两种钯试剂在天然产物全合成中的应用*

雍胜利

(包头师范学院化学学院，内蒙古包头014030)

两种钯试剂在天然产物全合成中的应用*

雍胜利

(包头师范学院化学学院，内蒙古包头014030)

本文主要介绍了1981年以前两种钯试剂:PdCl2/CuCl/O2体系氧化烯烃到甲基酮以及Pd (OAc)2/PPh3体系催化1，3－丁二烯与亲核试剂的调聚反应在天然产物全合成中应用。利用这两种钯试剂合成了天然产物Matsutake alcohol(松茸醇)、Lipoic acid(硫辛酸)、diplodialide、lasiodiplodin、Zearalenone(玉米烯酮)、12－acetoxy－1，3－dodecadiene、cis－Civetone、Recifeiolide、Royal jelly acid、2，15－hexadecanedione。

钯化合物;天然产物全合成;调聚反应;分子内环化反应

1 引言

二十世纪八十年代以前，钯试剂促进的各种有机反应相继被发现，特别是钯试剂作为催化剂在有机合成中所起的作用越来越被有机化学家们所认可［1］。在许多钯试剂催化的有机反应中，有两类反应在有机合成中较为重要。第一类反应是将烯烃氧化为羰基化合物，典型的Wacker氧化法就是利用PdCl2/CuCl2/O2为催化剂，工业上将乙烯氧化为乙醛［2］，利用该法还可以选择性地将高级烯烃的末端双键氧化为甲基酮类化合物(eq.1)［3］。J.Tsuji小组发现［4］，利用PdCl2/CuCl/O2体系而不是PdCl2/CuCl2/O2体系在DMF或甲醇中，也可以将末端双键氧化为甲基酮类化合物，因而末端双键可以看作是潜在的甲基酮。第二类反应是Pd (OAc)2/PPh3体系催化1，3－丁二烯与亲核试剂的调聚反应［5，6］，在这种调聚反应中1，3－丁二烯的二聚过程与加入的各种亲核试剂(如:水、羧酸、氨、胺、烯胺、硝基烷烃和含有活泼亚甲基的化合物等)反应得到高产率的调聚物(eq.2)。

J.Tsuji小组发现这种三官能团的调聚物作为起始原料可以合成各种简单的天然产物。本文介绍该组以1，3－丁二烯的调聚物作为起始原料以及Wacker型氧化反应作为关键合成步骤在天然产物全合成中应用。

