阅读说明：本技术 (-)-Brazilin的合成方法 (Method for synthesizing (-) -Brazilin ) 是由 杨喜花 欧文涛 于 2019-12-04 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种(-)-Brazilin的合成方法,本发明是以格式试剂为起始原料,通过Mitsunobu Coupling Reaction,Sharpless Asymmetric Dihydroxylation反应来构建连有羟基的手性碳原子,以及用双傅克烷基化一步反应来构建四环骨架作为合成过程中的关键反应步骤,最终反应实现了天然产物(-)-Brazilin的不对称全合成。其反应过程反应条件温和,简洁高效,副反应较少,操作简便,线性步骤少,适用于工业制备。(The invention relates to a method for synthesizing (-) -Brazilin, which takes a format reagent as an initial raw material, constructs a chiral carbon atom connected with a hydroxyl group through Mitsunobu Coupling Reaction and Sharpless Asymmetric hydrolysis Reaction, and constructs a tetracyclic skeleton as a key Reaction step in a synthesis process through a double Friedel-crafts alkylation one-step Reaction, and finally realizes the Asymmetric total synthesis of a natural product (-) -Brazilin. The reaction process has the advantages of mild reaction conditions, simplicity, high efficiency, less side reactions, simple and convenient operation, less linear steps and suitability for industrial preparation.)

(-)-Brazilin的合成方法

技术领域

本发明涉及具有染色，抗肿瘤，降血糖，抗炎，抗菌等多种生物活性天然产物分子的合成方法，具体地指一种天然产物(-)-Brazilin全合成方法。

背景技术

Brazilin是由Chevreul在1808年首次从苏木类分离提取的结晶化合物，然而，它的分子式和分子结构一直存在争议，直到Libermann和Burg确定了C₁₆H₁₄O₅的分子式、以及三个酚羟基和一个醇羟基的部分结构。Brazilin是巴西木素类天然产物分子的一种，这类化合物结构具有相似之处，都具有苯并二氢吡喃环，是一类高异黄酮衍生物，(+)-Brazilin和(-)-Brazilin的化学结构如下：

其中，相对于其它巴西木素类天然产物分子，Brazilin应用非常广泛，最早被用作天然的红色染色剂，后经研究人员发现其具有抗肿瘤，抗炎，抗菌，肝保护，抗氧化，降血糖等多种生物活性，还可作为DNA切割剂。

由于其有多种生物活性和独特的四环骨架结构，吸引了众多合成化学家的关注。目前有关Brazilin文献报道的合成该天然产物的化学方法主要有：Davis研究组于1993年发表在J. Org. Chem上的题为Enantiosective Synthesis of (+)-O-Trimethylsappanone B and (+)-O-Trimethylbrazilin的研究论文，实现了Brazilin三甲醚化衍生物首次不对称合成；Pettus 课题组于2005年发表在Org. Lett上的题为Synthesis of (±)-Brazilin Using IBX的研究论文，总共经过9步反应，以8.5%的总收率首次真正意义上完成了Brazilin消旋全合成；秦红波研究组于2013年发表在Tetrahedron Lett上的题为Total synthesis of (±)-brazilin and formal synthesis of (±)-brazilein, (±)-brazilide A using m-CPBA 的研究论文，用类似秦红波研究组构建四环骨架的方法完成了Brazilin的消旋全合成，总收率23%；⑤Jahng 等人于2014年发表在Tetrahedron: Asymmetry上的题为Enantioselective syntheses of (+)-and (-)-brazilin的研究论文，以9步反应完成Brazilin合成，然而其ee值较低，仅有63%。

仔细分析已知的合成路线，我们发现国内外许多科研工作者们利用了各种各样的的方法去合成目标分子，这些合成路线设计和方法，存在的问题主要包括：合成步骤较长，产率较低；只是消旋合成，ee值较低；合成策略单一，个别反应不易操作、试剂昂贵且毒性较大。对于(-)-Brazilin的不对称合成报道的很少。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有合成方法存在路线长，产率低，合成成本昂贵等问题，提供了一种天然产物(-)-Brazilin的新的合成方法。

为解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：一种(-)-Brazilin的合成方法，包括步骤：

步骤一，以四氢呋喃作为溶剂，碘作为引发剂，在45℃-55℃的条件下加热回流，将溶于四氢呋喃中的式1式4化合物-溴黎芦醚滴加到反应体系中与镁反应生成格式试剂即式2化合物；

