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近日，中國(guó)科學(xué)院院士、中科院上海有機(jī)所研究員俞飚課題組在《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》發(fā)表論文，報(bào)道對(duì)結(jié)構(gòu)獨(dú)特的環(huán)狀海星皂甙的首次合成。通過(guò)化學(xué)方法合成海洋動(dòng)物來(lái)源皂甙分子，對(duì)深入開(kāi)展結(jié)構(gòu)—活性關(guān)系和藥理研究具有重要意義。

海星是行動(dòng)緩慢的低等動(dòng)物，為了對(duì)付捕食者和病原菌，它進(jìn)化出獨(dú)特的次級(jí)代謝產(chǎn)物。其中，最大數(shù)量的是結(jié)構(gòu)多樣的皂甙類(lèi)化合物。迄今，已有超過(guò)500個(gè)海星皂甙分子被分離鑒定，根據(jù)結(jié)構(gòu)，它們中的絕大部分可歸于海星型皂甙和多羥基海星皂甙兩大類(lèi)。它們的首次合成已由俞飚課題組在前期報(bào)道。

“這些天然分子表現(xiàn)出許多生理活性，如抗菌、抗炎、抗腫瘤等，但由于樣品獲得困難，無(wú)法深入開(kāi)展結(jié)構(gòu)—活性關(guān)系和藥理研究。”俞飚告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》，“因此，化學(xué)合成這些分子具有現(xiàn)實(shí)意義。”

環(huán)狀海星皂甙是一類(lèi)罕見(jiàn)的海星皂甙，目前僅有9個(gè)成員被鑒定。在化學(xué)結(jié)構(gòu)上，環(huán)狀海星皂甙具有獨(dú)特的16元大環(huán)結(jié)構(gòu)，由剛性的甾體骨架和擁擠的三糖鏈通過(guò)糖苷鍵和醚鍵構(gòu)成。

“這在天然產(chǎn)物中沒(méi)有它例，對(duì)于化學(xué)合成來(lái)說(shuō)，具有巨大的挑戰(zhàn)性。” 俞飚說(shuō)。

“受角甲基1,3-直立相互作用影響，甾環(huán)上C6β位羥基與糖單元C6位的醚化反應(yīng)十分困難。”該論文第一作者、中科院上海有機(jī)所副研究員朱大鵬對(duì)《中國(guó)科學(xué)報(bào)》說(shuō)，“而且，該位的烯丙醚結(jié)構(gòu)對(duì)酸不穩(wěn)定，易消除生成共軛二烯結(jié)構(gòu)。”

為解決這些問(wèn)題，俞飚課題組對(duì)環(huán)狀海星皂甙的全合成進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)15年的研究。他們探索了多種合成策略，包括甾環(huán)C6β位羥基與糖單元的直接烷基化和三糖前體的親電環(huán)化等，但都無(wú)功而返。

“最后，通過(guò)自主發(fā)明的一價(jià)金催化糖苷化反應(yīng)構(gòu)建了挑戰(zhàn)性的高張力大環(huán)結(jié)構(gòu)。”朱大鵬說(shuō)，“我們采用從頭(de novo)合成，現(xiàn)場(chǎng)構(gòu)建了甾環(huán)C6β位醚鍵連接的糖單元;并將烯基糖作為吡喃糖前體，以增加環(huán)化糖苷化反應(yīng)中受體的活性。”

由于采用從頭合成和半合成糖基單元，該團(tuán)隊(duì)完成了三個(gè)天然含量較高的環(huán)狀海星皂甙(Sepositoside A、Luzonicoside A和D )的合成。

“這種創(chuàng)新的合成思路可以用于發(fā)散性合成含不同糖基的環(huán)狀海星皂甙同系物。”俞飚說(shuō)。“也為實(shí)現(xiàn)目前難以合成的其它糖綴天然產(chǎn)物提供了借鑒。”(作者：張雙虎 黃辛)