2 乙酰氧基辛二烯类化合物的应用

1，3－丁二烯与乙酸发生调聚反应高产率地得到化合物乙酰氧基辛二烯1和2，

其中由调聚物2可以制备最简单的具有芳香气味的天然产物Matsutake alcohol 6(松茸醇)［7］(scheme 1)。1，7－辛二烯－3－醇(3)与1mol HAlBu2反应得到烷氧基铝的化合物4，既保护了羟基又增大了邻位双键的位阻，接着在催化量Cp2TiCl2存在下用LiAlH4选择性还原位阻较小的双键得到中间体产物5，随后水解高产率地得到松茸醇6。醇(3)也可作为起始原料合成Lipoic acid(硫辛酸)11［8］而不用改变碳原子数目，先硼氢化末端双键得到三元醇7，缩醛保护1，3－二醇得到产物8，再将端醇氧化为酸9，通过已知的转换反应将1，3－二醇转换为1，3－二硫醇10，用FeCl3氧化二硫醇即可得到硫辛酸11(scheme 2)。由调聚物1作为起始原料制备大环内酯化合物diplodialide B 15［9］，首先将调聚物1转化为四氢吡喃醚，并用PdCl2/CuCl/O2体系将末端双键氧化为甲基酮12，随后将羰基还原为醇并用α－溴代乙酰溴转化为α－溴代－乙酸酯13，水解脱保护，用CrO3将醇氧化为醛14［10］，最后以AlEt2Cl为活化剂，金属锌存在下发生分子内的Reformatsky反应以45%的产率得到diplodialide B 15(scheme 3)。也可由调聚物1合成十元大环内酯化合物20和21，同样末端双键先被PdCl2/CuCl/O2体系氧化为甲基酮16，烯丙基醋酸酯经水解得到烯丙醇，再经CCl4/PPh3体系转化为烯丙基氯，还原羰基为醇得到产物17，用苯硫基乙酰氯将醇17酯化得到化合物18，再以(Me3Si)2NK作为碱发生分子内的烷基化反应以71%的产率得到不饱和大环内酯19，再经过Raney Ni脱去苯硫基得到饱和十元大环内酯化合物20，经过氧化消除得到α，β－不饱和十元大环内酯化合物21(scheme 4)。同样大环内酯化合物Lasiodiplodin 25也可由相同策略合成，酯23经由醇17与酰氯22反应得到，该酯在(Me3Si)2NK作为碱的条件下发生分子内的烷基化反应以40%的产率得到不饱和大环内酯24，再经过Raney Ni脱去苯硫基并还原双键得到饱和十元大环内酯化合物Lasiodiplodin 25(scheme 5)。Zearalenone 34(玉米烯酮)是苔藓酸类型的大环内酯化合物，它可由调聚物2，通过一系列转变制备。烯丙醇26氧化为烯酮27，再与丙二酸酯发生迈克尔加成反应以70%的产率得到二酯化合物28，HMPA中加热除去一个酯基，将酮羰基保护起来得到化合物29，再将酯羰基还原为醇并转化为对甲苯磺酸酯，用PdCl2/CuCl/O2体系氧化为甲基酮30，对甲苯磺酸酯转化为碘代物，酮羰基还原为醇得到化合物31，化合物31与化合物22发生酯化反应得到酯32，同样以(Me3Si)2NK为碱发生分子内的烷基化反应以50%的产率得到大环内酯33，接着氧化脱去苯硫基，并除去缩酮得到玉米烯酮的二甲醚34(scheme 6)。

Scheme 1:Synthesis of Matsutake alcohol 6

Scheme 2:Synthesis of Lipoic acid 11

Scheme 3:Synthesis of diplodialide B 15

Scheme 4:Synthesis of ten－membered lactones 20 and 21

Scheme 5:Synthesis of Lasiodiplodin 25

Scheme 6:Synthesis of Zearalenone 34

3 烯丙基醋酸酯和烯丙基苯基醚的消除反应

J.Tsuji小组也发现，100℃时，烯丙基醋酸酯和烯丙基苯基醚在Pd(OAc)2/PPh3体系下都能发生消除反应得到共轭二烯烃(必须除去生成的苯酚与醋酸)［11］。

当烯丙基醋酸酯和烯丙基苯基醚在Pd(OAc)2/PPh3作催化剂条件下与烷基甲酸铵反应，还原消除苯酚与醋酸得到烯烃，有趣的是不论是1－烷氧基还是3－烷氧基烯烃发生消除反应后得到的产物都是以末端烯烃为主。

利用Pd(OAc)2/PPh3体系的这一性质，合成了展叶松夜蛾的信息素12－乙酰氧基－1，3－十二碳二烯40。丁二烯与苯酚发生调聚反应得到8－苯氧基－1，6－辛二烯35，醇36a可以通过选择性硼氢化反应得到，将醇转化为对甲苯磺酸酯后再用NaI转化为碘代物36b，碘代物36b与格式试剂37在THF中以CuI/Bipyr.为催化剂发生偶联反应以80%的产率得到苯基烯丙基醚38，在Pd(OAc)2/PPh3体系下化合物38以71%的产率转化为共轭二烯39，随后水解、乙酰化后得到产物12－acetoxy－1，3－dodecadiene 40(scheme 7)。

