Кіріспе

1994 жылы Флорида мемлекеттік университетінде Роберт А. Холтон және оның тобы жариялаған Холтон Таксолының толық синтезі – Таксолды (жалпы атауы: паклитаксел) алғашқы толық синтездеу болып табылады. Холтон Таксолының толық синтезі – сызықтық синтездің көрнекті мысалы. Синтез коммерциялық түрде қолжетімді табиғи қосылыс – пачулен оксидінен басталады. Бұл эпоксид терпен пачулолынан және борнеолдан екі қадамда алынуы мүмкін. Реакция тізбегі де энантиоселективті, (−) пачулен оксидінен (+) Таксол немесе (−) борнеолдан (−) Таксол +47° (c=0,19 / MeOH) нақты бұрылумен синтездейді. Таксолға Холтон тізбегі басқа топтарға қарағанда салыстырмалы түрде қысқа (пачулен оксидінен бастап 46 сызықтық қадам). Бұған себебі, пачулен оксидінде Таксол ABCD сақиналық жүйесі үшін қажетті 20 көміртек атомының 15-і бар. Бұл синтез үшін қажетті басқа шикізаттарға 4-пентенал, m-хлорпероксибензой қышқылы, метилмагний бромиді және фосген жатады. Бұл тізбектегі екі маңызды химиялық өзгеріс – Чан қайта құрылуы және сульфонилоксазиридин энолатының тотығуы.

Ретросинтез

Taxol (51) Ojima лактамы 48-ді спирт 47-ге қосып алу арқылы қолжеткізуге болады деп жоспарланған. Таксольдің төрт сақинасының ішінде D сақинасы соңғы болып қалыптасты, бұл гидрокситосилат 38-дің қарапайым ішкімолекулалық SN2 реакциясының нәтижесі болды, оны гидроксикетон 27-ден синтездеуге болады. Алты мүшелі C сақинасы лактон 23-тің Дикман конденсациясы арқылы пайда болды, оны 15-карбонат эфирінің Чан қайта құрылуы арқылы алуға болады. 15-субстратты 6-кетоннан алуға болады, ал ол бірнеше тотығу және қайта құрылулардан кейін коммерциялық түрде қолжетімді 1-пачулен оксидінен алынуы мүмкін.

АВ сақина синтезі

1-схемада көрсетілгендей, синтездің алғашқы қадамдары Таксолдың бицикло[5.3.1]ундекандық AB сақина жүйесін жасады. Эпоксид 1-дің терт-бутил литиймен реакциясы қышқыл α-эпоксид протонын жойды, нәтижесінде жою реакциясы және эпоксид сақинасының бір мезгілде ашылуы арқылы аллиль спирті 2 алынды. Аллиль спирті терт-бутил гидропероксиді мен титан(IV) тетраизопропоксидін қолдану арқылы эпоксиалкоголь 3-ке дейін эпоксидтелді. Келесі реакцияда Льюис қышқылы – бор трифториді эпоксид сақинасының ашылуын катализдеді, содан кейін қаңқа қайта құрылды және қанықпаған диол 4 алу үшін жою реакциясы жүзеге асырылды. Жаңадан пайда болған гидроксил тобы триэтилсилил эфирі ретінде қорғалды (5). Метахлорпербензой қышқылымен және Льюис қышқылымен катализделген Гроб фрагментациясымен тандемдік эпоксидтеу кетон 6-ны берді, ол кейіннен үш қадамда 94% өнімділікпен терт-бутилдиметилсилил эфирі 7 ретінде қорғалды.

C сақинаны дайындау

2-схемада көрсетілгендей, келесі кезең С сақинасының қалыптасуына қажетті көміртек атомдарын қосуды қамтиды. Кетон 7 магний бромиді диизопропиламидімен өңделіп, 4-пентаналмен (8) альдольдық реакцияға түсті, нәтижесінде β-гидроксикетон 9 пайда болды. Гидроксил тобы асимметриялық карбонат эфирі ретінде қорғалды (10). Кетон 10 энолатының () камфорсульфонил оксазиридинмен (11) окистенуі α-гидроксикетон 12-ні берді. Кетондық топты 20 эквивалент натрий бис(2-метоксиэтокси)алюминий гидридімен (Қызыл АЛ) азайту триол 13-ті берді, ол дереу фосгенмен өңдеу арқылы карбонат 14-ке айналдырылды. 14 спиртінің Сверн окистенуі 15 кетонын берді. Келесі қадамда B және C сақиналары арасындағы соңғы көміртекті-көміртекті байланыс орнатылды. Бұл 15-тің литий тетраметилпиперидидін көмегімен Чан реорганизациясы арқылы α-гидроксилактон 16-ны 90% өнімділікпен алу арқылы жүзеге асырылды. Гидроксил тобын редуктивті түрде жою үшін самарий(II) йодиді қолданылды, нәтижесінде энол алынды, ал осы энолдың кремний диоксидіндегі хроматографиясы бөлінетін цис-17c (77%) және транс-17t (15%) диастереомерлерін берді, оларды калий трет-бутоксидімен өңдеу арқылы 17c-ге қайта айналдыруға болады. Таза 17c-ті литий тетраметилпиперидидімен және (±) камфорсульфонил оксазиридинмен өңдеуден бөлінетін α-гидроксикетондар 18c (88%) және 18t (8%) және қалпына келтірілген бастапқы материалдың бір бөлігі (3%) пайда болды. Таза кетон 18c-ті Қызыл АЛ-ді қолдану арқылы азайту, содан кейін сілтілік өңдеу эпимеризацияға алып келді, нәтижесінде қажетті транс-фузияланған диол 19 88% өнімділікпен алынды.

