α,β-不饱和γ-内酯(酰胺)的不对称催化合成

沈健; 王彦博; 吴正兴; 徐德锋; 张万斌

doi:10.6023/cjoc202502011

有机化学 >

2025 , Vol. 45 >Issue 8: 2637 - 2659

DOI: https://doi.org/10.6023/cjoc202502011

综述与进展

α,β-不饱和γ-内酯(酰胺)的不对称催化合成

沈健 ^a^,^b^,^† ,
王彦博 ^b^,^† ,
吴正兴 ^,^b^,^* ,
徐德锋 ^,^a^,^* ,
张万斌 ^b

展开

^a 常州大学石油化工学院药学院江苏常州 213164
^b 上海交通大学化学化工学院上海市手性药物分子工程重点实验室上海 200240

†共同第一作者.

收稿日期: 2025-02-14

修回日期: 2025-03-23

网络出版日期: 2025-04-17

基金资助

国家自然科学基金(22471162)

郑州上海交大产业技术研究院(ZZHC-2024-001)

江苏省常州市社会发展重点研究计划(CE20205058)

收起

Asymmetric Catalytic Synthesis of α,β-Unsaturated γ-Lactone and γ-Lactam

Jian Shen ^a^,^b ,
Yanbo Wang ^b ,
Zhengxing Wu ^,^b^,^* ,
Defeng Xu ^,^a^,^* ,
Wanbin Zhang ^b

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^a School of Petrochemical Engineering, School of Pharmacy, Changzhou University, Changzhou, Jiangsu 213164
^b Shanghai Key Laboratory for Molecular Engineering of Chiral Drugs, School of Chemistry and Chemical Engineering, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240

*E-mail:markxu@cczu.edu.cn;

wzxtheway@sjtu.edu.cn

†The authors contributed equally to this work.

Received date: 2025-02-14

Revised date: 2025-03-23

Online published: 2025-04-17

Supported by

National Natural Science Foundation of China(22471162)

Zhengzhou Industrial Technology Research Institute of Shanghai Jiao Tong University(ZZHC-2024-001)

Key Research Plan for Social Development in Changzhou, Jiangsu Province(CE20205058)

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摘要

光学活性的α,β-不饱和γ-内酯(酰胺)是许多天然产物的核心骨架. 这些天然产物表现出广泛的生物活性, 对于开发新型药物具有重要意义. 同时, 光学活性的α,β-不饱和γ-内酯(酰胺)作为一类重要的手性砌块, 在合成多种生物活性分子和复杂分子中发挥了重要作用. 鉴于其广泛的生物活性及可以多样化修饰的特点, 构建此类结构的不对称催化合成方法受到学术界的广泛关注. 此综述概述了利用过渡金属催化剂、路易斯酸催化剂及有机小分子催化剂合成α,β-不饱和γ-内酯(酰胺)的不对称催化合成方法, 探讨了代表性反应中的立体控制机制及其应用价值.

关键词： α,β-不饱和γ-内酯; α,β-不饱和γ-内酰胺; 不对称催化

本文引用格式

沈健 , 王彦博 , 吴正兴 , 徐德锋 , 张万斌 . α,β-不饱和γ-内酯(酰胺)的不对称催化合成[J]. 有机化学, 2025 , 45(8) : 2637 -2659 . DOI: 10.6023/cjoc202502011

Abstract

Optically active α,β-unsaturated γ-lactone and γ-lactam serve as core scaffolds in numerous natural products. These natural products exhibit a broad spectrum of bioactivities, making them highly significant for the development of novel drugs. Furthermore, as an important class of chiral building blocks, optically active α,β-unsaturated γ-lactone and γ-lactam play a pivotal role in synthesizing diverse bioactive compounds and complex molecules. Given their versatile biological activities and potential for structural diversification, the construction of such frameworks via asymmetric catalytic synthesis has received much attention from the academic community. This review summarizes the recent advances in asymmetric catalytic methods for synthesizing α,β-unsaturated γ-lactone and γ-lactam employing transition metal catalyst, Lewis acid catalyst and organo- catalyst, and discusses the stereocontrol mechanism in representative examples and the related application value.

Key words： α,β-unsaturated γ-lactone; α,β-unsaturated γ-lactam; asymmetric catalysis

