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昆明植物所在帚状香茶菜新颖二萜二聚体研究中取得新进展

文章来源:植物化学与西部植物资源持续利用国家重点实验室  |  发布时间:2021-08-10  |  作者:李行任  |  浏览次数:  |  【打印】 【关闭

 

  结构新颖的天然产物一直以来都在药物发现中扮演着重要角色。但其在自然界中的含量通常比较低,存在着复杂结构及其构型难以确定和无法开展深入的生物活性研究的瓶颈问题。因此,如何利用合成手段,简洁、高效、大量地获得目标的新颖活性天然产物,是近年来天然产物化学研究领域的热点研究内容之一。 

  二萜二聚体,因其结构新颖复杂以及具有多样的生物活性,引起了化学合成和药理研究的极大关注。香茶菜属植物已被证明是二萜类化合物的宝库,已有超过1200余个二萜及其二聚体被报道,其中二聚体以对映-贝壳杉型为主中国科学院昆明植物研究所重要类群植物化学及功能研究团队普诺·白玛丹增研究组一直致力于香茶菜属植物中新颖二萜的研究,以及基于萜类先导化合物的发现与创新药物研发。 

  近十年来,研究组重点对香茶菜属形态特异种——帚状香茶菜Isodon scoparius)开展了系统性的研究,取得了系列创新性研究成果。近期,又从该种植物中发现了两个具有新颖6/6/10/66/6/6/6/6骨架的对映-克罗烷型二萜二聚体scospirosins AB(分别具有罕见的spirochromanspirolactone结构片段),后者对T淋巴细胞具有选择性免疫抑制活性(IC50 = 1.42 μMSI > 70.62)。这也是首次从香茶菜属植物中发现该类型二聚体。由于无法获得scospirosins AB的理想晶型,导致难以通过X-射线单晶衍射分析方法来确证其绝对构型;且由于化合物scospirosin B具有较好的选择性免疫抑制活性,需要更多样品开展更为深入的生物活性研究。 

  为解决以上难题,研究组对scospirosins AB开展了无保护的仿生合成研究,以该植物中高含量二萜isoscoparin P为手性原料,应用了三种绿色合成方法:a)通过neat hetero-Diels-Alder reaction获得单一非对映异构的二聚体,b)以sensitized photooxygenation氧化开环制备十元环大环内酯,c)以electrochemical oxidation直接进行烯丙位C-H氧化制备不饱和酮,最终分别以13%15%的总产率,共计6步反应,完成了二聚体scospirosins AB的克级合成(图1)。以上研究工作,不仅解决了该类复杂螺环二聚体结构确证的难题,同时为免疫抑制活性先导化合物的挖掘奠定了坚实的研究基础。 

  近日,相关研究成果以“Spiro ent-Clerodane Dimers: Discovery and Green Approaches for a Scalable Biomimetic Synthesis”为题,在Organic LettersSupplementary Cover Article形式(图2)发表(2021, 23, 5647–5651.)。李行任博士为第一作者,普诺·白玛丹增研究员为通讯作者。 

  该研究工作得到了科技部第二次青藏高原综合科学考察研究项目(2019QZKK0502)、NSFC-云南联合基金项目(U2002221)、国家自然科学基金(8167332981874298)、中科院西部之光、中科院创新团队(Pema-Tenzin Puno)和云南省杰出青年科学基金2019FJ002等项目的联合资助。 

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图1 新颖对映-克罗烷二萜二聚体scospirosins AB的发现和仿生合成 

 

图2 文章封面

(责任编辑:李雪)

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