天然产物Neoansamycins的全合成探索及新型亚胺源的发现和应用

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本论文的研究工作主要分为两部分:(1)安莎霉素家族天然抗菌产物5,10-seco-neoansamycin A及neoansamycin A的全合成研究;(2)稳定亚胺源的发现及其在不对称Mannich反应中的应用。(1)自1929年弗莱明发现青霉素以来,作为一线药物,抗生素挽救了无数人的生命,人们对抗生素的过度使用和依赖,导致了多重耐药菌的产生,严重威胁了公众健康,这就促使天然药物科学家们努力从天然产物中发现新型抗生素。Neoansamycins A-C和5,10-seco-neoansamycins A-J是由沈月毛教授课题组分别在2015年和2017年通过基因组挖掘(Genome mining)分离出的安莎霉素类天然产物。其中neoansamycins A和B对金黄葡萄球菌(S.aureus ATCC 25923)有较好的抑菌作用(MIC=3.125μg/m L)。Neoansamycin A是含有萘环的大环内酰胺类化合物,是典型的萘安莎霉素;5,10-seco-neoansamycin A是含有苯环的大环内酰胺类化合物,是典型的苯安莎霉素。该论文对neoansamycin A和5,10-seco-neoansamycin A的全合成进行了探索,通过手性Evans辅基的诱导、Singh催化剂催化的不对称Aldol反应以及天然手性源D-甘露醇或L-苹果酸,构建了侧链的手性中心,应用Tanino-Miyashita反应构建了顺式烯烃,通过卤锂交换亲核反应以及简单的修饰得到了neoansamycin A和5,10-seco-neoansamycin A的共同侧链。构建两个分子的多取代基芳环母核时,本论文将新的有机合成方法学用于其中,顺利的得到多取代苯环和多取代萘环。随后分别通过Aldol缩合和卤锂交换策略,完成了neoansamycin A和5,10-seco-neoansamycin A母核和侧链的拼接,经过几步简单的修饰得到了5,10-seco-neoansamycin A和neoansamycin A的关环前体。在此基础上,十三步首次完成了5,10-seco-neoansamycin A的全合成工作,实现了高收率多次多步一锅法,这为制备衍生物以及研究分子的生物活性打下了物质基础。由于受脱保护后中间体稳定性的限制,目前还没有实现对neoansamycin A骨架高效率的关环,接下来的工作需要探索新的脱保护方法,完成neoansamycin A的全合成工作,在此基础上,根据生源合成,尝试neoansamycins A,B和5,10-seco-neoansamycin A的相互转换。最后通过已完成的全合成路线,对天然产物进行结构改造优化,进行生物活性的测试。(2)N-羰基保护基亚胺是合成氨基酮或非天然氨基酸的重要中间体。近年随着有机小分子催化不对称合成的发展,基于N-羰基保护基亚胺的不对称合成方法学成为合成单一手性的氨基酮或非天然氨基酸的重要途径。传统的N-羰基保护基亚胺源存在着制备繁琐、反应条件苛刻以及不稳定等诸多缺点,限制了其在不对称催化合成领域的应用。本论文在合成天然产物alchivemycin A母核的副反应中,偶然发现N-羰基保护基亚胺形成的新方法,通过优化结构,得到新型亚胺源N,O-Bis(tert-butoxycarbonyl)hydroxylamines。该亚胺源结构简单、易得、稳定,室温下可长期储存。本论文以有机小分子奎宁衍生物作为催化剂,通过合理设计反应底物,发展了基于该亚胺源的不对称Mannich反应,合成了高光学纯度的氨基酮和非天然氨基酸酯。随后,通过核磁实时监测的手段,初步揭示了亚胺源的性质以及反应历程,与传统的N-H消除不同,新型亚胺前体通过N-α-H消除形成亚胺,这对有机合成基础研究有着指导意义,也对亚胺源的发展及拓展应用奠定了重要的实验基础。
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