基于氮alpha位自由基偶联反应的多环生物碱不对称全合成研究

氮alpha位碳-碳键的形成是合成具有重要生理活性的复杂多环生物碱的关键反应之一，氮alpha位自由基偶联反应可为此提供更多的选择和手段。本项目计划围绕一叶荻碱securinine、海洋生物碱lepadiformine A和百部叶碱stemofoline等具有重要生理活性的复杂多环生物碱的不对称全合成研究，发展新型的金属催化的氮alpha位自由基偶联反应，突破因二碘化钐浓度低造成的低效率瓶颈；研究应用新型自由基偶联反应立体选择性构造氮杂季碳、螺环和桥环的新方法；进而设计新颖、高效的合成路线，开展三种复杂多环生物碱的不对称全合成研究。该项目研究也可为结构类似的系列多环生物碱的不对称全合成提供全新的方法与策略。

近年来，利用催化的自由基偶联反应来形成C-C键日益成为有机化学研究的前沿热点。本项目设计发展新型的，基于氮alpha位碳自由基的C-C键形成方法学；并将之应用于复杂的多环生物碱的全合成中，设计新颖、简洁的合成策略，实现目标产物的高效、高选择性合成。. 在过去四年中，首先发展了一氯二茂钛催化的极性反转的氮杂半缩醛与活泼烯烃的去氧偶联反应，揭示了alpha-氯代酰胺被一氯二茂钛还原产生氮alpha位自由基的机理。进而，又发展了仲酰胺、醛（酮）与亲电烯烃的三组分串联反应。该反应可在“一瓶”反应中串联形成一个C-N键和C-C键，相当于极性反转的曼尼希型反应。系统的方法学研究也初步展示了氮alpha位自由基偶联反应在立体选择性构造氮杂季碳、螺环，以及桥环方面应用价值。. 在方法学研究基础上，首先，设计了基于二碘化钐参与的自由基偶联反应的合成策略，经四步反应，高效、高立体选择性地合成了关键中间体alpha-羟基-6-氮杂[3.2.1]环辛烷化合物。在此基础上我们从苹果酰亚胺出发，经12步反应，以14.4%的总产率实现了14,15-二氢一叶萩碱的首次不对称全合成；同时，经10步反应，以20.2%的总产率完成了一叶萩碱形式上的不对称全合成。其次，利用一氯二茂钛催化的分子内氮杂半缩醛与不饱和gamma-丁内酯的7-exo-trig自由基环化反应为关键步骤，经六步反应，以12.4%的总产率实现了百部生物碱stemoamide差向异构体9,10-diepi-stemoamide的消旋体的全合成。再次，利用一氯二茂钛催化的极性反转的曼尼希型反应为关键步骤，以五步反应，39%的总产率，高效构建了三环海洋生物碱cylindricine C和polycitorol A等的核心环结构。相关的全合成研究正在顺利进展中。. 综上，经过四年的研究，本项目按计划方案实施，基本完成了预定的研究目标。