三尖杉酯碱侧链酸的不对称合成及结构表征

孙默然，周 航，曹其伟，高凯歌，杨 华

（郑州大学 药学院，河南 郑州450001）

三尖杉酯碱（Harringtonine，HT）2是从海南粗榧属植物中提取的抗肿瘤药物，具有细胞毒、DNA合成抑制及染色体损伤等作用［1－2］，能诱导白血病细胞HL60凋亡［3－4］.目前，应用于临床的三尖杉酯碱的来源主要依赖于从三尖杉植物中提取，而它在植物体内的含量甚微.在三尖杉植物提取物中，无药理活性的三尖杉碱1的含量最高，约占总碱量的50%.因此，由提取的三尖杉碱1［2］和侧链酸半合成三尖杉酯碱2无疑可以变“废”为宝，提高资源综合利用率.

三尖杉酯碱侧链二酸及环状等效体的合成已有几例报道［5－7］，其共同特点是以光学活性的苹果酸、柠檬酸或环氧化物作为手性源，通过烷基酮锂或格氏试剂的亲核加成反应引入烷基，由此构筑分子中关键的手性季碳.然而，烷基化过程需要强碱、低温及复杂的后处理过程，不利于放大生产.作者近期将从未用于构筑手性季碳的［2，3］－Meisenheimer重排反应，应用于三尖杉酯碱和高三尖杉酯碱侧链酸的合成［8］.在路线设计上，重排前体中包含了除羟基外的分子骨架，手性叔醇是通过重排反应迁移而来，同时手性源L－氨基酸的手性得到了100%迁移.本文作者对路线多处步骤进行改进，使其操作更加简便，目前本实验室以5gL－苏氨酸为原料，在一周内即可得到7～9g环状等效体11.合成路线见图1.

图1 目标化合物的合成路线Fig.1 Synthesis of the target compound

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

WC－1型显微数字熔点仪；Nicolet IR200红外光谱仪（KBr压片）；Bruker DPX－400核磁波谱仪（CDCl3为溶剂，TMS为内标）；电喷雾四极杆飞行时间串联质谱仪（ESI－QTof）.

化合物5按文献方法自制［8］，其余所用试剂均为化学纯或分析纯，无水溶剂均按标准方法处理.

1.2 标题化合物的合成

1.2.1 化合物7的制备

称取化合物5（5.0g，14.40mmol），溶于50mL无水CH2Cl2，冰浴条件下搅拌10min后加入m－CPBA（75%含量）（3.66g，15.91mmol）.30min后处理反应，过滤反应过程中生成的大量白色固体.收集滤液，二氯甲烷稀释，先后用10%NaOH （10mL×3）、饱和NaHCO3（10mL×2）、饱和食盐水（10mL×2）洗，无水MgSO4干燥，过滤.低于40℃水温条件下减压蒸馏，抽干至恒重，得到无色油状物6，无需纯化直接用于下步反应.

将上步反应所得油状物和10%Pd／C（湿重65.52%）（1.54g）加入250mL加氢瓶中，加入事先已冷却至0℃的无水甲醇120mL，置于加氢装置中.H2置换体系中的空气，反应自然升至室温反应3h.过滤反应液中的黑色固体，滤饼用大量甲醇冲洗，滤液减压浓缩抽干，柱层析（石油醚／乙酸乙酯，2／1）得到白色固体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的制备

称取化合物7（2.01g，5.44mmol），IBX（3.05g，10.88mmol），加无水乙酸乙酯20mL溶解，加热回流3h后，过滤掉反应体系中的白色固体，滤液减压浓缩抽干，柱层析（乙酸乙酯／石油醚，3／1）得到白色固体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的制备

取25mL两口圆底烧瓶，放置Mg屑（176mg，7.78mmol）并用N2置换空气，向反应瓶加入5mL无水Et2O、含 MeI（0.49mL，7.78mmol）的无水Et2O溶液3mL，搅拌至 Mg屑完全消失，即制成甲基格氏试剂.

