天然产物河豚毒素(-)-TTX的全合成研究

天然产物河豚毒素(-)-Tetrodotoxin （简称(-)-TTX）是一种高选择性的钠离子通道阻滞剂。加拿大威克斯（Wex）公司已将以(-)-TTX为活性成分的三种药物应用于不同阶段的临床试验。(-)-TTX价格昂贵，目前主要从有毒河豚的肝脏、卵巢中提取，得率非常低。鉴于目前的情况，对(-)-TTX的化学合成的需求越来越紧迫。该项目申请拟对(-)-TTX进行有效的化学全合成，以廉价的D-甘露糖为起始原料，以亚硝基化合物的Diels-Alder (NDA) 反应为关键步构筑高官能化的环己烷衍生物，最终实现河豚毒素(-)-TTX的全合成。该合成设计有望在18步的合成操作中实现河豚毒素(-)-TTX的全合成，除了应用前景外，这在(-)-TTX全合成的学术研究上也将具有重要价值，因为到目前为止，文献中报道的最有效率的(-)-TTX的全合成路线为32步，直线合成，总收率为1.1%（见图4）。

本项目原计划以D-甘露糖为起始原料，以亚硝基化合物的Diels-Alder (NDA) 反应为关键步骤构建关键合成中间体——高度官能化的环己烷衍生物，最终实现河豚毒素(-)-TTX的化学合成。然而，在研究过程中，我们发现对高度官能化的环己二烯衍生物（NDA反应的前体）的合成设计，在实验上是无法实现的。主要问题是作为合成关键中间体的一个羰基化合物非常易于β-羟基消除,无法实现预期的C-C键形成。因此，我们在对原合成路线的关键步骤——亚硝基化合物的Diels-Alder (NDA) 反应方法学进行研究的同时，重新设计以α-酰硅酯介导的连续多组分反应，构建河豚毒素的手性季碳中心及其相邻的分子骨架片段（见第一年度与第二年度研究进展报告的年度计划调整），并着重对该类连续反应的反应方法学进行较深入的研究。调整后的研究内容为：开发一些在河豚毒素的部分特殊骨架合成上具有潜在应用的高效反应方法学，作为原研究计划的替代。通过该项目的实施，在有机化学领域的重要国际学术期刊上发表研究论文5篇（合计IF>20），培养博士生三名，硕士生两名；达到了调整后的研究预期目标。. 以下就取得的相关研究成果做简要概述：a）以α-酰硅酯为连接试剂（通过偶极翻转可以先后连接一个亲核试剂与一个亲电试剂），以亚氨酸酯化合物为亲核试剂，以手性叔丁基亚磺酰亚胺为亲电试剂，一锅反应高效率地构建具有手性季碳羟基酯结构的N-磺酰丁内脒类化合物，该多组分反应表现出优异的化学选择性和立体选择性。同时，我们发现以苯乙酮的叔丁基亚磺酰亚胺衍生物与酰硅类化合物反应，能够高立体选择性地合成手性顺式1,2-环丙烷氨基醇类化合物。另外，在对亚氨酸酯和含硅基化合物的研究过程中，发现了高效地硅基锂试剂和格式试剂对亚氨酸酯化合物的连续加成反应，该三组分反应能够快速建立α-季碳-α-硅基胺类化合物，需要指出的是：目前没有有效的合成方法可以用来制备该类化合物。b) 对亚硝基化合物的Diels-Alder (NDA) 反应方法学方面，我们发现Rh2(cap)4/TBHP这一温和催化氧化体系可以有效转化酰基羟胺为酰基亚硝基化合物，通过1,3-二烯类化合物对原地生成的酰基亚硝基化合物的捕捉，得到1,4-氧氮官能化的分子骨架。