华东师范大学高栓虎教授:光促进的Diels-Alder反应对多环蒽醇化合物的有效合成

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日前，《自然·通讯》在线发表华东师范大学化学与分子工程学院高栓虎教授研究团队的研究论文，“Ti(Oi-Pr)4-promoted photoenolization Diels–Alder reaction to construct polycyclic rings and its synthetic applications”，重点介绍了该课题组在光促进的Diels-Alder反应研究中取得的重要突破（DOI:10.1038/s41467-017-00440-8）。这一研究工作是该课题组基于对光诱导的活泼中间体的捕捉，由国家自然科学基金委、科技部“973”计划等资助完成，我校是该项研究成果的独立完成单位，在读博士研究生杨鲍潮为该论文第一作者，此外课题组在读硕士生林快快和博士后史英博对该研究成果做出了重要贡献。

　　蒽醇蒽醌类的多环化合物广泛存在于天然产物以及活性药物分子中。其中，最为著名当属抗肿瘤抗生素阿霉素以及抗菌抗生素四环素；此外，从紫草科植物中分离出的Oncocalyxone B，具有镇痛、抗炎、抗氧化抑制血小板激活等活性；侧耳属菌种中分离出的Pleurotin，对革兰氏阳性菌具有较好的抑制活性（如金黄色葡萄球菌），同时也对多种癌症细胞（乳腺癌和结肠癌等）有较好的抑制作用。这些活性天然产物均具有蒽醇蒽醌类骨架，而立体选择性的构建含一个或连续季碳中心的多环蒽醇化合物一直是有机合成领域的难点。
　　高栓虎课题组发现Lewis酸促进的PEDA反应能够高效地构建蒽醇蒽醌类化合物核心骨架。该项研究主要是利用钛酸四异丙酯作Lewis酸，在紫外光激发下，促进2-甲氧基取代的邻甲基苯甲醛类底物形成活泼的羟基邻苯碳醌中间体，与取代的3-甲基环己烯酮发生photoenolization Diels–Alder（PEDA）反应，从而一步高效地构建含一个或连续季碳中心的蒽醇类化合物，有效解决了此类反应存在的挑战性问题。深入的机理研究发现，甲氧基有助于稳定光激发下产生的羟基邻苯碳醌中间体，从而与Lewis酸钛酸四异丙酯形成一个相对稳定的单体或二聚体的络合物，延长活性中间体寿命，进而与亲双烯体很好地螯合活化不饱和烯酮化合物，并将分子间反应转化为分子内反应，有利于促进反应的发生及控制反应的立体选择性。应用该反应，该课题组完成了天然产物Oncocalyxone B 的全合成。Oncocalyxone B 是cordiachrome家族天然产物中较为复杂的一个，含有蒽醇的基本骨架，拥有5个连续的手性中心且在C-8a位有一个季碳中心，同时有一个笼状的缩醛结构，为此类天然产物的后续功能研究奠定了基础。
　　这一研究发现，将极大地推动该光反应在有机合成领域中的应用，为新型抗生素开发以及多环型蒽醇类衍生物的合成和功能研究奠定了基础。针对该项研究的相关后续工作也在积极开展中。