另在100mL两口圆底烧瓶中加入化合物8（1.43g，3.89mmol），加入无水Et2O与无水甲苯的混合溶剂60mL（Et2O∶无水甲苯＝2∶1），用N2置换空气.将上步新制备的甲基格氏试剂逐滴缓慢地滴加入反应体系，继续搅拌30min后，加入饱和NH4Cl溶液淬灭反应，乙酸乙酯（40mL×3）萃取，合并有机相，用饱和食盐水洗两次、无水MgSO4干燥、过滤、浓缩，柱层析（乙酸乙酯／石油醚，3／1）得到无色油状物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的制备

称取化合物9（4.30g，12.20mmol），10%Pd／C（湿重65.52%）（1.25g）于250mL加氢瓶中，加入无水甲醇150mL，置于加氢装置上，H2置换体系中的空气，60℃反应3h后，过滤掉反应液中的固体，甲醇溶剂浓缩至干，柱层析（石油醚／乙酸乙酯，1／2）得到白色固体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的制备

合成方法和波谱数据参见文献报道［8］.

2 结果与讨论

2.1 Meisenheimer重排反应前体5的合成

以L－苏氨酸为原料，经五步常规反应得到N－Boc氨基醛3［9］，未经纯化的化合物3与丁酸内酯魏悌息试剂在无水CH2Cl2中室温反应2h即可顺利转化成化合物4，且该反应中的副产物三苯氧膦与产物的Rf值相差较大，并与产物不粘连，很容易分离，避免了一般Wittig反应三苯氧膦难以除去的难题，大大减少了工作量.随后的脱保护反应，意外地发现三氟乙酸不仅仅脱去Boc保护基，还将羟基保护基TBS也脱除了，文献检索未见三氟乙酸条件下脱去TBS保护基的报道.Meisenheimer重排反应需在氮上双苄基取代条件下进行.脱保护产物蒸除溶剂和未反应的三氟乙酸，直接加入3倍量的K2CO3和2.2倍量的苄溴，加热回流，成功转化为N－双苄基保护氮氧化物5.

2.2 化合物8的合成

化合物5在无水CH2Cl2中，加入1.1倍量的m－CPBA，0℃条件反应30min，得到单一产物6.作者近期文献报道［8］，为了得到多用途的手性构筑砌块，化合物6经锌－醋酸还原法切断N－O键，保留了烯烃双键.但此法后处理需柱层析分离副产物二苄胺，不利于放大生产.我们试图用催化氢化法一锅内还原N－O键和双键，但TLC监测到多个产物点.原因可能是还原产物具有γ－羟基酮结构片段，发生分子内亲核加成反应，生成五元环状半缩酮［10］.因此，我们改变策略，将催化氢化条件设在冰浴到室温之间，得到N－O键被保留的化合物7.由此双苄基氨可以充当羟基保护基，避免发生分子内成环反应.化合物6与7极性差别细微，二者Rf值近乎相同，且均有紫外吸收，只能通过磷钼酸显色快慢与颜色的差别做出区分.化合物7经IBX氧化转化为酮8.相比于MnO2氧化反应［8］，IBX氧化反应的后处理更易操作，将反应液过滤，除去不溶于乙酸乙酯的未反应完的IBX和副产物IBN，并用大量乙酸乙酯洗涤滤饼，滤液旋蒸至干即可得到化合物8.

2.3 三尖杉酯碱侧链酸环等价体11的合成

化合物8在无水乙醚中的溶解度差，因此选用无水乙醚／无水甲苯体积比2∶1混合溶剂增加其溶解性.文献方法甲基溴化镁对酮进行亲核加成，由于溴甲烷是气体，反应需要在－78℃下进行.此路线以碘甲烷代替溴甲烷制备甲基格氏试剂，在温和的反应条件下（0℃）得到化合物9.再经60℃催化氢化断开N－O键，得到丁内酯10.δ－羟基羧酸在酸性条件下易发生内酯化反应，TEMPO氧化［11］高收率得到三尖杉碱侧链二酸等效体δ－内酯11.化合物11的1H NMR、13C NMR、熔点和比旋光度均与文献报道［5］相符.

3 结论

综上所述，本文报道了以N－Boc苏氨醛3为起始原料，经九步反应，总收率30%，不对称合成三尖杉酯碱侧链酸的新路线.合成天然产物过程中使用的原料价廉易得，实验条件温和，操作简单，具备放大生产的条件.

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