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Angew. Chem. :Spiroindimicin家族天然产物的化学-酶法仿生合成


Spiroindimicins是一类拥有[5,5]或[5,6]新颖螺环骨架的二聚色氨酸类天然产物,具有显著的抗寄生虫等活性,从而成为全合成的目标分子。而目前仅有两个课题组实现了这类天然产物的全合成。根据生源途径,二聚色氨酸类天然产物都是从色氨酸为起始原料,经氧化二聚得到共同的中间体CPA,但催化其进一步发生C3ꞌ−C2"和C3ꞌ−C4"氧化偶联的酶至今尚未明确。在此研究背景下,北京大学药学院徐正仁课题组采取生物催化和化学氧化相结合的仿生合成策略,利用酶促反应获得关键中间体后,再通过区域选择性氧化偶联构建[5,5]和[5,6]螺环骨架,最终以5-6步实现了 (±)-spiroindimicins A,D,G和H的全合成。



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首先,作者对双酶催化的色氨酸及其衍生物 (12a/12b) 氧化二聚制备关键中间体10a/10b的方法进行了考察。结果表明,LaStaO/VioB和LzrO/VioB的双酶组合分别对制备10a和10b的效率最佳,再结合TMSCHN2进行双甲酯化,可以69%和37%的总产率分别获得11a和11b。

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然后,作者对化合物11a进行氧化偶联条件的筛选,结果得到的都是C2ꞌ−C2"连接的吲哚咔唑产物。当作者对11a吲哚氮原子引入TBS进行保护得到14a,该化合物在TCCA/Al2O3的作用下可以35% (51% brsm) 的收率获得[5,5]螺环骨架产物15a。随后,经过还原胺化和脱保护操作,即可完成(±)-spiroindimicin G (4)的合成。从14b出发,以类似的步骤也可成功获得 (±)-spiroindimicin D (3)。

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接着,作者以化合物14a为底物,在AgSbF6/NIS/NaOH的作用下,可以接近定量的产率获得C3ꞌ−C4"氧化偶联产物16a。在同样的条件下,14b也可以95%的产率转化成[5,6]螺环产物16b。对于16a,作者对反应液浓缩后,可采取一锅法操作进行还原胺化,完成(±)-spiroindimicin H (2)的合成。而16b经过脱保护后,即生成 (±)-spiroindimicin A (1)。

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综上所述,作者采用化学-酶法的方式,以5-6步完成了spiroindimicins A,D,G和H的仿生合成。双酶催化体系可以从易得氨基酸经一锅氧化二聚制备关键中间体10a/10b,而区域选择性氧化偶联则可高效的构建 [5,5] 和 [5,6] 螺环骨架,其中的关键在于选择合适的保护基和氧化剂。

文信息

Biomimetic Total Synthesis of the Spiroindimicin Family of Natural Products

Dr. Xikang Zheng, Yan Li, Mengtie Guan, Lingyue Wang, Shilong Wei, Yi-Cheng Li, Prof. Dr. Chin-Yuan Chang, Prof. Dr. Zhengren Xu


Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202208802




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