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昆明植物所在香茶菜屬植物新穎二萜的發(fā)現(xiàn)與仿生全合成研究中取得新進(jìn)展 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(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 | 發(fā)布時(shí)間：2022-11-04 | 作者:王彬 | 瀏覽次數(shù)： | 【打印】 【關(guān)閉】 螺[4.5]癸烷結(jié)構(gòu)片段廣泛分布于倍半萜、倍半萜二聚體、二萜、三萜、四環(huán)素類抗生素、生物堿等類型天然產(chǎn)物中。在合成此類天然產(chǎn)物的研究中，發(fā)展了許多構(gòu)建這一結(jié)構(gòu)片段的方法，包括Heck反應(yīng)、Diels-Alder反應(yīng)、克萊森重排以及Aldol縮合等反應(yīng)策略。香茶菜屬植物因富含結(jié)構(gòu)類型復(fù)雜多樣且活性顯著的二萜類化合物，成為了天然產(chǎn)物化學(xué)及相關(guān)研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)植物類群。在前期研究基礎(chǔ)之上，中國科學(xué)院昆明植物研究所重要類群植物化學(xué)及功能研究專題組從香格里拉地區(qū)所采集的類皺葉香茶菜[Isodon rugosiformis (Hand.-Mazz.) Hara]中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)骨架重排且具有螺[4.5]癸烷片段的松香烷二萜rugosiformisin A，并通過綜合利用核磁共振波譜和X-射線單晶衍射方法確定了其結(jié)構(gòu)及絕對構(gòu)型（圖1）。
圖1 Rugosiformisin A的發(fā)現(xiàn)及全合成研究 為了對該類型化合物后期開展深入的功能研究奠定物質(zhì)基礎(chǔ)，同時(shí)探討合成螺[4.5]癸烷片段的新方法，該專題組對其開展了仿生全合成研究。核心反應(yīng)策略包括銥催化的不對稱多烯環(huán)化以及半頻那醇重排反應(yīng)。以市售的3-甲氧基苯甲醛為起始原料，借助Erick M. Carreira課題組所發(fā)展的不對稱多烯環(huán)化策略，以4步反應(yīng)，35%的收率，得到了6/6/6并環(huán)中間體8。再經(jīng)過6步反應(yīng)實(shí)現(xiàn)了由8到半頻那醇重排前體12的構(gòu)建。雖然中間體12的結(jié)構(gòu)中存在兩個(gè)三級(jí)醇，但C-13處于雙烯丙位區(qū)域，因此C-13位碳正離子比C-9位碳正離子更穩(wěn)定。當(dāng)形成C-13位碳正離子，C-8/C-14雙鍵便可自發(fā)的遷移至C-13/C-14位置，從而在分子內(nèi)形成共軛二烯的結(jié)構(gòu)片段，再經(jīng)過進(jìn)一步的半頻那醇重排轉(zhuǎn)化為螺環(huán)化合物15。幸運(yùn)的是，在0.35當(dāng)量三氟化硼·乙醚的催化下，研究人員實(shí)現(xiàn)了由6/6/6并環(huán)中間體12到螺[4.5]癸烷中間體15的骨架重排過程。隨后經(jīng)過4步的后期官能團(tuán)化修飾，目標(biāo)分子rugosiformisin A的仿生全合成得以實(shí)現(xiàn)（15步）（圖2）。
圖2 Rugosiformisin A的仿生合成過程
圖3 文章封面 相關(guān)研究成果以Isolation and Bioinspired Total Synthesis of Rugosiformisin A, A Skeleton-Rearranged Abietane-Type Diterpenoid from Isodon rugosiformis為題，在Organic Letters以Supplementary Cover Article形式（圖3）發(fā)表（2022, on line, https://doi.org/10.1021/acs.orglett.2c02834）。王彬博士（合成）、蔣華夷博士（合成）、楊金博士（結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)與確證）為共同第一作者，普諾·白瑪?shù)ぴ鲅芯繂T和鄧軍研究員為共同通訊作者。 該研究工作得到了NSFC-云南聯(lián)合基金項(xiàng)目（U2002221）、科技部第二次青藏高原綜合科學(xué)考察研究項(xiàng)目（2019QZKK0502）、國家自然科學(xué)基金（81673329, 81874298, 21871278）、中科院交叉團(tuán)隊(duì)-重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室合作研究專項(xiàng)和云南省杰出青年科學(xué)基金（2019FJ002）等項(xiàng)目的聯(lián)合資助。 （責(zé)任編輯：李雪）
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