtOAc)=6:1]得无色液体为(S)-2-甲基-2-羟基-4-苯丁酸甲酯390 mg, 收率94%. R_f=0.32 [V(石油醚):V(EtOAc)=6:1]; [α]_D²³+20.5 (c 0.45, CHCl₃); ¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ: 7.30 (ddd, J=8.4, 6.3, 0.9 Hz, 2H), 7.25~7.17 (m, 3H), 3.76 (s, 3H), 3.32 (s, 1H), 2.82 (ddd, J=13.6, 11.3, 5.2 Hz, 1H), 2.50 (ddd, J=13.6, 11.4, 5.5 Hz, 1H), 2.12 (ddd, J=13.8, 11.3, 5.5 Hz, 1H), 2.01 (ddd, J=13.8, 11.5, 5.2 Hz, 1H), 1.48 (s, 3H); ¹³C NMR (100 MHz, CDCl₃) δ: 177.5, 141.5, 128.4, 128.4, 125.9, 74.3, 52.8, 41.7, 30.1, 26.4; IR (KBr)ν: 3517, 1732 cm^-1; HRMS (ESI-TOF) calcd for C₁₂H₁₆NaO₃ [M+Na]⁺ 231.0997, found 231.0993.

  在10 mL圆底烧瓶中加入乙醇(3 mL), 将上述得到的(S)-2-甲基-2-羟基-4-苯丁酸甲酯化合物(109 mg, 0.523 mmol), K₂CO₃ (30 mg, 0.21 mmol), 室温下搅拌过夜后减压浓缩, 硅胶柱层析[V(石油醚):V(EtOAc)=6:1]得无色液体(S)-2-甲基-2-羟基-4-苯丁酸乙酯(8), 103 mg, 收率94%. R_f=0.35 [V(石油醚):V(EtOAc)=6:1]; [α]_D²⁴+29.1 (c 0.3, CHCl₃); ¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ: 7.30~7.23 (m, 2H), 7.21~7.12 (m, 3H), 4.19 (q, J=7.1 Hz, 2H), 3.36 (s, 1H), 2.86~2.74 (m, 1H), 2.47 (td, J=13.3, 12.6, 5.2 Hz, 1H), 2.08 (td, J=12.7, 11.6, 5.3 Hz, 1H), 2.02~1.91 (m, 1H), 1.44 (s, 3H), 1.29 (t, J=7.1 Hz, 3H); ¹³C NMR (100 MHz, CDCl₃) δ: 177.1, 141.7, 128.4, 128.4, 125.9, 74.2, 61.9, 41.8, 30.2, 26.4, 14.3; IR (KBr) ν: 3522, 1729 cm^-1; HRMS (ESI-TOF) calcd for C₁₃H₁₈NaO₃ [M+Na]⁺ 245.1154, found 245.1159.

  3.2.5   (2S, 3R, 4S)-2-甲基-4-苯基-2, 3-二羟基-γ-丁内酯(9)的合成

  由反式烯丙醇7a合成母核9:将底物7a (80 mg, 0.387 mmol)溶于丙酮(5.0 mL)中, 冰浴下(5 ℃)下逐滴加入高锰酸钾的水溶液(85 mg, 0.54 mmol in 2.0 mL水中), 体系由深红色逐渐变成黑色, 并析出黑色沉淀.过滤出沉淀, 乙酸乙酯稀释, 分出有机相旋转蒸发仪浓缩, 粗产品用硅胶柱色谱[V(石油醚):V(EtOAc)=3:1]纯化后得到母核9 35 mg, 产率43%. R_f=0.32 [V(石油醚):V(EtOAc)=3:1]; [α]_D²⁰-2.8 (c 0.26, MeOH); ¹H NMR (400 MHz, DMSO-d₆) δ: 7.42~7.30 (m, 5H), 6.28 (s, 1H), 5.76 (d, J=3.2 Hz, 1H), 5.50 (d, J=5.8 Hz, 1H), 4.01 (dd, J=5.8, 3.2 Hz, 1H), 1.33 (s, 3H); ¹³C NMR (101 MHz, DMSO-d₆) δ: 176.9, 135.4, 127.8, 127.6, 127.0, 82.4, 76.3, 76.2, 18.0; IR (KBr) ν: 3470, 3414, 1771 cm^-1; HRMS (ESI-TOF) calcd for C₁₁H₁₂NaO₄ [M+Na]⁺ 231.0628, found 231.0619.

