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Micrandilactone A是一个结构复杂的降三萜类天然产物,主要体现在分子中具有8个环系[5-5-7-8(5-7)-5-6-5]、14个手性中心和7个季碳原子(其中六个为手性季碳原子)。其次,该分子具有高度氧化的环萜类骨架(含十二个氧原子),其核心7-8-5三环体系(C-D/E-F)在已知的天然产物中极为罕见。而该分子所具有的内酯环、呋喃环、吡喃环、缩酮以及氧桥环等各种典型的环状结构集中体现了结构单元的多样性。 Micrandilactone A的结构特点引起了我们极大的兴趣。一方面,作为全合成目标分子,Micrandilactone A结构的复杂性和新颖性极具挑战性;另一方面,它的结构多样性又为在全合成过程中发现新反应、新方法提供了机会。因此Micrandilactone A是一个理想的全合成目标分子。 Micrandilactone A的全合成,需要解决三个关键性问题:多环体系的构建,手性中心的构建以及含氧官能团的构建。为此在全合成之前,针对该分子设计了三个模型的合成研究:模型A即具有多个手性中心的FGH三环体系、模型B即高度官能化的ABC三环体系和模型C即含有罕见中环7-8并环的CDEFGH六环体系。在三个模型的合成研究的基础上,Micrandilactone A的全合成开始。2005年和2006年本组相继完成了模型A和模型B的合成研究,本论文的工作主要集中在模型C的构建和Micrandilactone A全合成的初步研究。 1.模型C的研究首先尝试了以Diels-Alder反应、Lewis酸催化的Claisen重排反应和钯催化的羰基插入成环反应为关键反应的合成策略。早期的工作成功的利用Diels-Alder反应构建了高度官能团化的F环,应用Lewis酸催化的Claisen重排反应构建了简单的7-8并环体系,然而,当利用这两个反应构建复杂的7-8-5环系时,期待中的Claisen重排反应却没有发生,通过核磁质谱分析发现产生了另外一种新化合物,该化合物最终由两个单晶的X-射线衍射确定结构。 2.新的策略以烯烃关环复分解反应、Pauson-Khand反应和钯催化的羰基插入成环反应为关键反应的高效的合成策略。通过对氧桥的预先构建,用烯烃关环复分解反应成功合成了D-E环即八元环、并以TMTU/Co2CO8催化的分子内Pauson-Khand反应和硫脲配体/Pd(OAc)2催化的羰基插入成环反应分别构建了F环和G-H环。在这部分工作中,以环庚酮为原料,经过十六步反应,最终完成了模型C的合成。 3.对Micrandialctone A的全合成开展了初步研究,经历二十三步反应构建了Micrandilactone A八环中的七环,即BCDEFGH环系。除了利用模型C的三个关键反应之外,还发展了以Diels-Alder反应、环丙烷扩环反应及Pd催化的偶联反应为关键反应,新的更快更高效的路线合成BC环系。通过七环体系的合成实现了BC环系与模型C的对接,为Micrandilactone A的全合成奠定了基础。 本论文还涉及部分碳氢键活化碳氮键形成的合成方法学的研究,我们首次将硫脲配体引入到碳氢键活化及碳氮键形成过程中,发现以四甲基硫脲为特征配体的金属钯催化的碳氢键活化并形成碳氮键的反应。该方法学直接由简单易得的芳香胺和芳香腈化合物出发经过两步反应直接合成出化学生物学上很有价值的苯并咪唑结构。同时通过合成反应中间体的手段初步研究了该反应的机理,通过成功得到反应过程中的两个中间体的单晶结构提出了该反应可能的机理。该反应经济、条件温和、有较好的底物适用性。