α,β-不饱和γ-内酯(酰胺)是众多天然产物的结构核心^[1], 尤其是光学活性的α,β-不饱和γ-内酯(酰胺)及其衍生物, 展现出广泛的生物活性, 这些特性对于新型药物的开发具有重要意义^[1a-1e]. Scheme 1展示了部分代表性分子. 例如, 具有α,β-不饱和γ-内酯骨架的化合物Ave- nolide是一种由链霉菌产生的群体感应信号分子, 能够调控阿维链霉菌(Streptomyces avermitilis)中抗生素的产生^[2a-2b]. 同样拥有该骨架的化合物Thorectandrol A可以从海绵生物Thorectandra sp.的提取物中分离得到, 能够抑制黑色素瘤MALME-3M和乳腺癌MCF-7细胞株的生长^[2c]. Kallolide A和Kallolide B是一类含有γ-丁烯内酯骨架的二萜类化合物, 具有很强的细胞毒性, 因而具有抗炎、抗肿瘤等生物活性^[2d-2e]. Iso-cladospolide B是从海洋真菌物种中分离得到, 具有抗真菌、抗肿瘤的的生物活性^[2f]. (＋)-Strigol是一种含有γ-丁烯内酯骨架的信号分子, 能够诱发寄生植物种子的萌发^[2g]. 此外, 含有α,β-不饱和γ-内酰胺骨架的Ypaoamides B是一类分离自海洋蓝藻Okeania sp.的化合物, 能够刺激L6肌管摄入葡萄糖^[2h]. Microcolin E是一种线性脂肽, 从海洋蓝藻Moorea producens中分离得到, 能够抑制H-460人大细胞肺癌细胞毒活性^[2i]. Jamaicamide C是一种从海洋蓝藻Lyngbya majuscula的深绿色菌株中分离得到的脂肽分子, 能够阻断钠离子通道^[2j]. Palmyrrolinone则是从海洋蓝藻cf. Oscillatoria和Hormoscilla spp.的萃取物中分离得到, 可用作杀有害软体动物的药剂^[2k].

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摘要

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Abstract

图式1 具有α,β-不饱和γ-内酯(酰胺)核心骨架的天然产物

图式2 α,β-不饱和γ-内酯(酰胺)的化学转化与修饰

图式3 α,β-不饱和γ-内酯(酰胺)的不对称催化合成

1 α,β-不饱和γ-内酯的不对称催化反应

1.1 不对称Vinylogous Aldol反应

图式4 由手性Ti(Ⅳ)/(R)-BINOL配合物催化的TMSOF的不对称Aldol反应

图式5 铜(II)催化的TMSOF与丙酮酸甲酯4的Mukaiyama Aldol反应

图式6 不对称Mukaiyama Aldol反应

图式7 利用季铵盐催化剂实现不对称Vinylogous Aldol反应

1.2 不对称Vinylogous Mannich反应

图式8 钛催化三异丙基硅氧基呋喃与醛亚胺的不对称Vinylogous Mannich反应

图式9 银催化的硅氧基呋喃的不对称Vinylogous Mannich反应

图式10 银(I)催化醛亚胺不对称Vinylogous Mukaiyama Mannich反应

图式11 铜催化的γ-丁烯内酯与N-(硫代膦酰基)亚胺的不对称Mannich反应

图式12 手性螺环磷酸催化的不对称Vinylogous Mannich反应

1.3 不对称Vinylogous Michael加成反应

图式13 手性路易斯酸催化的不对称Michael加成反应

图式14 手性双功能方酰胺类催化剂催化的不对称Vinylogous Michael加成反应

图式15 Al-Li-BINOL (ALB)催化的不对称vinylogous Michael加成反应

1.4 不对称烯丙基取代反应

图式16 钯催化γ-酰氧基丁烯内酯与酚类亲核试剂的不对称烯丙基取代反应

图式17 钯催化硅氧基呋喃的不对称烯丙基烷基化反应(AAA)

1.5 环化反应

图式18 硒催化β,γ-不饱和羧酸的对映选择性氧化环化反应

图式19 通过不对称烷基化(h-AAA)和关环复分解反应对映选择性合成γ-丁烯内酯化合物

图式20 手性胺与路易斯酸协同作用下的串联反应

图式21 金(I)/双功能膦配体催化下α,γ-二取代的α,β-不饱和丁内酯的不对称合成

1.6 不对称烯烃异构化反应

图式22 手性金鸡纳生物碱催化的不对称烯烃异构化反应

图式23 手性双功能膦配体促进的协同铜催化

2 α,β-不饱和γ-内酰胺的不对称催化反应

2.1 不对称Vinylogous Aldol反应

图式24 硅氧基吡咯与芳醛的不对称Vinylogous Mukaiyama Aldol反应

2.2 不对称Vinylogous Mannich反应

图式25 α,β-不饱和γ-内酰胺的不对称Vinylogous Mannich反应

2.3 不对称Vinylogous Michael加成反应

图式26 双核镍催化的不对称Vinylogous Michael加成反应

图式27 α,β-不饱和γ-内酰胺与α,β-不饱和醛的Vinylogous Michael加成反应

图式28 手性硫脲-叔胺催化剂参与下的不对称Vinylogous Michael加成反应

图式29 有机小分子催化剂下α,β-不饱和γ-内酰胺的不对称Vinylogous Michael加成反应

图式30 58与68之间的Vinylogous Michael加成反应

图式31 镍(II)催化的不对称Vinylogous Michael加成反应

2.4 外消旋体拆分

图式32 铜催化的不对称动力学共轭硼加成反应

2.5 环化反应

图式33 CpxRhIII (C16)催化下的[4＋1]环化反应

3 结论与展望

参考文献

图式33 Cp^xRh^III (C16)催化下的[4＋1]环化反应