合成|Nobiletin及其脱甲基衍生物

引言

Nobiletin (1),从柑桔类水果中分离获得,该化合物具有多种生物学活性,如在细胞培养系统中通过cAMP依赖蛋白激酶A (PKA)/细胞外信号相关蛋白激酶(ERK)/cAMP反应元件结合蛋白(CREB)通路激活信号,包括培养的大鼠海马神经元、并可能成为新型抗痴呆药物的先导化合物。
天然获取的Nobiletin,售价高昂,ChromaDex报价为47300日元/5 mg
人工合成的,价格相对便宜,Wako报价为55000日元/500 mg,约为天然提取价格的百分之一
为了进一步降低该化合物的成本,作者开发了更为实用的大量制备Nobiletin (1)的方法,并且应用于该化合物部分去甲基衍生物的合成
该成果以Artical形式发表在OPRD
1
 逆合成分析
作者将Nobiletin (1)的进行逆合成解析如下图所示:
Nobiletin (1)的环可以在最后步骤,通过环化脱水生成
芳香二酮则可以由芳基乙酮3和苯并三唑酮4转化得到,该合成的关键在于多甲基醚苯乙酮3的制备
2
四甲氧基苯乙酮3的合成
由于合成的关键在于中间体3的制备,因此,作者首先研究该化合物的制备。
首先,以1,3,4,5-四甲氧基苯5为起始原料:
第一步,乙醚为溶剂,在三氯化铝存在下,底物5和乙酰氯发生Friedel-Crafts酰基化反应,该反应伴随着脱甲基化作用,生成苯乙酮6;接着,酚6在DMF中,碳酸钾存在下,与碘甲烷反应,进行O-甲基化,生成四甲氧基苯乙酮7
随后,作者尝试通过mCPBA氧化苯乙酮为相应的乙酸酯8,再进行水解,期望生成所需的酚9;遗憾的是,化合物9对氧气敏感,发生降解作用,无法获得所需酚化合物
因此,作者更换SeO2催化氧化方法,再在氩气保护下进行水解,两步反应以51%收率获得酚9;进一步地,氩气保护下与碘甲烷在丙酮中进行甲基化,生成五甲氧基苯10;最后,再次经过一个Friedel-Crafts酰基化反应,以及伴随的去甲基化,制备得到所需的苯乙酮3
该合成方案,虽然可以获得所需的苯乙酮3,但是我们也看到合成过程中,涉及到敏感的酚9,该化合物制备与使用过程需要控制严格无氧,一方面对操作要求高,另外也不利于稳定、大量制备,并且生成成本也会提高
所以,作者又进一步开发了改进合成:
此次,作者选择连更加便宜的三甲氧基苯11为合成的起始物,计划通过甲酰化和Baeyer-Viliger氧化生成酚羟基
在二氯甲烷中,四氯化钛作用下,三甲氧基苯11与氯甲氧基甲烷发生甲酰化反应,生成醛12
在Baeyer-Viliger氧化反应中,如果使用的是mCPBA或mCBA,则通常需要经过色谱柱进行纯化,以除去反应中的mCPBA或mCBA
在该反应过程中,作者采用催化量的SeO2和过氧化氢进行氧化反应,反应后只需要经过简单的溶液萃取,即可纯化得到乙酸酯13
乙酸酯13在三乙胺作用下,即可发生水解;随后与碘甲烷进行甲基化,转化得到连四甲氧基苯15
化合物15非常富电子,因此需要采取不同的甲酰化反应条件。作者采用类似Vilsmeier-Haack反应完成了甲酰化,随后依然在改进的Baeyer-Viliger氧化条件下,将醛转化为乙酸酯16
乙酸酯16依然通过三乙胺进行水解,得到酚17,接下来与碘甲烷进行甲基化,最后与乙酰氯发生Friedel-Crafts酰基化反应,以及伴随去甲基化,制备得到所需的苯乙酮3
采用该改进的合成策略,可以稳定地合成供应所需的中间体苯乙酮3
3

Nobiletin (1)的合成

苯并三唑化合物4可以由3,4-二甲氧基苯甲酸转化得到,这是一个稳定的酰基供体,用于目标化合物Nobiletin (1)的合成:
酰基苯并三唑是一个弱的亲核试剂,可以直接进行C-乙酰化加成。化合物34在四氢呋喃中,零度下与LHMDS作用,即可发生C-乙酰化加成,获得所需的二酮2
随后,在甲醇中使用三氟乙酸,二酮2将依次发生环化、脱水等过程,转化为目标化合物Nobiletin (1)。
USHIOchemix公司采用作者开发的方法,进行了百克规模的合成制备
4

Nobiletin去甲基衍生物

尽管已有一些黄酮类化合物在体内和体外均有有益作用,但使用标记合成化合物对膳食中黄酮类化合物的药效学研究却很少。由于Nobiletin具有显著的生理活性,因此,合成其类似衍生物,有助于进一步研究这些化合物的药效作用等。
作者首先进行了如下衍生物的制备:
以苄氧基醚22为底物,可以转化得到相应的黄酮24;最后,通过巯基乙烷和三氯化铝脱去苄,即可获得衍生物26
同样的,Nobiletin1在巯基乙烷和三氯化铝作用下,也会选择性地脱去一个甲基,得到酚酮27
化合物3可以转化为苄醚30,随后通过一系列官能团的转化,制备7-去甲基Nobiletin衍生物
作者最终制备了四个Nobiletin的衍生物

评述

经过作者的努力,最终实现了黄酮类化合物1的百克合成,并且还将该方法用于一系列衍生物的制备中,这些化合物将用于进一步的药理活性研究

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