克服高极性分子工作的挑战

到今年这个时候,很多人都打破了他们的新年决心。不过我不是。自从我下定决心不吃碳水化合物,我的生活从未如此美好。你看,在过去的五年里,我把大部分的全职工作都花在合成非天然糖上,而今年,我将试着在一段时间内避免碳水化合物——至少在我穿着实验服的时候。

碳水化合物,顾名思义,含有相当多的氧,主要以羟基的形式存在。本科化学家很早就知道,随着分子中氧(和氮)的数量增加,它的极性也会增加。虽然非极性化合物也有一定的挑战,但与极极性化合物相比,这些问题通常是微不足道的。随着极性的增加,净化开始变得棘手。然后化合物就不再从水中出来了。在光谱的极端一端,分子开始变得出乎意料的“粘性”。我的一位同事最近研究了一种中间体,这种中间体与钯的结合非常紧密,以至于用比化学计量金属更少的金属催化是不可能的。更糟糕的是,流行的天然产物瓦巴格宁,一种六羟基类固醇,可以从硼硅酸盐玻璃中提取硼酸盐!

现在,我将是第一个承认碳水化合物化学不是最性感的。必然地,有相当数量的保护基团操纵-这就是多元醇合成的当前艺术状态。然而,如果你能忽略这一点,在这个领域有很多令人惊讶和聪明的化学反应经常被低估。我们今天的主题,优onyminol,有九比九!-羟基。它的密度也很高:在它的15个碳原子中,只有4个不与氧原子相连。尽管这种复杂性第一次不对称合成美国耶鲁大学的Seth Herzon及其同事最近完成了这一目标。1

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图1。烯烃羟基羧化的整齐环加成-氧化序列

这条路线始于经久不衰的天然产品香芹酮。在C11上,分子的第一个全碳立体中心很快就用已知的化学物质建立起来了,但在C10上的第二个立体中心,团队发挥了创造性。首先,通过铜催化的[3 + 2]环加成,烯丙基醇发生了不寻常的氧烷基化(注意,TBS是水杨酸配体,而不是心爱的硅保护基)。一个双重氧化序列——臭氧分解,接着是拜耳-村民反应——然后破坏了两个新的环,因此研究小组正式实现了原始烯烃的羟基羧化,具有良好的立体控制(图1)。

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图2。醛醇脱水和环氧化物打开迅速增加复杂性

再过几个步骤,就可以构建最后的圆环了。这是通过一个简单的醛醇脱水序列来完成的,然后在生成的烯酮上加入1,2-甲基(图2)反式-丙烯醇的二羟基化反应,通常,这意味着环氧化合物的开放。首先,二甲基二氧齐烷被用来形成环氧化合物,作为单一的非对映体很方便。然后,亲核去甲基化导致被生成的羧酸盐攻击,并且生成的内酯二醇很快被保护为乙酰胺。令人印象深刻的是,这个团队能够完成这个序列,而不需要换位甘氨酸醇,这种重排可能是佩恩的。

从这里开始,只剩下一个氧原子可以添加,但分子仍在战斗,迫使团队进入创造性的终局,并在最终取得胜利之前进行了有趣的酮重排。