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普諾·白瑪?shù)ぴ鲅芯拷M發(fā)現(xiàn)五味子降三萜中的非簡并激子耦合(NDEC)現(xiàn)象

文章來源:植物化學(xué)與西部植物資源持續(xù)利用國家重點實驗室  |  發(fā)布時間:2018-03-05  |  作者:胡坤  |  瀏覽次數(shù):  |  【打印】 【關(guān)閉

 

  五味子降三萜(SchinortriterpenoidsSNTs)為五味子科植物特有的次生代謝產(chǎn)物,因其結(jié)構(gòu)復(fù)雜且骨架類型豐富,在近十年來,該類化合物引起了國內(nèi)外天然產(chǎn)物化學(xué)、有機(jī)合成及量子化學(xué)研究者的極大興趣。 

  普諾·白瑪?shù)ぴ鲅芯拷M對于采于怒江狹葉五味子的研究始于2008年,至此已從中發(fā)現(xiàn)一系列結(jié)構(gòu)新穎的五味子降三萜類化合物,如schilancidilactones AB (Tetrahedron Lett. 2009, 50, 5962-5964), schilancitrilactones A-C (Org. Lett. 2012, 14, 1286-1289),lancolides A-D (Org. Lett. 2013, 15, 5068-5071)lancifonins E F (Org. Lett. 2014, 16, 1370-1373),以及lancolide E (Org. Lett. 2016, 18, 100-103)。在對該種植物五味子降三萜的進(jìn)一步研究中,基于課題組長期所建立的五味子降三萜類化合物庫及LC-UV指導(dǎo)分離的策略,從中又發(fā)現(xiàn)了10個具有Lancischiartanes骨架的五味子降三萜(1-10),其中,化合物1為首個3-Norlancischiartane-typeSNTs,且C-1C-10位發(fā)生了構(gòu)型翻轉(zhuǎn);運用量子化學(xué)化學(xué)位移計算,研究組糾正了臺灣學(xué)者沈雅敬教授報道的arisanlactone AJ. Nat. Prod. 2010, 73, 1228-1233.)結(jié)構(gòu)中側(cè)鏈C-13C-17以及C-20位的構(gòu)型(2),并通過單晶X衍射方法進(jìn)一步證實了該結(jié)論。 

  因所發(fā)現(xiàn)的該類化合物側(cè)鏈具有α,β,γ,δ-不飽和-γ-內(nèi)酯發(fā)色團(tuán),且與C-20手性中心相鄰,因而以往常所采用的電子圓二色譜(ECD)經(jīng)驗規(guī)則來確定C-20位絕對構(gòu)型,即當(dāng)ECD圖譜在275 nm附近為正Cotton效應(yīng)時,C-20位為S構(gòu)型,負(fù)Cotton則為R構(gòu)型。絕大部分五味子降三萜均適用于該經(jīng)驗規(guī)則,而在此研究中少部分化合物(6-8則在275 nm附近呈現(xiàn)出異常的Cotton效應(yīng)。研究組通過單晶衍射及ECD計算證實了化合物6-8C-20位為S構(gòu)型,并推測在化合物6-8中,由于B環(huán)出現(xiàn)了α,β-不飽和-γ-內(nèi)酯發(fā)色團(tuán)并與側(cè)鏈發(fā)色團(tuán)發(fā)生相互作用,從而產(chǎn)生了異常的ECD圖譜。研究組選取化合物7,通過躍遷分析、分子軌道分析、相差圖譜(Difference spectrum)分析等方法,證實了其B環(huán)發(fā)色團(tuán)與側(cè)鏈發(fā)色團(tuán)之間存在非簡并激子耦合作用(Nondegenerate exciton coupling,NDEC),從而導(dǎo)致了ECD圖譜Cotton效應(yīng)的異常。 

  電子圓二色譜無疑是天然產(chǎn)物絕對構(gòu)型確定的重要手段,同時,其不合理使用,如簡單地通過經(jīng)驗比較而忽略分子本身的復(fù)雜性(如發(fā)色團(tuán)間的相互作用、構(gòu)象的復(fù)雜性以及官能團(tuán)取代等),往往導(dǎo)致得出錯誤結(jié)論。ECD經(jīng)驗規(guī)則往往只適用于簡單的分子體系,且其普遍適用性受到很多因素的影響,如此研究中所涉及的NDEC以及烯丙位取代等,而這些因素常常又被簡單忽略??梢哉f,ECD圖譜經(jīng)驗對比是構(gòu)型鑒定錯誤的重要原因。天然產(chǎn)物中的多發(fā)色團(tuán)現(xiàn)象尤為普遍,因而,在以上研究的基礎(chǔ)上,本課題組正在對五味子科植物中較為常見的一類環(huán)阿爾廷型三萜,即3,4:9,10-disecocycloartanes的結(jié)構(gòu)進(jìn)行重新驗證,該類結(jié)構(gòu)普遍存在多個發(fā)色團(tuán),且多使用ECD經(jīng)驗規(guī)則確定C-22位構(gòu)型,然而所使用的經(jīng)驗規(guī)則極不統(tǒng)一,甚至相互矛盾,發(fā)色團(tuán)之間的相互作用大都被忽略。綜上,此研究強調(diào)了,對于復(fù)雜天然產(chǎn)物的構(gòu)型確證,應(yīng)盡量使用多種手段,考慮多因素,應(yīng)避免僅僅依靠經(jīng)驗規(guī)則。 

  以上研究的部分結(jié)果以“Schinortriterpenoids with Identical Configuration but Distinct ECD Spectra Generated by Nondegenerate Exciton Coupling”為題發(fā)表于Organic Letters雜志(DOI: 10.1021/acs.orglett.8b00149;),石一鳴博士和胡坤博士研究生為該論文的并列第一作者,同時該工作得到了意大利比薩大學(xué)Gennaro Pescitelli教授的極大支持與幫助。該研究得到國家自然科學(xué)基金項目(81373290,2132220481673329)的支持。 

    文章鏈接

 

-1 狹葉五味子中發(fā)現(xiàn)了10LancischiartanesSNTsNDEC現(xiàn)象

  (責(zé)任編輯:李雪)


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