Simmons−Smith环丙烷化反应在全合成中的应用

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1958年,H.E.SimmonsR.D.Smith首次利用二碘甲烷和锌铜偶(Zn-Cu)将无官能团化的烯烃(如环己烯,苯乙烯)立体选择性的转化为环丙烷。这一反应后来得到普遍使用,并且是一种非常高效的制备环丙烷的反应,被称为Simmons-Smith环丙烷化反应


 

此反应是一个协同反应,过程中会生成一个双三元环的蝶形中间体过渡态。这一机理得到了大量的反应的立体化学反应结果的验证。


在天然产物合成化合物等具有生物活性以及药品分子结构中存在环丙烷基团,下面将主要介绍几个Simmons−Smith环丙烷化反应在天然产物合成中的案例:


实例1:(−)-Lundurine A 的合成

 

 

(−)-Lundurine A是一个吲哚类生物碱,1995年从马来西亚柯蒲木菌中分离得到。这个天然产物的结构中存在一个三环的核心骨架,包含一个环丙烷的取代基,四个手性中心。


化合物73的分子内的Simmons−Smith环丙烷化反应,涉及到吲哚和卡宾,主要的挑战是在合成环丙烷的同时,要完成分子结构中三环核心骨架的构建。

 

 

主要的合成策略是将化合物76中的醛基转换成偕二碘代物77,再使用过量的ZnEt2处理中间体77,完成环丙烷的合成,收率63%(以中间体76计),随后进行脱保护,脱氢消除反应得到目标产物(−)-lundurine A (72)

 

实例2:(+)-Omphadiol的合成

 

 

倍半萜烯 (+)-omphadiol (79)是2001年从真菌Omphalotus illudens中分离得到的。这个天然产物分子中包含5-7-3环系结构,六个连续的手性中心。此外反式的稠环环戊烷分子的合成,以及环丙烷分子的立体选择性引入是具有挑战性的工作。


在Simmons−Smith 反应条件下,C-5位的羟基没有对反应产生额外的影响,双健直接的环丙烷化得到目标产物 (+)-omphadiol (79)。

 

实例3:Pallambins A and B的合成


 

 

化合物pallambins A (88) and B (89)是2012年从liverwort Pallavicinia ambigua分离得到的天然产物。结构中包含了六元环骨架,及10个连续的立体中心。

 

 

对于双烯化合物(91),利用Simmons−Smith反应条件,可以立体选择性的得到exo-型的产物,收率为85%,作为单一构型的产物。


实例4: (−)-6-epi-Ophiobolin的合成

 


蛇孢菌素类天然产物ophiobolin A于1958年分离得到,属于二倍半萜类成分,分子中含有5-8-5环系结构,它的全合成是一项非常具有挑战性的工作。 

 


一个简练的合成途径是使用金合欢醇(104)为起始原料,通过Simmons −Smith反应可以对映选择性的得到环丙烷化产物,随后通过Appel 反应得到碘代物102,作为一个关键中间体用于目标产物的合成。


参考文献:Chemical Reviews  2017, 117, 18, 11651


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