С сақинасының синтезі

3-схемада көрсетілгендей, 19 диол карбонат эфирі ретінде фосгенмен қорғалды (20). 20-ның терминалды алкен тобы озонды түсіру арқылы метил эфиріне айналдырылды, содан кейін калий перманганатымен тотықтырылды және диазометанмен этерификацияланды. Циклогексан С сақинасы 24 алу үшін лактон 23-тің литий диизопропиламидімен 78 °C температурада негіз ретінде Дикман конденсациясын қолдану арқылы сақина кеңейту жүзеге асырылды. 24-тің декарбоксилдеуі үшін гидроксил тобын 2-метокси-2-пропил (MOP) эфирі (25) ретінде қорғау қажет болды. Қорғаушы топ орналасқаннан кейін, диметилформамидтегі калий тиофенолатымен декарбоксилдеу арқылы қорғалған гидроксикетон 26 алынды. Келесі екі қадамда MOP қорғаушы тобы қышқыл жағдайында алынып тасталды және 27 спирті 28 бензилоксиметил эфирі ретінде қайта қорғалды. Кетон триметилсилил энол эфиріне 29 түрлендірілді, содан кейін ол хлорпербензой қышқылының көмегімен Руботтом тотығуында тотықтырылып, триметилсилил қорғалған ацилоин 30 алынды. Бұл кезеңде Таксол сақинасының соңғы жетіспейтін көміртек атомы кетон 30-ның Гринард реакциясында, метилмагний бромидінің 10 есе артығын қолдану арқылы енгізілді, нәтижесінде үшінші спирт 31 пайда болды. Бұл үшінші спиртті Burgess реагентімен (32) өңдеу 33 экзоциклді алкенді берді.

D сақинасын синтездеу және AB сақинасын өңдеу

Холтон таксолын синтездеудің осы бөлімінде (Схема 4) оксетан D сақинасы толықталды, ал B сақинасы қажетті топтармен функционалдыланды. Силил энол эфирі 33-тің фторсутек қышқылымен депротекциялаудан алынған 34-аллиль спирті пиридинде осмий тетроксидімен тотықтырылып, триол 35 алынды. Бастапқы гидроксил тобын қорғағаннан кейін, 36-дағы екінші гидроксил тобы p-толуолсульфонилхлоридті пайдалану арқылы жақсы кететін топқа айналдырылды. Триметилсилил эфирін депротекциялаудан кейін 37, тосилат 38-ге айналды, ол тосилаттың нуклеофилдік орынбасуы арқылы конфигурацияның инверсиясымен 39-оксетанға циклденді. Қалған қорғалмаған үшінші спирт ацилдендіріліп, триэтилсилил тобы алынып, аллиль спирті 41 алынды. Карбонат эфирі 78 °C температурада тетрагидрофурандағы фениллитиймен реакцияластырылып, 42-спиртіне дейін ыдыратылды. Қорғалмаған екінші спирт тетрапропиламмоний перрутенеті (TPAP) және N-метилморфолин N-оксиді (NMO) қолданылып кетон 43-қа тотықтырылды. Бұл кетон тетрагидрофурандағы калий трет-бутоксидімен төмен температурада депротондылып, одан әрі бензенселенин ангидридімен реакцияластырылып α-гидроксикетон 44 алынды. 44-ті калий трет-бутоксидімен өңдеу Lobry de Bruyn van Ekenstein қайта реттелуі арқылы α-гидроксикетон 45-тің түзілуіне әкелді. 45 субстраты кейіннен ацилденіп α-ацетоксикетон 46 алынды.

Құйрықты қосу

Синтездің соңғы кезеңдерінде (5-суреттеме) 46-дағы гидроксил тобынан қорғаныш алынып, 47-спирті алынды. 47-нің литий алкоксидінің Ожима лактамы 48-бен реакциясы 49-дағы тізбекті қосады. Фторсутек қышқылымен триэтилсилил эфирін депротекциялау және редукциялық жағдайда BOM тобын жою 46 қадамда (−) Таксоль 51-ді береді.

Прекурсор синтезі

Пачулен оксидін (1) терпен пачулолынан (52) қышқыл катализінде карбокациялардың тізбектелген қайта орналасуы арқылы, одан кейін Зайцев ережесі бойынша жою реакциясы нәтижесінде пачулен (53) алуға болады. Бұл қайта орналасудың қозғаушы күші – циклдық кернеуді азайту. 53-ті пероксиуксус қышқылымен эпоксидтеу пачулен оксидін (1) береді.