Contributor(s): Erick M. Carreira, Michael Schneider
Schneider F, Samarin K, Zanella S, Gaich T.
University of Konstanz, Germany
Total Synthesis of the Complex Taxane Diterpene Canataxpropellane
Science 2020; 367: 676-681
Significance
(–)-Canataxpropellane is a taxane diterpenoid that was isolated from Taxus canadensis. Gaich and co-workers report the total synthesis of this structurally complex natural product. Key to the synthesis is an intramolecular [2+2] cycloaddition that forms the fully substituted cyclobutane.
Comment
Cyclobutane E was assembled in two steps from A and B through Diels–Alder cycloaddition and intramolecular [2+2] cycloaddition. 1O2 cycloaddition of F followed by reductive O–O bond cleavage gave H. Oxidation of diol L and pinacol coupling completed the carbon skeleton.
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原文解读
BY 张旌扬 | 美国伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校
Canataxpropellane是一类结构复杂的紫杉烷类二萜，与著名的紫杉醇分子在结构上有紧密联系，并具有更高的的结构复杂度。Canataxpropellane含有2个螺旋桨烷的子结构和12个连续的手性中心，包括5个连续的手性四级碳。同时，分子具有高度氧化态。基于这些结构特点，作者进行了如下的逆合成分析（图1）。
图1 逆合成分析
在具体的合成工作中（图2），化合物7在碱的作用下原位形成化合物5并与化合物6进行环加成。之后进行关键的光催化的[2+2]环加成反应，顺利构建了分子的全碳环丁烷骨架。进行结构调整后与三线态氧发生环加成得到化合物9。这一分子再经结构调整，Swern氧化后进行频哪醇偶联得到中间体化合物11，最后调整保护基完成了canataxpropellane的全合成。
图2 Canataxpropellane的合成
作者随后研究发现，通过在第一步中使用手性氯硅烷作为保护基，可以实现立体选择性的[4+2]环加成，再按照上述步骤即可实现(–)-canataxpropellane的合成。
总结与评述
Tanja Gaich教授课题组实现了(–)-canataxpropellane的全合成。从易得的原料出发，先构建了 (–)-canataxpropellane的核心骨架，再进行结构上的调整，从而完成整个分子的合成。
这一工作再次让我们看到了环加成反应在构建复杂环系中的重大潜力。文章中共使用了三次环加成反应，前两次用于构建分子的核心的骨架（7-3），与氧气分子的环加成则对底物进行了官能化（8-9）。
除此之外，这一文章本身也是非常好的学习材料。文章的SI极其详细，对工作进行中遇到许多的问题都进行了讨论，比如操作的方式与时间、保护基的选取等。不仅讨论了合成中“什么条件可以”，还说明了“什么条件不行”和“为什么不行”，让人对很多反应产生了更深的理解。
参考文献:
1. Carreira, E. M.; Schneider, M., Synthesis of (–)-Canataxpropellane. Synfacts 2020, 16 (05), 0493.
2. Schneider, F.; Samarin, K.; Zanella, S.; Gaich, T., Total synthesis of the complex taxane diterpene canataxpropellane. Science 2020, 367 (6478), 676.