步骤二，以式3化合物为初始原料，先在常温条件下溶于四氢呋喃中，再依次加碘化亚铜和氯化锂，将反应体系移至0℃冰水浴中；然后将式2化合物滴加到反应体系中，在氯化锂和碘化亚铜协同催化下格式试剂与卤代烃发生偶联反应，得到式4化合物；

步骤三，式4化合物溶于二氯甲烷中，在0℃条件下与二异丁基氢化铝进行酯还原到醇的反应，得到式5化合物；

步骤四，式5化合物与式6化合物溶于甲苯，加入三苯基膦后，移至0℃冰水浴中，然后加偶氮二甲酸二异丙酯，发生Mitsunobu Coupling Reaction（光延反应）得到式7化合物；

步骤五，式7化合物先溶解在叔丁醇和水中，反应体系移至0℃冰水浴中，然后依次加入铁***、碳酸钾、锇酸钾和配体(DHQ)₂PHAL，发生Sharpless AsymmetricDihydroxylation反应，（夏普莱斯不对称双羟化反应）得到式8化合物；

步骤六，将式8化合物溶于二氯甲烷，然后将反应体系移至0℃冰水浴中，然后依次加入N,N-二异丙基乙胺、二甲基亚砜和三氧化硫吡啶复合物，反应得到式9化合物；

步骤七，式9化合物先溶解于二氯甲烷中，然后加入三氟乙酸，发生双傅克烷基化反应，得到式10化合物；

步骤八，式10化合物溶于二氯甲烷中，然后将移至-78℃反应体系，然后加入三溴化硼，反应获得式11化合物；

反应式如下：

优选地，步骤一中，制作格式试剂的条件为：在常温充满氮气保护的三颈烧瓶中加入研磨好的镁条、以四氢呋喃作为溶剂，碘作为引发剂，在45℃的条件下将溶于四氢呋喃中的式1化合物缓慢滴加到反应体系中，反应0.5 h得到格式试剂即式2化合物。

步骤二为芳基格式试剂式2化合物和起始原料卤代烃式3化合物的偶联反应，其反应条件优选为：式2化合物缓慢滴加到反应体系中，加毕，1 h后移至室温反应2 h，加入适量的水淬灭，用乙酸乙酯萃取，减压浓缩，分离提纯得到式4化合物。

步骤三将酯还原为醇，优选地，该步骤式是：室温条件氮气保护下，式4化合物溶于的二氯甲烷中，将反应体系移至0℃冰水浴中，然后将二异丁基氢化铝缓慢滴加到反应体系中，反应1 h；加入甲醇，酒石酸钾钠淬灭，室温下搅拌1-2个小时分层后，用二氯甲烷萃取后，减压浓缩，分离提纯得到式5化合物。

步骤四为醚化，优选地，式5化合物与式6化合物发生Mitsunobu CouplingReaction条件为：室温条件氮气保护下，式5化合物与式6化合物溶于甲苯，加入三苯基膦后，移至0℃冰水浴中，然后在缓慢滴加加偶氮二甲酸二异丙酯，加毕，移至室温反应8 h，加水淬灭，用二氯甲烷萃取，减压浓缩，分离提纯得到式7化合物。

步骤五为不对成双羟基化反应，优选地，该步骤中发生Sharpless AsymmetricDihydroxylation反应条件为：室温条件氮气保护下，式8化合物先溶解在叔丁醇和水中并将反应体系置于0 ℃的冰水浴中，然后依次加入铁***、碳酸钾，锇酸钾和配体(DHQ)₂PHAL，反应7 h，用硫代硫酸钠饱和水溶液淬灭，二氯甲烷萃取，减压浓缩，分离提纯得到式8化合物。

步骤六是将式8化合物中的羟基氧化成醛，其优选的反应条件为：室温条件氮气保护下，式8化合物溶于二氯甲烷，然后将反应体系移至0℃冰水浴中，然后依次加入N,N-二异丙基乙胺、二甲基亚砜和三氧化硫吡啶复合物，反应4 h，加水淬灭，用二氯甲烷萃取，减压浓缩，分离提纯得到式9化合物。

步骤七是式9化合物发生双傅克烷基化构建四环骨架结构。式9化合物发生双傅克烷基化反应的条件为：室温条件氮气保护下，式9化合物先溶解二氯甲烷中，然后加入三氟乙酸，室温反应8 h，用二氯甲烷萃取，减压浓缩，分离提纯，得到化合物式10。