  由顺式烯丙醇7b合成母核9:将底物7b (204 mg, 0.99 mmol)溶于丙酮(22.0 mL)中, 冰浴下(5 ℃)下逐滴加入高锰酸钾的水溶液(187 mg, 1.2 mmol in 13 mL水中), 体系由深红色逐渐变成黑色, 并析出黑色沉淀.过滤出沉淀, 乙酸乙酯稀释, 分出有机相旋转蒸发仪浓缩, 粗产品用硅胶柱色谱[V(石油醚):V(EtOAc)=2:1]快速滤过得反式三级醇7a 20 mg, 收率10%(旋光值为[α]_D²⁰=+9.8 (c 0.95, CHCl₃), 与从化合物4直接合成的7a旋光值基本相同)以及未内酯化的三醇和母核9的混合物, 向该混合物中加入DCM (2 mL), TsOH (10 mg)室温搅拌过夜, 蒸干溶剂, 粗产品用硅胶柱色谱[V(石油醚):V(EtOAc)=2:1]分离纯化后得到母核9 124 mg, 收率60%, 其旋光值为[α]_D²⁰-3.0 (c 0.3, MeOH), 与从7a合成的化合物9旋光值基本相同.

  3.2.6   2-甲基-4-苯丁酸乙酯(10)的合成

  在25 mL两口烧瓶中加入甲醇(6 mL), 顺式三级醇7b (615 mg, 3 mmol), 钯碳(10%, 65 mg), 氢气球下搅拌过夜, TLC监测反应完全, 过滤浓缩, 硅胶柱层析[V(石油醚):V(EtOAc)=15:1]得无色液体化合物10 327 mg, 收率55%. R_f=0.34 [V(石油醚):V(EtOAc)=15:1]; ¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ: 7.36~7.28 (m, 2H), 7.27~7.17 (m, 3H), 3.71 (s, 3H), 2.65 (t, J=8.0 Hz, 2H), 2.59~2.44 (m, 1H), 2.05 (dq, J=13.5, 7.8 Hz, 1H), 1.83~1.68 (m, 1H), 1.23 (d, J=7.0 Hz, 3H); ¹³C NMR (101 MHz, CDCl₃) δ: 177.0, 141.6, 128.4, 128.4, 125.9, 51.6, 39.0, 35.4, 33.5, 17.2; IR (KBr) ν: 1736 cm^-1; HRMS (ESI-TOF) calcd for C₁₂H₁₆NaO₂ [M+Na]⁺ 215.1048, found 215.1043.

  3.2.7   (2S, 3R, 4S)-2-甲基-3, 4-环氧-2-羟基-4-苯丁酸甲酯(11)的合成和(2S, 3S, 4R)-2-甲基-3, 4-环氧-2-羟基-4-苯丁酸甲酯(12)的合成

  将7a(229 mg, 1.11 mmol)溶解在DCM (5 mL)中, 冰浴下加入m-CPBA (85%, 293 mg, 1.443 mmol), 2 h后TLC监测反应完全, 加入3 mL饱和NaHCO₃, 搅拌30 min后用DCM稀释, 分出有机相, 水相用DCM洗涤(15 mL×3), 合并有机相, 并用饱和食盐水洗涤, 无水硫酸镁干燥后, 旋转蒸发仪浓缩, 粗产品用硅胶柱色谱[V(PE):V(EtOAc)=8:1]纯化后得到无色液体11 148 mg(收率60%)和无色液体12 26 mg(收率10.6%).

  化合物11: R_f=0.33 [V(石油醚):V(EtOAc)=8:1]; [α]_D²⁴-1.6 (c 1.18, acetone); ¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ: 7.41~7.29 (m, 5H), 4.08 (d, J=2.0 Hz, 1H), 3.89 (s, 3H), 3.37 (d, J=2.0 Hz, 1H), 3.28 (s, 1H), 1.56 (s, 3H); ¹³C NMR (100 MHz, CDCl₃) δ: 174.7, 136.3, 128.5, 128.4, 125.8, 72.1, 65.4, 54.5, 53.2, 21.9; IR (KBr) ν: 3455, 1740, 1640 cm^-1; HRMS (ESI-TOF) calcd for C₁₂H₁₄NaO₄ [M+Na]⁺ 245.0784, found 245.0783.

  化合物12: R_f=0.29 [V(石油醚):V(EtOAc)=8:1]; [α]_D^21.5=-22.1 (c 0.07, acetone); ¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ: 7.39~7.27 (m, 5H), 4.05 (d, J=2.0 Hz, 1H), 3.86 (s, 3H), 3.34 (d, J=2.0 Hz, 1H), 3.24 (s, 1H), 1.53 (s, 3H); ¹³C NMR (101 MHz, CDCl₃) δ: 174.7, 136.3, 128.5, 128.4, 125.8, 72.1, 65.4, 54.6, 53.2, 21.9; IR (KBr) ν: 3450, 1735, 1653 cm^-1; HRMS (ESI-TOF) calcd for C₁₂H₁₄NaO₄ [M+Na]⁺ 245.0784, found 245.0785.

