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上海有机所在吲哚萜类天然产物全合成研究中取得进展

2015.2.05

　　吲哚类天然产物是一大类在化学、生物学和生物合成等领域具有重要意义的天然产物。从结构上划分，吲哚类天然产物的主要分支包括吲哚类生物碱和非碱性的吲哚萜类化合物，二者的区别在于前者一般含有呈明显碱性的氮原子。近年来，吲哚萜类天然产物因其新颖的结构和重要的生物活性而成为合成化学家关注的焦点之一。

　　中国科学院上海有机化学研究所生命有机化学国家重点实验室李昂课题组近期发展了氮杂Prins环化策略，并将该策略应用于一系列吲哚萜类天然产物全合成中。环化过程首先需生成基于吲哚骨架的亚胺阳离子，再通过分子内非官能烯烃的进攻形成碳正离子，关键则在于最后如何利用这一碳正离子反应特性以形成不同类型的骨架结构。

　　基于以上策略，该课题组孙域、李若凡等研究人员完成了天然产物drimentines A, F和G以及indotertine A的首次全合成 (Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52, 9201–9204)。Drimentine家族是一类具有抗癌和抗菌活性的吲哚倍半萜。该合成路线先利用光催化氧化还原介导的自由基共轭加成反应，以克级规模构建了drimentine核心结构；在路易斯酸性条件下，顺利通过氮杂Prins环化反应实现了从drimentine F向indotertine A的关键转化，产物的区域和立体选择性都得到很好的控制。对于分子间自由基共轭加成反应也进行了进一步的研究 (Adv. Synth. Catal. 2014, 2867–2872)。

　　随后，该课题组孙域和陈鹏西等将上述氮杂Prins环化策略推广于更复杂的串联环化过程，实现了吲哚倍半萜衍生物sespenine的首次全合成 (Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 9012–9016)。利用改进的仿生合成底物，通过氮杂Prins环化/Friedel–Crafts/逆向Friedel–Crafts的串联反应，以克级规模合成了具有sespenine骨架的高级中间体，进而简便地实现了全合成。该工作为sespenine及相关天然产物的生物合成途径提供了化学上的实验证据：生物合成前体indosespene的吲哚C3位氧化过程的立体化学决定了两种不同的反应途径，分别导向sespenine及其同源物xiamycin A两个不同的产物。

　　最近，该课题组的陆钊洪和阳铭等发展了插烯的氮杂Prins环化反应并将其运用于hapalindole家族吲哚单萜的全合成中 (Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 13840–13844)。通过吲哚苄位碳氢键氧化的方式产生共轭的亚胺阳离子并引发Prins环化过程，具有以下几个优势：一、底物的立体化学易于构建，而产物的立体化学可灵活控制；二、通过不同反应条件的调控可以得到多种类型的Prins产物，从而获得相应的天然产物骨架结构；三、对于吲哚环上取代特别是2-位取代的底物仍有较好的结果。他们完成了12-epi-hapalindole Q isonitrile, hapalonamide H, deschloro 12-epi-fischerindole I nitrile, and deschloro 12-epi-fischerindole W nitrile的首次全合成以及hapalindoles H and Q的全合成。

　　该系列工作受到科技部“973”计划青年科学家专题、国家自然科学基金委、中国科学院、中组部青年拔尖人才计划和上海市科委的大力资助。

合成吲哚产物

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上海有机所在吲哚萜类天然产物全合成研究中取得进展

周锦帆