复杂聚酮天然产物仿生合成领域取得进展

阳光一点

　　卡杀菌素家族（lankacidins）是上世纪六十年代到七十年代先后从紫黑链霉菌（Streptomycesvioaceoniger）、灰褐链霉菌（Streptomycesgriseofuscus）、娄彻氏链霉菌旋卷变种（Streptomycesrocheivar.volubilis）的发酵液中分离出的一类具有十七元大环内酯结构的聚酮肽杂合类抗生素。生物活性测试表明，该家族天然产物对若干革兰氏阳性菌具有生长抑制作用，还具有较强的体内抗肿瘤活性，其作用机制近期被证明与抗微管类药物紫杉醇相似。LankacidinA（药用名sedecamycin，西地霉素）已被广泛用于猪密螺旋体痢疾（Swinedysentery，SD）的预防和治疗。该家族天然产物对布氏锥虫（Trypanosomabrucei）和伯氏疏螺旋体（Borreliaburgdorferi）有杀灭作用，有望在非洲锥虫病（HumanAfricantrypanosomiasis）与莱姆病（Lymedisease）等人畜共患寄生虫病的防治中得到应用。兰卡杀菌素广泛而重要的生理活性使其可能成为新一代的抗生素。
       兰卡杀菌素家族天然产物可通过生物发酵获得，但由于其化学结构对酸碱较为敏感，限制了基于后期化学衍生化的半合成策略的实施，难以深入开展构效关系研究。因此，发展高效的合成路线显得尤为重要。多年以来，国际上多个研究组致力于lankacidins的合成研究，Kende小组于1993年首次实现了lankacidinC的全合成，路线冗长（线性最长34步，总46步），2000年Williams小组完成了脱羧家族成员lankacyclinol的全合成（线性最长25步，总39步）。
       中国科学院上海有机化学研究所天然产物有机合成化学院重点实验室洪然课题组，完成了兰卡杀菌素家族lankacidinol和lankacyclinol的仿生全合成。研究团队受到生物合成路径中独特的大环构建策略的启发，针对现有化学合成策略中C3羰基的氧化态调整及保护基操作过于繁琐的问题，采取了预置C3和C18位氧化态以及氮原子取代基的Mannich大环环化策略，设计使用四个从商品化原料出发可快速大量获得的手性模块，通过可靠的六步反应，克级规模地制备了长链亚胺前体。在前期分子间模型反应探索的最优条件下，该化合物在非极性溶剂中建立热解平衡，产生的N-酰基共轭亚胺中间体被长链碳端的b-酮基-d-戊内酯结构单元捕获，立体选择性地形成目标分子核心结构的C2-C18键。


       通过细心地优化脱除硅基保护基条件，可以选择性地合成两个天然产物，并在此过程中首次发现了lankacidinol在酸性条件下C7-OH的立体选择性1，5-转位平衡现象。该仿生合成工作的完成为进一步探索lankacidin家族天然产物的生物合成机制和构效关系提供了有力支持。研究成果近日发表在JACS上，研究工作得到国家自然科学基金委、上海市科委、中科院前沿科学重点研究项目和中科院战略性先导科技专项（B类）的支持。