步骤八是将式10化合物脱甲基，优选的反应条件为：式10化合物溶于二氯甲烷中，然后移至-78℃反应体系，将溶于二氯化碳中的三溴化硼缓慢滴加到反应体系中，反应2 h，转移到室温反应12 h，加水淬灭，减压浓缩出去二氯甲烷，乙酸乙酯萃取，减压浓缩，分离提纯得到最终产物式11化合物。

本发明是以式2化合物为起始原料，通过Mitsunobu Coupling Reaction，Sharpless Asymmetric Dihydroxylation反应来构建连有羟基的手性碳原子，以及用双傅克烷基化一步反应来构建四环骨架作为合成过程中的关键反应步骤，最终以仅8步反应实现了天然产物(-)-Brazilin的不对称全合成。

本发明提供的整条路线的设计独特新颖，实现理论得到(-)-Brazilin单一选择性合成，其反应过程反应条件温和，简洁高效，副反应较少，操作简便，线性步骤少，适用于工业制备。总收率高达39%，ee值93.6%。

路线中利用的是常规的化学试剂，原料和试剂廉价易得，可大大降低合成成本。

综上所述，本发明所提供的天然产物(-)-Brazilin的合成方法，具有很好的普适性，可进一步用于巴西木素类及其类似物的合成，从而为药物化学研究和相关药物应用开发提供物质基础。

附图说明

图1是式4化合物的氢谱和碳谱数据；

图2是式5化合物的氢谱和碳谱数据；

图3是式7化合物的氢谱和碳谱数据；

图4是式8化合物的氢谱和碳谱数据；

图5是式9化合物的氢谱和碳谱数据；

图6是式10化合物的氢谱和碳谱数据；

图7是式11化合物的氢谱和碳谱数据。

具体实施方式

式2化合物的合成：

将250 mL三颈烧瓶抽真空充氮气保护，依次加入研磨好的镁条（2.06g, 84.64 mmol）、THF（40 mL）。开启搅拌，升温至45~55℃回流加入一粒碘变成红褐色溶液。将式1化合物（9.2g, 42.32mmol）溶解在26 mL四氢呋喃，然后在反应体系中缓慢滴加20滴，当反应体系溶液有红褐色变成黄色乳浊液直至变成白色溶液后继续缓慢滴，随着反应的进行，反应体系溶液会变成澄清透明的液体。加毕，反应0.5 h，得到式2化合物。

式4化合物的合成：

将500 mL的圆底烧瓶抽真空充氮气保护，依次加入式3化合物（5 .00g, 27.93 mmol）、THF（80 mL）、CuI（8.38 mmol, 1.60g）和LiCl（55.86 mmol, 2.37g），将反应体系至于0 ℃的冰水浴中。将反应得到式2化合物滴加到反应体系中，加毕，反应0.5 h，移至室温反应2h，TLC检测反应进程。反应完毕，加入适量的水，然后用乙酸乙酯（40 mL×3）萃取三次，合并有机相，饱和食盐水洗涤，无水硫酸钠干燥。抽滤，滤液减压浓缩，粗产物经硅胶柱分离纯化（洗脱剂为石油醚：乙酸乙酯 = 30：1）后得到式4化合物（5.39 g, 收率82%），无色油状液体。

图1是式4化合物的氢谱和碳谱数据，¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ 6.75 (d, J = 8.7Hz, 1H), 6.69 (dd, J = 6.3, 1.8 Hz, 2H), 6.17 (s, 1H), 5.43 (d, J = 1.4 Hz,1H), 3.80 (d, J = 2.5 Hz, 6H), 3.69 (s, 3H), 3.53 (s, 2H).¹³C NMR (400 MHz,CDCl₃) δ 168.94, 150.42, 149.13, 141.92, 132.75, 127.54, 122.59, 113.85,112.79, 57.40, 57.34, 53.41, 39.21。

式5化合物的合成：

将250 mL圆底烧瓶抽真空充氮气保护，依次加入式4化合物（2.16 g, 9.15 mmol）和46mL二氯甲烷，将反应体系至于0 ℃的冰水浴中。取二异丁基氢化铝（1 mol/L）15.3 mL，滴加到反应体系中，滴加完毕，TLC检测反应进程。反应完毕，缓慢滴加甲醇和饱和酒石酸钾钠溶液淬灭，反应体系逐渐变成胶装固体，剧烈搅拌1-2 h，当体系明显有分层现象时，用硅藻土过滤，加入适量水，然后用二氯甲烷（30mL×3）萃取三次，合并有机相，饱和食盐水洗涤，无水硫酸钠干燥。抽滤，滤液减压浓缩，粗产物经硅胶柱分离纯化（洗脱剂为石油醚：乙酸乙酯=5：1）后得到式5化合物（1.876 g），收率99%。

