Providencin的仿生合成研究

Providencin is a diterpene found in octocoral P. kallos with anti-cancer activity. Possessing a structurally unusual methylenecyclobutanol moiety fused with the 14-membered furanocembrane macrocycle, this compound has attracted the attention of synthetic chemists. Its total synthesis is yet to be completed.This proposal aims to carry out the investigation of the biomimetic synthesis of Providencin. Using Density Functional Theory (DFT), this research contains theoretical investigations of the biosynthesis of Providencin from Bipinnatin E through photo initiated Norrish-Yang Cyclisation, and the biomimetic synthesis of Providencin from Bipinnatin E in laboratory.

从加勒比柳珊瑚P. kallos中提取出的Providencin具有抗癌活性且结构独特，文献推断与Bipinnatin E有同生源的关系，引起了合成化学家的兴趣。但其全合成至今仍未被实现。本研究将首先完成Bipinnatin E的合成，随后进一步经Norrish-Yang环化反应完成Providencin的仿生合成。同时利用密度泛函理论(DFT)对Bipinnatin E与Providencin的生源关系进行理论研究，即Norrish-Yang环化反应在Bipinnatin E上实现生成Providencin的具体反应过程进行理论分析；合成路线中两次使用光化学反应作为关键步骤，最大限度地模拟天然产物在自然界的生成过程。该工作有望完成Providencin的首次全合成！

2003年Rodríguez从加勒比柳珊瑚P. kallos中提取出的Providencin具有抗癌活性且结构独特，引起了合成化学家的广泛兴趣，但其全合成至今仍未被实现。Pattenden教授推断该天然产物与从同类珊瑚中分离出的bipinnatin E有生源关系, 即providencin极有可能是在自然界通过光催化的Norrish-Yang环化反应从bipinnatin E生成的。 然而这一过程的可行性和立体化学我们并不清楚。由于bipinnatin E本身也是一个结构复杂的呋喃西松烷类二萜化合物，合成它已经具有一定的挑战性。因此，我们本着将计算化学用于促进/帮助天然产物合成研究的目的，开展了先进行量化计算，研究上述bipinnatin E在光催化条件下发生Norrish-Yang环化的可能性以及反应产物的立体化学，再进行bipinnatin E的合成的研究。我们的量化计算表明：bipinnatin E上发生光催化的Norrish-Yang环化反应是可行的，且产物的立体化学与providencin一致。在此项目的支持下，发表了标注基金号的Sci论文3篇，其中包括1篇Organic Letters, 1篇Green Chemistry。此项目的开展也为我们后期继续进行天然产物仿生合成和量化计算研究奠定了基础。