  3.2.8   (2S, 3R, 4R)-2-甲基-4-苯基-2, 3-二羟基-γ-丁内酯(13)的合成

  化合物11 (132 mg, 0.59 mmol)溶解于THF/H₂O (2 mL/2mL)体系中, 加入LiOH·H₂O (30 mg, 0.71 mmol)完全水解后, 滴加10% H₂SO₄ (2 mL)和THF (2 mL). TLC监测反应在2 h内完成.将反应体系减压浓缩, 并将残留物用EtOAc (40 mL×3)萃取.合并有机相用饱和食盐水(10 mL×2)洗涤, 用MgSO₄干燥, 减压浓缩.残留物通过硅胶色谱[V(石油醚):V(EtOAc)=2:1]纯化, 得到无色的油状物13 95 mg(收率70%). R_f=0.30, [V(石油醚):V(EtOAc)=2:1]; [α]_D^23.5+7.9 (c 0.17, acetone); ¹H NMR (400 MHz, acetone-d₆) δ: 7.53~7.36 (m, 5H), 5.26 (s, 1H), 5.03 (d, J=8.4 Hz, 1H), 4.28 (d, J=8.4 Hz, 1H), 3.07 (s, 1H), 1.48 (s, 3H); ¹³C NMR (100 MHz, Acetone-d₆) δ: 176.8, 137.8, 128.5, 128.5, 126.4, 81.5, 81.2, 75.7, 17.4; IR (KBr) ν: 3422, 1774 cm^-1; HRMS (ESI-TOF) calcd for C₁₁H₁₂NaO₄ [M+Na]⁺ 231.0628, found 231.0629.

  3.2.9   (2S, 3S, 4S)-2-甲基-4-苯基-2, 3-二羟基-γ-丁内酯(14)的合成

  化合物12(198 mg, 0.89 mmol)溶解于THF/H₂O (3 mL/3 mL)体系中, 加入LiOH·H₂O (45 mg, 1.0 mmol).完全水解后, 滴加10% H₂SO₄ (3 mL)和THF (3 mL). TLC监测反应在2 h内完成.将反应体系减压浓缩, 并将残留物用EtOAc (40 mL×3)萃取.合并有机相用饱和食盐水(10 mL×2)洗涤, 用MgSO₄干燥, 减压浓缩.残留物通过硅胶色谱[V(石油醚):V(EtOAc)=2:1]纯化, 得到无色的油状物14 80 mg(收率65%). R_f=0.28, [V(石油醚):V(EtOAc)=2:1]; [α]_D^23.5-28.1 (c 0.13, DMSO); ¹H NMR (400 MHz, DMSO-d₆) δ: 7.50~7.34 (m, 5H), 5.94 (s, 1H), 5.69 (d, J=7.5 Hz, 1H), 5.16 (d, J=8.1 Hz, 1H), 3.82 (t, J=7.7 Hz, 1H), 1.32 (s, 3H); ¹³C NMR (100 MHz, DMSO-d₆) δ: 176.0, 137.6, 128.9, 128.8, 127.1, 82.4, 79.5, 72.8, 20.8; IR (KBr) ν: 3440, 1781 cm^-1; HRMS (ESI-TOF) calcd for C₁₁H₁₂NaO₄ [M+Na]⁺ 231.0628, found 231.0629.

  辅助材料(Supporting Information)  化合物3~14的¹H NMR和¹³C NMR谱图, 化合物9, 13, 14的NOESY谱及2D核磁谱图.这些材料可以免费从本刊网站(http://sioc-journal.cn/)上下载.

• 1. [1]

     Lambert, J. A.; Price, J. R.; Redcliffe, A. H. Aust. J. Chem. 1967, 20, 973. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21544717

  2. [2]

     Cassady, J. M.; Ojima, N.; Chang, C. J.; Mclaughlin, J. L. J. Nat. Prod. 1979, 42, 274. doi: 10.1021/np50003a005

  3. [3]

     He, H. P.; Zou, Y.; Shen, Y. M.; Hao, X. J. Chin. Chem. Lett. 2001, 12, 603. http://journals.cambridge.org/article_S0884291413002975

  4. [4]

     Huo, X.; Ren, X.; Xu, Y.; Li, X.; She, X.; Pan, X. Tetrahedron:Asymmetry 2008, 19, 343. doi: 10.1016/j.tetasy.2008.01.006

  5. [5]

     Yang, H.; Sun, M.; Zhao, S.; Zhu, M.; Xie, Y.; Niu, C.; Li, C. J. Org. Chem. 2013, 78, 339. doi: 10.1021/jo302203g