图2是式5化合物的氢谱和碳谱数据，¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ 6.58 (q, J =7.9 Hz, 3H), 4.95 (s, 1H), 4.70 (s, 1H), 3.84 (s, 2H), 3.64 (d, J = 2.9 Hz,6H), 3.48 (s, 1H), 3.16 (s, 2H).¹³C NMR (400 MHz, CDCl₃) δ 150.30, 150.02,148.90, 133.29, 122.52, 113.78, 112.78, 112.31, 66.18, 57.30, 57.21, 40.83。

式7化合物的合成：

将250 mL的圆底烧瓶抽真空充氮气保护，依次加入式5化合物（1.83 g, 8.79 mmol）、44 mL甲苯、式6化合物（1.20 g, 9.67 mmol）和三苯基膦（4.61 g, 17.59 mmol），将反应体系置于0 ℃的冰水浴中，开启搅拌。取偶氮二甲酸二异丙酯（3.56 g, 17.30 mmol），滴加完毕，移至室温反应8 h，TLC检测反应进程。反应完毕加入适量的水，然后用乙酸乙酯（40 mL×3）萃取三次，合并有机相，饱和食盐水洗涤，无水硫酸钠干燥。抽滤，滤液减压浓缩，粗产物经硅胶柱分离纯化（洗脱剂为石油醚：乙酸乙酯 = 30：1）后得到式7化合物（2.70 g, 收率98%），无色透明液体。

图3是式7化合物的氢谱和碳谱数据，¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ 7.16 (s, 1H),6.86 – 6.66 (m, 3H), 6.48 (dd, J = 7.7, 5.0 Hz, 3H), 5.21 (s, 1H), 5.05 (s,1H), 4.39 (s, 2H), 3.91 – 3.72 (m, 9H), 3.44 (s, 2H).¹³C NMR (400 MHz, CDCl₃)δ 162.41, 161.88, 161.57, 150.49, 149.36, 149.16, 148.30, 146.10, 145.51,132.87, 131.44, 122.62, 115.35, 113.74, 112.80, 108.62, 107.97, 102.88,71.58, 57.50, 57.35, 56.84, 41.25。

式8化合物的合成：

将250 mL圆底烧瓶抽真空充氮气保护，依次加入式7化合物（3 .00g, 9.55 mmol）、49mL水和49 mL叔丁醇，将反应体系置于0 ℃的冰水浴中。依次加入铁***（9.43 g, 28.65mmol）、碳酸钾（3.96 g, 28.65mmol）、锇酸钾（14.4 mg, 0.04 mmol）和配体(DHQ)₂PHAL（78mmg, 0.10 mmg）滴加到反应体系中，滴加完毕，反应7 h，TLC检测反应进程。反应完毕，用硫代硫酸钠淬灭，硅藻土过滤。然后用二氯甲烷（40mL×3）萃取三次，合并有机相，饱和食盐水洗涤，无水硫酸钠干燥。抽滤，滤液减压浓缩，粗产物经硅胶柱分离纯化（洗脱剂为石油醚：乙酸乙酯 =5：1）后得到式8化合物（3.032 g, 收率91%），无色透明液体。

图4是式8化合物的氢谱和碳谱数据，¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ 7.08 (s, 1H),6.67 (d, J = 5.8 Hz, 3H), 6.44 (dd, J = 12.3, 7.9 Hz, 3H), 3.85 – 3.61 (m,9H), 3.60 – 3.48 (m, 4H), 3.43 – 3.21 (m, 2H), 2.85 (d, J = 11.4 Hz, 2H).¹³CNMR (400 MHz, CDCl₃) δ 162.44, 161.20, 150.18, 149.29, 131.61, 130.21,124.05, 115.23, 112.65, 108.33, 108.27, 102.67, 75.99, 70.35, 67.22, 57.36,57.02, 56.81, 41.28。

