选择性碳氢官能化助力复杂萜类全合成及化学生物学研究

发布日期:2021-04-05     浏览次数:次   

最近,我院张延东教授课题组在选择性碳氢官能化促进的天然产物全合成及化学生物学研究领域连续取得重要进展,相关成果分别以“Site-Specific Photochemical Desaturation Enables Divergent Syntheses of Illicium Sesquiterpenes”为题发表于《美国化学会志》(J. Am. Chem. Soc. 2021, 143, 3256),和以“Total Synthesis of Stemarene and Betaerene Diterpenoids: Divergent Ring-Formation Strategy and Late-Stage CH Functionalization”为题发表于《中国化学会·化学》(CCS ChemistryDOI10.31635/ccschem.021.202100821)。两篇论文均标注献礼厦门大学百年华诞!

近年来,碳氢官能化研究取得了一系列突破性的进展,然而其在复杂天然产物全合成中应用却较少。其挑战在于:复杂分子体系中往往存在大量化学环境相似的碳氢键,导致选择性碳氢官能化极具困难。张延东课题组针对生物活性突出、结构新颖复杂的萜类天然产物及少量生物碱,围绕复杂分子体系的选择性碳氢官能化这一科学问题,发展了新的碳氢官能化方法、主动设计分子微观构象、精细调控分子骨架立体电子效应,实现了碳氢官能化反应的化学、位置及立体选择性,实现了20余个复杂天然产物的高效合成,推进了相关新药发现。

八角属倍半萜具备优异的神经营养和修复活性,为神经退行性疾病的重要潜在药物。近期,该课题组通过发展光化学去饱和化反应的碳氢活化新策略,实现了5个八角属倍半萜的高效无保护基全合成,其中4个为首次全合成或者首次不对称全合成。只需13步便实现了Merrilactone A的克级不对称全合成,总产率大23%(前人31步,1.1%总产率)。并构筑了天然产物类似物库,开展了构效关系研究,发现了几个较天然产物活性更高的类似物,并首次报道该类化合物通过NGF非依赖方式发挥作用。该结果发表于《美国化学会志》。

此外,该课题组在半日花烷二萜的全合成领域也取得了重要突破。通过将光引发的自由基碳氢键官能化反应与多环体系的构象设计、立体电子效应调控紧密结合,实现了复杂环系中sp3碳氢键官能化的化学选择性、位置选择性和立体选择性,完成了4个半日花烷二萜分子的无保护基全合成,其中3个为首次全合成,并更正了2个天然产物分子结构。相关结果发表于CCS Chemistry

JACS工作是在张延东教授和医学院张云武教授的共同指导下完成,博士研究生沈洋、已毕业博士李林斌和医学院硕士研究生肖晓霞为共同第一作者,分别承担化学合成和神经生物学研究。CCS Chemistry研究工作在张延东教授指导下,已毕业博士陈仁治、博士生张锋和已毕业博士生华煜晖为共同第一作者,分别承担化学合成和理论计算工作。研究工作得到了国家自然科学基金委(22071205217721642157218721272194)和国家重点研发计划(2016YFC13059032018YFC2000400)的大力支持。

论文链接:JACShttps://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c00525

                    CCS Chemistryhttps://www.chinesechemsoc.org/doi/pdf/10.31635/ccschem.021.202100821

 

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