  6. [6]

     (a) Xie, Y.; Sun, M.; Zhou, H.; Cao, Q.; Gao, K.; Niu, C.; Yang, H. J. Org. Chem. 2013, 78, 10251.
     (b) Sun, M.; Xie, Y.; Gu, J.; Yang, H. Can. J. Chem. 2013, 91, 738.
     (c) Gao, K.; Sun, M.; Zhu, M.; Zhou, H.; Cao, Q.; Yang, H. Chin. J. Org. Chem. 2013, 33, 1939.
     (d) Sun, M.; Gao, K.; Zheng, J.; Lai, Y.; Yang, H. Res. Chem. Intermed. 2015, 41, 1181.
     (d) Sun, M.; Li, Y.; Shi, X.; Niu, C.; Yang, H. ARKIVOC 2016, 4, 172.

  7. [7]

     (a) Mosa, F.; Thirsk, C.; Vaultier, M.; Maw, G.; Whiting, A. Org. Synth. 2008, 85, 219.
     (b) Denis, J. N.; Correa, A.; Greene, A. E. J. Org. Chem. 1991, 56, 6939.

  8. [8]

     (a) Fujii, T.; Itaya, T.; Matsubara, S. Chem. Pharm. Bull. 1989, 37, 1758.
     (b) Pihko, P. M.; Koskinen, A. M. J. Org. Chem. 1998, 63, 92.

  9. [9]

     Hoffmann, R. W. Chem. Rev. 1989, 89, 1841. doi: 10.1021/cr00098a009

  10. [10]

      (a) Jiang, B.; Chen, Z.; Tang, X. Org. Lett. 2002, 4, 3451.
      (b) Infante, R.; Nieto, J.; Andrés, C. Chem.-Eur. J. 2012, 18, 4375.
      (c) Blay, G.; Fernández, I.; Marco-Aleixandre, A.; Pedro, J. R. Org. Lett. 2006, 8, 1287.

  11. [11]

      (a) Zhang, X.; Sun, X.; Tan, J.; Fan, H.; Rao, W. Chin. J. Org. Chem. 2015, 35, 2049 (in Chinese).
      (中文作者, 有机化学, 2015, 35, 2049.)
      (b) Zhang, X.; Teo, J.; Ma, D.; Leung, C.; Chan, P. Tetrahedron Lett. 2014, 55, 6703.

  12. [12]

      Wu, H.; Yang, B.; Zhu, L.; Lu, R.; Li, G.; Lu, H. Org. Lett. 2016, 18, 5804. doi: 10.1021/acs.orglett.6b02706

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  图 1  Micromelin和Hydramicromelins A~C的结构

  Figure 1  The chemical structures of micromelin and hydramicromelins A~C

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  图 2  关键中间体7a和7b的合成

  Figure 2  Synthesis of key intermediates 7a and 7b

  Reagents and conditions: (a) (ⅰ) NaClO, TEMPO, KBr, NaHCO₃, DCM-H₂O, 5 ℃, 0.5 h; (ⅱ) 2, DCM, r.t., 0.5 h, two steps, 76%. (b) (ⅰ) TFA, DCM, reflux, 3 h; (ⅱ) BnBr, K₂CO₃, CH₃CN, r.t., 12 h, two steps, 83%. (c) m-CPBA, DCM, r.t., 5 min. (d) Zn, HOAC-HCl, r.t., 0.5 h, two steps, 60%.

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  图 3  化合物7a和7b手性构型确证

  Figure 3  Chiral configuration confirmation of compounds 7a and 7b

  Reagents and conditions: (a) (ⅰ) H₂, Pd/C, MeOH, r.t., 12 h, 94%; (ⅱ) K₂CO₃, EtOH, r.t., 12 h, 94%. (b) aq.KMnO₄, acetone, 5 ℃, 5 min, 43%. (c) (ⅰ) aq. KMnO₄, acetone, 5 ℃, 5 min; (ⅱ) TsOH, DCM, r.t., 12 h, 10% 7a, 60% 9. (d) H₂, Pd/C or Raney Ni

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  图 4  顺式烯烃6b产生过程推测

  Figure 4  Speculation on the production of Z-olefin 6a

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  图 5  Hydramicromelins A和B母核合成

  Figure 5  Core synthesis of hydramicromelins A and B

  Reagents and conditions: (a) m-CPBA, DCM, ice bath, 2 h, 70%. (b) (ⅰ) LiOH, THF-H₂O (V:V=1:1), r.t., 50 min; (ⅱ) 10% H₂SO₄, THF-H₂O (V:V=1:1), r.t., 2 h, two steps, 65%~70%.

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