式9化合物的合成：

将100 mL圆底烧瓶抽真空充氮气保护，依次加入式8化合物（1.07 g, 3.07 mmol）和15mL二氯甲烷，然后将反应体系移至0℃冰水浴中。然后依次加入二甲基亚砜（2.40 g, 30.7mmol）、N, N-二异丙基乙胺（3.97 g, 30.7 mmol）和三氧化硫吡啶复合物（1.941g, 9.21mmol），反应4 h，TLC检测反应进程，反应完毕，加适量的水。然后用二氯甲烷（40 mL×3）萃取三次，合并有机相，饱和食盐水洗涤，无水硫酸钠干燥。抽滤，滤液减压浓缩，粗产物经硅胶柱分离纯化（洗脱剂为石油醚：乙酸乙酯 =10：1）后得到式9化合物（1.02 g, 收率96%），浅黄色油状固体。

图5是式9化合物的氢谱和碳谱数据，¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ 9.82 (s, 1H),7.21 – 7.12 (m, 1H), 6.77 (d, J = 3.0 Hz, 3H), 6.58 – 6.51 (m, 1H), 6.49 –6.41 (m, 2H), 4.17 – 4.11 (m, 1H), 3.96 – 3.90 (m, 1H), 3.85 (s, 3H), 3.77(d, J = 2.5 Hz, 6H), 3.55 – 3.46 (m, 1H), 3.06 (s, 2H).¹³C NMR (400 MHz,CDCl₃) δ 202.84, 160.87, 159.26, 148.76, 148.21, 130.03, 126.31, 122.41,113.57, 111.09, 107.24, 106.57, 101.18, 70.31, 55.82, 55.29, 38.83。

式10化合物的合成：

将25 mL圆底烧瓶抽真空充氮气保护，依次加入式9化合物（0.14g, 0.40 mmol）、4 mL二氯甲烷和三氟乙酸（0.09g, 0.81mmol），开启搅拌，室温反应8 h，TLC检测反应进程。反应完毕，加适量的水。然后用二氯甲烷（10mL×3）萃取三次，合并有机相，饱和食盐水洗涤，无水硫酸钠干燥。抽滤，滤液减压浓缩，粗产物经硅胶柱分离纯化（洗脱剂为石油醚：乙酸乙酯=10：1）后得到式10化合物（0.112 g, 收率86%），白色粉末固体。

图6是式10化合物的氢谱和碳谱数据，¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ 6.96 (d, J =8.4 Hz, 1H), 6.49 (s, 1H), 6.42 (s, 1H), 6.33 (d, J = 8.3 Hz, 1H), 6.14 (s,1H), 3.76 (s, 1H), 3.71 (d, J = 11.2 Hz, 1H), 3.59 – 3.46 (m, 8H), 3.43 (s,3H), 2.87 (s, 1H), 2.57 (s, 1H).¹³C NMR (400 MHz, CDCl₃) δ 160.87, 155.96,150.27, 149.97, 137.92, 132.58, 116.22, 110.23, 109.50, 103.53, 71.67, 57.67,57.62, 56.82, 51.90, 43.19。

式11化合物的合成：

将25 mL圆底烧瓶抽真空充氮气保护，依次加入式10化合物（85 mg, 0.26 mmol）和5mL二氯甲烷，然后将反应体系转移至-78℃。取三溴化硼（326 mmg, 1.30mmol）溶于6.5 mL二氯甲烷后，缓慢滴加到反应体系中，加毕，反应2 h，移至室温反应12 h，TLC检测反应进程。反应完毕，加入适量的水淬灭，减压浓缩除去二氯甲烷，然后用乙酸乙酯（10mL×3）萃取三次，合并有机相，饱和食盐水洗涤，无水硫酸钠干燥。抽滤，滤液减压浓缩，粗产物经硅胶柱分离纯化（洗脱剂为石油醚：乙酸乙酯：二氯甲烷 =1.5：1：1）后得到式11化合物（48.5 mg,收率65%），红色固体。

图7是式11化合物的氢谱和碳谱数据，¹H NMR (400 MHz, CD₃OD) δ 7.25 – 7.13(m, 1H), 6.77 – 6.66 (m, 1H), 6.64 – 6.56 (m, 1H), 6.51 – 6.41 (m, 1H), 6.37– 6.20 (m, 1H), 4.04 – 3.83 (m, 2H), 3.80 – 3.62 (m, 1H), 3.40 – 3.21 (m,1H), 3.10 – 2.94 (m, 1H), 2.86 – 2.68 (m, 1H).¹³C NMR (400 MHz, CD₃OD) δ157.80, 155.64, 145.57, 145.25, 137.34, 132.18, 131.27, 115.50, 112.82,112.38, 109.90, 104.18, 77.99, 70.77, 50.96, 42.83。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。