植物是天然的化學反應器,可利用有限的生源砌塊高效合成結構復雜多樣的天然產物。前期,在理解天然化合物生物合成途徑的基礎上,藥學院葉文才/王英/胡利軍團隊結合系統的化學成分研究、生物合成途徑推測、生源砌塊分析,首次提出并實現了基于生源砌塊的天然產物合成策略(Synthesis Strategy Based on Biogenetic Building Blocks, Angew Chem Int Ed, 2023, 62: e202312568)。運用該策略,該團隊已實現了多種桃金娘科藥用植物中活性間苯三酚類天然產物的集群式合成,顯示出高效、簡潔、原子經濟和多樣導向性優勢。近期,該團隊又利用該策略,成功完成了藥用植物一葉萩中新型一葉萩型生物堿secupyritines A–C的全合成。相關研究成果發表于Angew Chem Int Ed(DOI: 10.1002/anie.202423900),博士研究生秦冠秋和王貴陽博士為該論文的共同第一作者。
Secupyritines A–C(1–3)為該團隊從藥用植物一葉萩枝葉中分離鑒定的新型一葉萩型生物堿,它們具有獨特的6/6/6/5/6五環骨架結構,并包含一個高張力的2-氧-6-氮[4.4.3]螺槳烷母核,其結構中含有四個手性中心,立體結構鑒定難度較大。作者利用單晶X射線衍射法確定了化合物1的絕對構型,而化合物2和3因難以結晶及缺少關鍵的二維NOE相關信號,故無法利用傳統方法確定其立體構型。隨后,基于化合物1–3的結構特征,作者對其生物合成途徑進行了探討,推測這些結構新穎的生物堿類化合物是通過相應的穩定型生源砌塊和活化型生源砌塊組裝而成,涉及的關鍵生源反應包括氧化活化、堿介導活化、乙烯基曼尼希及氮雜邁克爾加成等關鍵反應。最后,作者運用基于生源砌塊的合成策略成功完成了新型一葉萩型生物堿1–3的全合成,并確定了其立體結構。該成果進一步說明,基于生源砌塊的合成策略為集群式快速構建骨架結構多樣、立體構型豐富的天然產物及其類似物提供了有效途徑。由于天然產物大多由特定的生源砌塊組合而成,該策略有望應用于各種結構類型天然產物的合成研究。