Scheme 7:Synthesis of 12－acetoxy－1，3－dodecadiene 40

4 硝基烷烃调聚物的反应

室温下，1，3－丁二烯与硝基烷烃在Pd(OAc)2/PPh3催化下发生调聚反应得到硝基烷烃中活泼氢被辛二烯链依次取代的产物［12］。

硝基乙烷的调聚物用来合成天然存在的十二元环内酯Recifeiolide 45［13］，比较化合物41和45后发现，化合物41内部双键的构型是反式符合最终产物的构型，并且硝基容易通过Nef反应(MeONa/TiCl4)转化为羰基，将羰基用缩酮保护后，末端双键用LiAlH4/TiCl4选择性还原后经过碘淬灭反应得到碘代物，水解去保护并将羰基还原为醇42，再用苯硫基乙酰氯和醇42作用得到化合物43，接着用(Me3Si)2NK为碱发生分子内的烷基化反应以75%的产率得到大环内酯44，最后用Raney Ni脱去苯硫基以80%产率得到Recifeiolide 45(scheme 8)。

Scheme 8:Synthesis of Recifeiolide 45

9－硝基－1，6，11，16－十七碳四烯46，是1，3－丁二烯与硝基甲烷发生调聚反应后的另外一个产物，该化合物有十七个碳原子并且碳链中间连有硝基。灵猫酮二羧酸49，是制备cis－灵猫酮54的前体化合物，它可以通过下列合成方法在不改变碳原子数的前体下合成。化合物46的硝基通过Nef反应(MeONa/H2SO4)转化为羰基，并用缩酮将其保护，末端双键用9－BBN选择性硼氢化反应，内部双键直接氢化得到化合物48，将端醇氧化得到灵猫酮二羧酸49，将二酸酯化后，通过偶姻缩合反应以65%的产率得到化合物51，再将二酮转化为二腙52，在吡啶中用O2/CuCl氧化为炔53，最后通过Lindler催化剂催化加氢得到cis－灵猫酮54 (scheme 9)［14］。

Scheme 9:Synthesis of civetone 54

Pd(OAc)2/PPh3体系下，1，3－丁二烯在醇溶液中与CO发生羰基化反应高产率地得到3，8－壬二烯酸酯55［15］。2－壬烯二酸57(王浆酸)［16］可通过化合物55的羰基化反应合成(scheme 10)。以Co2(CO)8/pyridine体系为催化剂发生羰基化反应后得到主要产物56，以KOH的醇溶液水解二酯得到水解和双键迁移的结晶化合物57。化合物55的末端双键用PdCl2/CuCl/O2体系氧化为甲基酮58，随后将双键加氢还原，并将酯基水解得化合物8－氧代壬酸59，再通过Kolbe电解高产率地得到二酮化合物60，然后发生分子内的环化反应并还原双键得到产物麝香酮62(scheme 11)［17］。从55合成化合物Brevicomin也可用同样方法完成［18］。

Scheme 10:Synthesis of 2－decenedioic acid 57

Scheme 11:Synthesis of muscone 62

5 总结

J.Tsuji小组研究了两种不同钯试剂在一些简单天然产物全合成中的应用，首先将末端双键用PdCl2/CuCl/O2体系氧化为甲基酮，然后发生分子内的关环反应得到了一些大环内酯类化合物，为合成这一类天然产物开辟了新途径。又用Pd(OAc)2/PPh3体系催化1，3－丁二烯与亲核试剂的调聚反应，合成了一些其它类型的大环内酯类化合物，极大拓宽了钯试剂在天然产物全合成中的应用范围。

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Palladium Compounds in Natural Products Synthesis

YONG sheng－li
(Department of Chemistry，Baotou Teachers’College;Baotou 014030)

This article mainly discusses two important palladium catalyzed reactions，namely oxidation of olefins to methyl ketones with PdC12/CuC1/02 system，and telomerization of butadiene with nucleophiles catalyzed by Pd(OAc)2/PPh3are used in key steps of natural products synthesis.Syntheses of Matsutake alcohol，lipoicacid，diplodialide，lasiodiplodin，zearalenone，12－acetoxy－1，3－dodecadiene，cis－civetone，recifeiolide，royal jelly acid，2，15－hexadecanedione are described.

Palladium commpounds;Total synthesis of natural products;Telomerization;Intramolecular cyclization reaction

O643.32

A

1004－1869(2014)01－0013－07

2013－12－10

包头师范学院教改项目(BSJG12024)

雍胜利(1972－)，男，内蒙古阿拉善左旗人，副教授，研究方向:天然产物全合成。