Totalsynthese von Callyspongiolid

Abstract

Im Rahmen der Totalsynthese des Naturstoffs Callyspongiolid wurde der Anwendungsbereich und die Limitierungen der Ringschluss-Alkinmetathese (RCAM) und relevanter Folgechemie untersucht. Callyspongiolid wurde im Jahr 2014 aus einem marinen Schwamm isoliert, welcher zur Gattung Callyspongia gehörte. Dieser Makrozyklus zeigte bemerkenswerte in vitro Zytotoxizität an menschlichen Lymphozyten und repräsentiert somit einen potentiellen Ansatzpunkt für die Entwicklung neuer Krebsmedikamente. Der Naturstoff kombiniert diese vielversprechende biologische Aktivität mit einem einzigartigen molekularen Aufbau. Aus diesen Gründen wurde ein Totalsynthese-Projekt begonnen, welches die ursprünglich vorgeschlagene Struktur bestätigen und gleichzeitig genügend Substanz für weitere biologische Untersuchungen liefern sollte. In einem ersten Anlauf zur Herstellung von Callyspongiolid wurde eine Abfolge aus trans-Hydrostannierung und Protodestannierung in einer späten Phase der Synthese als postmetathetische Transformation eingesetzt. Die Bestrebungen das anspruchsvolle E-Alken im Makrolakton durch diese formale semi-Reduktion zu etablieren, scheiterten jedoch letztendlich. Anschließend wurde eine zweite Route, basierend auf einer RCAM eines Alkinoat-Derivats, entwickelt. Diese neue Strategie zeichnete sich jedoch durch ein gewisses Riskio aus, da nur wenige Beispiele einer solchen RCAM mit einfachen Alkinoaten in der Literatur bekannt sind. Trotz dieser anfänglichen Bedenken konnte die geplante Alkinoat-Metathese in hoher Ausbeute durchgeführt werden, was die Leistungsfähigkeit moderner Alkinmetathese-Katalysatoren besonders hervorhebt. Ein weiterer Schlüsselschritt dieser Syntheseroute war die nachfolgende Z-selektive semi-Reduktion des entstandenen Alkins im Makrozyklus. Dies wurde durch eine optimierte Nickelborid-katalysierte Hydrierung bewerkstelligt, welche eine effiziente Reduktion erlaubte, während Alkene und Alkenyliodide toleriert wurden. Abschließend wurde die einzigartige Enin-Seitenkette mithilfe einer Sonogashira-Kreuzkupplung installiert, wodurch die Totalsynthese von Callyspongiolid in 4 % Gesamtausbeute über 20 Schritte in der längsten linearen Sequenz vollendet wurde. Die ursprünglich vorgeschlagene Struktur von Callyspongiolid wurde während des Projekts revidiert, sodass es sich beim synthetisierten Produkt um das Enantiomer des Naturstoffs handelte. Die beschriebene Synthese stellt das erste Beispiel einer RCAM eines hochkomplexen Alkinoats dar.