quimico
2011-11-24 15:12
Introduzione e background Le alghe rosse e gli organismi marini che si nutrono di alghe rosse, in particolare della specie Laurencia, hanno prodotto diverse acetogenine C15 non terpenoidi contenenti eteri ciclici di medie dimensioni alogenati1. Questi metaboliti contengono un numero di diversi dimensioni degli anelli, come quelle trovate nella (+)-laurencina2, (+)-prelaureatina3, (+)-laurallene4, (-)-isolaurallene5 e (+)-ottusenina6 (come mostrato sotto). Tra esse, la (+)-brasilenina (1), isolata dalla ghiandola digestiva dell'Aplysia brasiliana da Fenical et al.7 nel 1979, ha un nuovo scheletro etereo ciclico a nove membri contenente un'unità dienica 1,3-cis,cis. Poiché tali organismi sono incapaci di manovre evasive, mancando predatori significativi, suggerisce che i metaboliti secondari, come 1, siano prodotti e/o concentrati nella ghiandola digestiva come sostanze chimiche di difesa. Quindi, gli studi in vivo di 1 e della (+)-cis-diidrorodofitina, un componente maggioritario dalla stessa fonte naturale, avevano quindi dimostrato che questi erano potenti inibitori dei normali comportamenti nutritivi7a. Indagini biosintetiche sui metaboliti eterei ciclici della specie Laurencia hanno dimostrato che la lattoperossidasi (LPO) trasforma direttamente il 3Z,6S,7S-laurediolo, che si trova in natura come diversi stereoisomeri, in (+)-prelaureatina attraverso formazioni di etere indotta dallo ione bromonio8. Inoltre, (+)-laurallene, (+)-laureatina, e (+)-isolaureatina si presume derivino da (+)-prelaureatina tramite un simile cammino biogenetico3,9. Perciò, l'intermedio ipotetico, un laurediolo Cl sostituito, è stato postulato produrre (+)-ottusenina tramite una simile biotransformazione, e la successiva deidrobromurazione porta all'ottenimento della (+)-brasilenina7. L'ipotesi è stata supportata dalla scoperta che quei composti hanno la stessa configurazione al C(6) e C(7) dell'intermedio Cl sostituito10 (schema sottostante). L'interessante struttura di questi metaboliti marini ha stimolato un significativo livello di impegno per la costruzione dei sistemi ad anello ossonina ed ossocene11. Recenti esempi rappresentativi inclusono la sintesi di Crimmins’ della (+)-prelaureatina11b e della (+)-ottusenina11e attraverso aldolica o una sequenza di alchilazione/metatesi di chiusura d'anello (RCM), la sintesi di Overman della (-)-laurenina11j e della (+)-laurencina11k attraverso ciclizzazione alchene-acetale promossa da acido di Lewis, e la sintesi di Holmes della (+)-laurencina11l che sfrutta un riarrangiamento di Claisen. Questi metodi sono particolarmente adatti per la costruzione di eteri di medie dimensioni d'anello contenenti un singolo doppio legame carbonio-carbonio. La sfida sintetica costituita dal nucleo ossoninico di 1, comunque, richiede la formazione di un anello di medie dimensioni che porta un diene coniugato. Due recenti report (Negishi et al.12 e Isobe et al.13) descrivono metodi percorribili per la sintesi di anelli di medie dimensioni che contengono un 1,3-diene. Questi report contengono la carbopalladazione di un allene e la ciclizzazzione acido catalizzata di un complesso acetilene dicobalto. Quale parte del programma degli autori sullo sviluppo di nuove reazioni di cross-coupling basate su silicio, essi hanno dimostrato in precedenza il potenziale sintetico della reazione sequenziale di ring-closing metathesis (RCM)/cross-coupling intramolecolare assistito da silicio per la costruzione di sistemi di medie dimensioni, carbo- ed eterociclici che recano un'unità 1,3-cis,cis-dienica14. Questo processo di coupling è idealmente adatto per generare il nucleo ossoninico di 1, con il suo 1,3-diene interno. Comunque, questo approccio introduce diverse sfide che richiedono ulteriori manipolazioni (schema sotto). In contrasto con gli studi metodologici precedenti su sistemi più semplici, la catena laterale in C(9) ed il gruppo etile in C(2) hanno presentato potenziali difficoltà per il processo di coupling intramolecolare. Inoltre, la presenza del centro recante cloro in C(8) ha richiesto la creazione di un gruppo funzionale idrossile in C(8) di configurazione opposta. Questo, a turno, permette l'uso di una catena temporanea di silicio per costruzione dell'alchenilsilil etere ciclico tramite RCM. La creazione del centro stereogenico in C(2) è l'altra parte critica della strategia necessaria per la sintesi di 1. Questo problema ha stimolato lo sviluppo di una nuova reazione di apertura d'anello dell'1,3-diossolanone con un nucleofilo acetilenico per creare il centro stereogenico richiesto in posizione propargilica. Il piano di sintesi formulato per la sintesi della (+)-brasilenina è delineato retrosinteticamente nello schema sovrastante. La semplificazione della catena laterale eninica e la funzionalità cloruro riducono la sfida costituita dall'intermedio 2, che era stato progettato derivare da una reazione di cross-coupling intramolecolare palladio-catalizzata, assistita da silicio di 3. Usando il silossano ciclico a sei membri, il gruppo idrossile liberato nel cross-coupling è perfettamente situato per l'installazione del cloruro in C(8). L'alchenilsilil etere ciclico 3 dovrebbe derivare da un'allilazione diastereoselettiva dell'aldeide 4 e dall'applicazione dell ring-closing metathesis (RCM) del derivato vinil alchenilsilil etere. L'aldeide 4 con un gruppo idrossilee primario protetto, così come il vinil ioduro geometricamente definito dovrebbe essere, senza difficoltà, è stato sviluppato da 5. La sintesi diastereo- ed enantioselettiva di 5 hanno rappresentato una sfida sintetica affascinante, cioè la costruzione di un etere doppiamente ramificato con centri stereogenici affiancati (schema sottostante). La soluzione seemplice a questo problema dovrebbe ricorrere ad una reazione di sostituzione nucleofila. Poiché entrambi gli enantiomeri di 615 e 716 sono disponibili, l'unione dell'etere doppiamente ramificato può procedere in entrambe le direzioni. Questo approccio era considerato plausibile, dato che entrambi i gruppi idrossi sono attivati (affiancati da gruppi carbossilici o alchinilici). Comunque, in riconoscimento della difficoltà dell'effettuaree sostituzioni su centri stericamente affollati, è stato immaginato un approccio alternativo che presenta un'apertura d'anello diastereoselettiva dell'1,3-diossolanone 8. Questo piano richiede l'addizione promossa da acido di Lewis di bis(trimetilsilil)acetilene ad un acetale attivato17. Perciò, gli stereocentri in C(2) e C(8) sono stati installati attraverso una reazione controllata dallo stereocentro del residuo di acido malico. Entrambi gli approcci sono interessanti, dato che sia 6 che 8 potevano essere facilmente derivati dall'acido L-(S)-malico naturale. Inoltre, i componenti essenziali in questo approccio dovrebbero essere la reazione di RCM/reazione di cross-coupling intramolecolare Pd-catalizzata, assistita da silicio per la costruzione del nucleo ossoninico, così come l'installazione diastereoselettiva di un centro stereogenico propargilico nell'intermedio chiave 5. Gli autori descrivono qui la prima sintesi totale della (+)-brasilenina applicando queste nuove trasformazioni quali elementi chiave strategici18.