化学与生活

Angew. Chem., Int. Ed. 大蒜中的主要成分的全合成

作者实现了大蒜中主要成分阿藿烯的新型全合成。通过在氧化条件下简单地构造烯烃和亚砜,可以实现简便的大规模合成。

大蒜的主要成分阿藿烯

大蒜,属于百合科属的植物,已被广泛用作药物以及作为调味香料食用。除维生素和矿物质外,大蒜含有丰富的硫化合物,据说可有效预防中风,冠状动脉血栓形成和动脉粥样硬化。阿藿烯(ajoene1)是大蒜的主要成分,是1984年发现的具有乙烯基硫化物部分的烯丙基亚砜化合物。1的生合成路线,如下图1A所示。大蒜中的蒜氨酸(alliin2)通过酶蒜氨酸酶转化为烯丙基亚磺酸(3),然后通过二聚化产生大蒜素(allicin4)。由于大蒜素4反应性较高,再与3反应形成1

 到目前为止人工合成1的例子仅由Block等人报道[1a,b],通过将4在丙酮水溶液中加热4小时获得1(图1B)。该方法步骤短,并且最近已扩展到氟类衍生物的合成[1c]。然而,由于反应过程中产生了很多副产物,所以1的产率较低(34%)。此外,2012年报道了阿藿烯衍生物5的合成方法,但尚未应用于1自身的合成(图1C)[2]

卡迪夫大学的Wirth教授和其他人完成了1的全合成,并且可以从简单易得的原料出发,实现大量合成(图1D)。

図1. (A)ajoene(1)の生合成経路、(B)過去の1の合成、(C) ajoene誘導体5の合成、(D)今回の合成

“Short Total Synthesis of Ajoene”

Silva, F.; Khokhar, S. S.; Williams, D. M.; Saunders, R.; Evans, G. J. S.; Graz, M.; Wirth, T. Angew. Chem., Int. Ed.2018, 57, 12290

DOI: 10.1002/anie.201808605

论文作者介绍

研究者:Thomas Wirth (实验室主页)

经历(筛选了一部分):

1984–1990 BSc, University of Bonn
1989–1992 PhD, Technical University of Berlin (Prof. Siegfried Blechert)
1992–1993 Posdoc, Kyoto University (Prof. Kaoru Fuji)
1994-1998 Habilitation, University of Basel
2000–present Professor, Cardiff University

研究内容:硒化学,天然产物合成,微反应器化学

论文概要

作者设计了一种在合成最后阶段同时构建1的烯丙基部分和亚砜部分的有效方法。 详细合成路线如下所示(图2)

首先,通过使溴化物6作为起始原料与硫脲反应,然后水解并使得到的硫醇炔丙基化,合成硫醚7。接着,通过添加2-硝基苯基硒氰酸酯和三丁基膦将7转化成硒化物9a。另一种方法是,从底物6出发,通过使用硼氢化钠和二苯基二硒醚得到的硒化物8进行上述炔丙基硫醇化反应,合成取代基不同的中间化合物9b。然后、对9与硫代乙酸自由基反应得到10后、将末端乙酰基水解、再与11进行二硫化反应得到产物12。最后通过氧化同时消除硒氧化物与产生亚砜得到目标产物1。在使用过氧化氢作为氧化剂的话,该步骤反应产率只有20%。通过筛选反应条件,以中间体10为原料,在DIPA与m-CPBA的氧化反应条件下首先得到中间产物13(产率48%)。然后,再通过二硫化反应合成1的话,总产率得到了提高的(参考论文SI)。利用本方法,作者合成了169g产物1(纯度90%)

然后,对合成的产物1进行生物活性的评价,发现其具有抗群体感应(Quorum sensing)的效果(QS:调节特定基因表达)、并且与天然产物中分离提取的活性相等(详细请参照论文)

图2. ajoene(1)的全合成

参考文献

  1. a) Block, E.; Ahmad, S.; Jain, M. K.; Crecely, R. W.; Apitz-Castro, R.; Cruz, M. R. J. Am. Chem. Soc.1984, 106, 8295. DOI:10.1021/ja00338a049b) Block, E.; Ahmad, S.; Catalfamo, J. L.; Jain, M. K.; Apitz-Castro, R. J. Am. Chem. Soc. 1986, 108, 7045. DOI: 10.1021/ja00282a033 c) Block, E.; Bechand, B.; Gundala, S.; Vattekkatte, A.; Wang, K.; Mousa, S.; Godugu, K.; Yalcin, M.; Mousa, S. Molecules 2017, 22, 2081. DOI: 10.3390/molecules22122081
  2. Kaschula, C. H.; Hunter, R.; Stellenboom, N.; Caira, M. R.; Winks, S.; Ogunleye, T.; Richards, P.; Cotton, J.; Zilbeyaz, K.; Wang, Y.; Siyo, V.; Ngarande, E.; Parker, M. P. J. Med. Chem. 2012, 50, 236. DOI: 10.1016/j.ejmech.2012.01.058

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