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我校李闯创课题组在《化学科学》发表天然药物全合成重要进展

近期,我校化学系副教授李闯创课题组在具有复杂多环、多甲基间苯三酚类活性天然产物全合成研究中取得重要进展。李闯创课题组开发出一条高效简洁的合成新策略,只需5-7步即可完成具有挑战性较大的、优良抗菌活性天然产物Myrtucommuacetalone,Myrtucommuacetalone B和Callistrilones A、C、D、E的国际上首次不对称全合成。这一工作系列成果近期发表于国际顶尖《化学科学》期刊(Chem. Sci. 2017, Advance Article)。

天然产物及其衍生物一直以来都是创新药物的主要来源,也是生物医学研究的重要工具分子。目前有近乎60%的临床应用药物都直接或间接来源于天然产物。但由于天然产物来源十分有限,以至于很难满足各种研究的需要。因此,开展活性天然产物的全合成研究不仅对我国中药现代化的深入开展至关重要,而且对我国创新药物的实践具有重要的战略意义。李闯创课题组一直致力于复杂活性天然产物的全合成研究,围绕有机合成化学中的基础性科学问题,探索和发展原创性的方法学(Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 11051; Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54, 1745)来进行复杂活性天然产物分子的全合成(Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52, 620; J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 13610; Org. Lett. 2016, 18, 4932; Org. Lett. 2017, 19, 2742; Org. Lett. 2017, 19, 4612; Chem. Sci. 2017, 8, 4961)。至今,李闯创课题组已完成20多例复杂天然产物分子的首次全合成(代表性分子如上图所示)。此外,课题组以生物活性天然产物合成为中心,以药物研发为导向,充分发展和应用现代有机合成新策略及新技术,来快速、高效以及多样性的构建天然产物库,从中发现新的药物分子或先导化合物。


间苯三酚类家族天然产物Myrtucommuacetalone,Myrtucommuacetalone B和Callistrilones A、C、D、E是从桃金娘科和藤黄科分离得到(代表性分子如下图所示),具有优秀的抗菌活性、抗肿瘤、抗氧化等活性,如化合物Callistrilone A具有抑制革兰阳性菌活性(MIC 16-32 μg/mL)。上述6个天然产物全合成的难度相当大:如何立体选择性、区域选择性、以及高对映选择性的合成多环体系,具有很大的合成挑战性。由于这些多甲基间苯三酚类家族天然产物来源十分有限,难以满足各种研究需要,为此,开发一条高效简洁的合成方案,对上述天然产物进行抗菌活性测试,并通过结构修饰合成其类似物,寻找高效低毒的、具有自主知识产权的药物先导化合物,将具有非常重要的学术与社会意义,同时也蕴藏着巨大的商机。

最近,李闯创课题组开发了一条高效简洁的合成新策略,由便宜的、商业可得的原料出发,利用新开发的高対映选择性的傅克类型迈克加成反应,快速构建具有较大合成挑战性的间苯三酚二聚体,在此基础之上,利用新开发的迈克缩酮串联增环反应,立体选择性、区域选择性合成6∕6桥环和6∕5并环笼状三元环核心骨架,只需7步,即可首次完成Myrtucommuacetalone和Myrtucommuacetalone B的不对称全合成(对映选择性大于99%),它们的总产率高达31.0%,并确定了Myrtucommuacetalone的绝对构型。此外,利用氧化[3+2]环化反应,立体选择性、区域选择性合成6-5-6三环核心骨架,只需5-6步,即可首次完成Callistrilones A、C、D、E的不对称全合成(对映选择性大于99%),它们的总产率高达12.7-24.9%。以上分子的合成都没有使用任何保护基。此外,课题组对上述不对称合成的6个天然产物进行了抗菌活性实验,发现其中化合物Callistrilone E对耐药型的革兰氏阳性菌(如MRSA, VISA 和 VRE)抑制作用(0.25-2 μg/mL)强于万古霉素(2-8 μg/mL),具有成为新一代高效低毒的抗菌药物的潜力,相关工作已申请专利。以上研究为后继开展拥有自主知识产权的抗菌创新药物的进一步药物学研究奠定了基础。该工作近期发表于国际顶尖化学科学期刊(Chem. Sci. 2017, Advance Article)。


李闯创课题组联合培养博士生程民井为论文的第一作者,博士生曹佳青、胡利军与胡亚剑,研究生钟李平,博士后侯宝龙等也做出重要贡献,上述天然产物的全合成研究由我校李闯创课题组完成,天然产物的分离研究由暨南大学叶文才教授课题组合作完成。李闯创为第一通讯作者,叶文才、王磊为共同通讯作者。此项研究得到了广东省百千万工程领军人才计划、深圳科创委等支持。


原文链接:http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2017/sc/c7sc04672c#!divAbstract

课题组主页:http://li.chem.sustc.edu.cn/

供稿:化学系

主图设计:丘妍、刘春辰