《昆明植物所在三尖杉生物碱催化不对称全合成研究中取得新进展》

  • 来源专题:生物育种
  • 编译者: 季雪婧
  •     三尖杉生物碱因其多环复杂化学结构,特别是含叔碳和氮杂季碳两个相邻手性中心等合成挑战性,及重要抗癌生物活性,一直成为国际研究热点。目前该类生物碱全合成研究文献中,消旋体的合成研究占多数,而为数有限的不对称合成中仍多依赖于手性原料,故发展催化不对称的全合成新策略、新方法对解决来源受限的重要植物天然产物—三尖杉生物碱全合成具有重要意义。最近,中国科学院昆明植物研究所杨玉荣研究组率先实现了结构新颖的三尖杉生物碱(-)-Cephalotine A的首次不对称全合成。该天然产物在2016年由中国科学院昆明植物所蔡祥海等人分离报道。针对结构复杂性,杨玉荣等人大胆设计新颖的合成策略,利用Carreria不对称Ir/amine 双元催化构建两个连续的叔碳手性中心,随后将Chang等人最近发现的三价Ir催化的碳氢胺化反应成功运用到三尖杉碱的氮杂季碳的构建,最后,采用二碘化钐介导的自由基环化,立体选择性完成了最后环系构建。由于合成策略的新颖性,特别是第一次实现了将三价Ir催化的碳氢胺化反应运用到复杂天然产物全合成中,该合成工作被著名期刊美国《有机快报》主编Marisa C. Kozlowski教授推荐为免费封面文章,2023年10月20出版发行在41期的卷首文章(Organic Letters  2023, 25, 41, 7459-7463)。

相关报告
  • 《上海有机所在催化不对称合成笼手性碳硼烷研究中取得进展》

    • 来源专题:中国科学院亮点监测
    • 编译者:yanyf@mail.las.ac.cn
    • 发布时间:2018-07-30
    •         过渡金属催化的不对称反应对于大量合成手性化合物以适应医药界对于手性药物日益增长的需要具有重要意义。近几十年来,出现了大量优秀的不对称反应用于合成手性分子,然而目前尚未有有效的方法应用到笼手性碳硼烷领域。十二顶点碳硼烷是由两个CH和十个BH顶点组成的笼状分子,被视为苯的三维类似物,具有σ芳香性及很好的化学稳定性,在生物医药(硼中子俘获疗法试剂)、有机光电材料、金属有机催化剂等领域有着重要的用途。然而由于不对称合成手段的缺乏,在硼笼上实现手性的研究尚处于简单手性拆分的初级阶段,大大限制了其应用于药物化学、材料化学及不对称催化等“手性”在分子设计中占有重要地位的领域。邻-碳硼烷的CH和BH位点分别位于高度对称的二十面体的十二个顶点,而取代基的引入可以降低分子的对称性,从而在硼笼上引进手性要素。例如,在1-位取代的邻碳硼烷4-或5-位再进行官能团化即可构建手性分子(图1)。   中国科学院上海有机化学研究所沪港化学合成联合实验室谢作伟课题组一直致力于发展过渡金属催化选择性碳硼烷BH位点官能团化方法。在前期发展的钯催化分子内B−H键芳基化工作基础上(J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 3502),通过手性拆分及衍生化确定了一对邻-碳硼烷分子内4/5-位B−H键选择性芳基化产物的绝对立体构型。并利用手性单膦配体(R)-BI-DIME首次实现了碳硼烷笼手性化合物的高效不对称合成,以最高可达96% ee的对映选择性高效构建含有新型手性硼笼骨架的分子内B−H键芳基化-环化产物(J. Am. Chem. Soc. 2018, DOI: 10.1021/jacs.8b01754)(图2)。DFT计算表明在手性催化剂金属中心对邻-碳硼烷不对称B−H亲电取代的关键反应步骤中,S-与R-构型过渡态在能量上有2.0 kcal/mol的差值,在机理上进一步验证了催化过程的立体选择性。以此为基础,关于手性硼笼分子的设计研究将开启碳硼烷化学研究的全新领域。该工作被JACS Spotlights 以Direct Chiral-at-Cage Carborane Construction 为题作了亮点介绍。   上述研究工作在谢作伟和副研究员邱早早共同指导下完成,期间得到了研究员唐勇、游书力和汤文军的大力支持和帮助,是沪、港两地科研人员跨领域积极合作的代表性工作。该研究得到了国家自然科学基金委、中国科学院-香港裘槎基金会联合项目和国家自然科学基金委-香港研究资助局联合项目的资助。
  • 《抗植物病毒先导化合物研究中取得新进展》

    • 编译者:季雪婧
    • 发布时间:2024-10-29
    •     植物在长期进化过程中,形成了针对害虫和病原微生物的防御体系,探索其化学本质,就有可能发现和研制出靶点更加精准、高效、无毒副作用的先导化合物和新型绿色农药。中国科学院昆明植物研究所郝小江研究员带领的研究团队,20余年来,一直从事具有化学防御功能的植物天然产物的发现及其作用机制研究。     孕甾烷C21甾体是该专题组首次发现的抗烟草花叶病毒(TMV)先导化合物(PNAS,2007,104 (19),8083–8088)。然而,孕甾烷C21甾体的结构修饰以及修饰后化合物的结构-活性关系(SAR)及作用机制尚未得到评估。为此,该研究设计并合成了一系列glaucogenin A和C衍生物。活性测定显示,大多数新设计的衍生物其抗病毒活性以钝化为主,其钝化活性显著优于一线农药宁南霉素。SAR分析进一步揭示了3位的取代以及C-5/C-6和C-13/C-18的双键对于维持高抗TMV活性至关重要。此外,这些衍生物不仅降低了TMV外壳蛋白?(TMV-CP)?基因转录和TMV-CP蛋白表达水平,还下调了热休克蛋白NtHsp70-1和NtHsp70-061的表达。随后的分子对接实验表明,衍生物还可与TMV外壳蛋白相互作用,干扰病毒组装。该项研究阐明了孕甾烷C21甾体抗烟草花叶病毒功能是以钝化为主,并可通过多种途径发挥其抗TMV功能。其结果为靶标寻找,以及设计、合成新的候选农药奠定了基础。     目前,研究成果以Design,?Synthesis,?Anti-TMV?Activity,?and?Structure?Activity Relationships?of?Seco-pregnane?C21?Steroids?and?Their?Derivatives为题以封面文章形式发表在Journal of Agriculture and Food Chemistry。专题组毕业的博士生晏英(现为贵州医科大学副教授)以及贵州医科大学的唐攀为共同第一作者,中国科学院昆明植物研究所郝小江研究员、邸迎彤研究员、贵州医科大学汤磊教授为共同通讯作者。