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本论文研究工作由两部分组成:(1)天然产物scabrosinesters的不对称合成研究;(2)天然产物malacidins的全合成研究。
(1)Scabrosinesters是从地衣Xanthopanneliascabrosa中分离提取得到的二硫代二酮哌嗪类化合物,该家族由五个酯链长短不同的成员组成。Scabrosinesters是目前发现的唯一含有环氧结构的二硫代二酮哌嗪化合物,由3-6-5-6-5-6-3的并环组成。该化合物具有良好的抗癌生物活性(抗鼠白血病P388细胞:IC50=16nM;抗人乳腺癌MCF7细胞:IC50=1nM),值得对其进一步研究。尽管有课题组对该化合物进行了合成研究,但到目前为止,尚无成功的全合成报道。本论文中设计了两条合成路线来构建该化合物的核心骨架。路线一中,利用还原胺化的策略构建C9-N化学键,顺利的完成了吡咯烷的合成,但C9位手性中心的构型不正确,利用空间位阻和改变关环方式等方法对该手性中心的构型进行调节,均没能获得成功;后来先利用Mitsunobu反应,保证C9位手性中心构型的正确,再进行C3-C4化学键的构建,尝试了Heck反应、自由基反应,Michael加成反应等,均没能完成吡咯烷的合成。随后设计了第二条合成路线,该路线改变了关环位置,先用Mitsunobu反应保证C9位手性中心构型的正确,再用强碱下分子内亲核取代反应,完成C2-C3化学键的构建,顺利实现了单体化合物的合成。拿到单体后,经过脱保护、缩合等反应成功地完成了scabrosins骨架结构和其非对应异构体的合成。随后对二硫键的构建进行了大量的尝试,包括直接进行碱性条件下的硫化反应、先氧化成羟基再利用路易斯酸催化的硫化反应、开环氧后再进行硫化反应等方法,但均没能完成二硫桥的搭建。至此,我们首次实现了包含所有官能团结构的scabrosins骨架的合成,同时完成了多个含有不同侧链长度和手性中心的二聚体化合物,并测试了其抗癌和抗菌生物活性。
(2)Malacidins是利用基因提取和异源表达的方法从土壤细菌中获得的脂肽类钙离子依赖型抗生素。该化合物由九个氨基酸组成一个大环结构,并连接一个不饱和脂肪酸链,其中有六个片段来自于非天然氨基酸。该化合物对多种革兰氏阳性菌和耐万古霉素金黄色葡萄球菌具有良好的抑制活性,前期的动物实验表明其对哺乳动物没有明显的毒性。由于细菌耐药性的不断增强和耐药菌感染的风险日益增加,对新的抗生素的需求也越来越大。Malacidins是一类高抑菌活性和低毒性的化合物,关于其全合成研究受到关注。我们使用了固相合成中的Fmoc策略来探索malacidins的全合成,设计了两条合成路线,路线一中,将天冬氨酸的侧链羧基与树脂相连,把甘氨酸的氨基和天冬氨酸的羧基作为关环的位点。按顺序进行氨基酸的连接,顺利地制备了关环前体化合物3-76和3-85,然后尝试了多种缩合条件,但均没有完成大环的合成,经过探索,发现树脂的位阻效应对关环反应有很大的影响。所以在第二条路线中,先引入甘氨酸,把甲基天冬氨酸的氨基和甘氨酸的羧基作为关环的位点,首先完成了化合物3-91的制备,再经过氨基酸的顺序连接,合成了化合物3-105。希望接下来在此基础上完成目标化合物的合成,并确定其多个手性中心的绝对构型,完成天然产物的结构鉴定。
(1)Scabrosinesters是从地衣Xanthopanneliascabrosa中分离提取得到的二硫代二酮哌嗪类化合物,该家族由五个酯链长短不同的成员组成。Scabrosinesters是目前发现的唯一含有环氧结构的二硫代二酮哌嗪化合物,由3-6-5-6-5-6-3的并环组成。该化合物具有良好的抗癌生物活性(抗鼠白血病P388细胞:IC50=16nM;抗人乳腺癌MCF7细胞:IC50=1nM),值得对其进一步研究。尽管有课题组对该化合物进行了合成研究,但到目前为止,尚无成功的全合成报道。本论文中设计了两条合成路线来构建该化合物的核心骨架。路线一中,利用还原胺化的策略构建C9-N化学键,顺利的完成了吡咯烷的合成,但C9位手性中心的构型不正确,利用空间位阻和改变关环方式等方法对该手性中心的构型进行调节,均没能获得成功;后来先利用Mitsunobu反应,保证C9位手性中心构型的正确,再进行C3-C4化学键的构建,尝试了Heck反应、自由基反应,Michael加成反应等,均没能完成吡咯烷的合成。随后设计了第二条合成路线,该路线改变了关环位置,先用Mitsunobu反应保证C9位手性中心构型的正确,再用强碱下分子内亲核取代反应,完成C2-C3化学键的构建,顺利实现了单体化合物的合成。拿到单体后,经过脱保护、缩合等反应成功地完成了scabrosins骨架结构和其非对应异构体的合成。随后对二硫键的构建进行了大量的尝试,包括直接进行碱性条件下的硫化反应、先氧化成羟基再利用路易斯酸催化的硫化反应、开环氧后再进行硫化反应等方法,但均没能完成二硫桥的搭建。至此,我们首次实现了包含所有官能团结构的scabrosins骨架的合成,同时完成了多个含有不同侧链长度和手性中心的二聚体化合物,并测试了其抗癌和抗菌生物活性。
(2)Malacidins是利用基因提取和异源表达的方法从土壤细菌中获得的脂肽类钙离子依赖型抗生素。该化合物由九个氨基酸组成一个大环结构,并连接一个不饱和脂肪酸链,其中有六个片段来自于非天然氨基酸。该化合物对多种革兰氏阳性菌和耐万古霉素金黄色葡萄球菌具有良好的抑制活性,前期的动物实验表明其对哺乳动物没有明显的毒性。由于细菌耐药性的不断增强和耐药菌感染的风险日益增加,对新的抗生素的需求也越来越大。Malacidins是一类高抑菌活性和低毒性的化合物,关于其全合成研究受到关注。我们使用了固相合成中的Fmoc策略来探索malacidins的全合成,设计了两条合成路线,路线一中,将天冬氨酸的侧链羧基与树脂相连,把甘氨酸的氨基和天冬氨酸的羧基作为关环的位点。按顺序进行氨基酸的连接,顺利地制备了关环前体化合物3-76和3-85,然后尝试了多种缩合条件,但均没有完成大环的合成,经过探索,发现树脂的位阻效应对关环反应有很大的影响。所以在第二条路线中,先引入甘氨酸,把甲基天冬氨酸的氨基和甘氨酸的羧基作为关环的位点,首先完成了化合物3-91的制备,再经过氨基酸的顺序连接,合成了化合物3-105。希望接下来在此基础上完成目标化合物的合成,并确定其多个手性中心的绝对构型,完成天然产物的结构鉴定。