单萜吲哚生物碱的仿生合成

单萜吲哚生物碱因其骨架和官能团的丰富变化,加上它们的生物活性,多年来 一直哟引着一代又一代的化学家对其进行结构和合成研究,它们的共同生物合成前 体strictosidine是由色胺和单萜苷secologanin缩合形成的。自从secologanin可 以大量得到以后,以它为原料沿着可能的生物合成路线合成天然生物碱即仿生合成 就成为一个重要的研究领域。它对于理解和阐释生物碱的生物合成过程,为提供天 然来源极少的生物碱供药理试验及对促进有机合成化学的发展等都是有重要意义。 这方面的研究也取得了许多重要进展,成功合成了一些重要的单萜吲哚生物碱,如 育亨宾类、钩藤碱、异钩藤碱、卡得宾、利血平类似物、喜树碱等。     

植物天然化合物的人工合成之路

植物天然化合物及其衍生物是药物、保健品和食品添加剂等产品开发的源泉.新兴的合成生物学技术通过在微生物底盘细胞中重构与优化天然化合物的生物合成途径,实现目标化合物的从头合成,为结构复杂的珍稀植物天然化合物的规模化制备提供了新策略.介绍了青蒿素、人参皂苷、吗啡类生物碱、紫杉醇和长春花碱等重要植物天然化合物人工合成的研究进展.这些研究实例,不仅彰显了合成生物学及其与合成化学的结合在植物天然化合物人工合成方面的巨大应用潜力,也指明了未来植物天然化合物从头合成技术研发的导向.合成生物学与合成化学领域的新技术研发将进一步推动复杂天然化合物的生物合成途径解析、生物元件的挖掘与表征、新型底盘细胞的设计和开发以及生物合成与化学合成的强-强联合等方面的研究,助力天然化合物的人工合成技术从实验室走向市场.     

放线菌来源生物碱的生物合成机制

生物碱类天然产物通常具有复杂多样的化学结构和广泛的生物活性,因此备受生物学、化学、药学领域研究者的关注。微生物是仅次于植物的生物碱类天然产物重要来源,微生物尤其是放线菌产生的众多次生代谢产物中,也包括很多生物碱。对放线菌来源生物碱的骨架结构和药效基团生物合成研究,不仅能够丰富人们对天然产物结构形成原理的理解,还可以为运用合成生物学技术人工合成此类化合物提供重要的遗传元件。本文从模块化生物合成和非模块化生物合成两种方式,综述放线菌来源生物碱的生物合成基因簇、途径及其酶催化反应过程。     

基于龙胆苦苷的二吲哚甲烷类拟单萜吲哚生物碱类似物合成及其抗肿瘤、逆转紫杉醇耐药活性研究

以环烯醚萜类化合物龙胆苦苷为合成模块,利用拟单萜吲哚生物碱的仿生合成途径和组合化学的研究思路,与色胺类衍生物(吲哚结构的活性单元片段)通过缩合反应,首次合成了23个二吲哚甲烷类拟单萜吲哚生物碱类似物。利用核磁共振波谱(NMR)和高分辨质谱(HRMS)等谱学手段对合成化合物的结构进行了表征,并初步评价了其抗肿瘤活性和逆转耐药活性。活性结果表明,化合物4i脱掉糖基保护基后的化合物5i对3种肿瘤细胞系(TE-1,CAL-62和FaDu)的抑制作用强于阳性对照盐酸阿霉素(Dox)。通过与紫杉醇的联合用药,发现部分化合物如4m、4n、4o、4r等能够有效降低人肺癌细胞紫杉醇耐药株A549/Taxol对紫杉醇的耐药性,具有良好的逆转耐药潜力。     

Leuconolam-Leuconoxine-Mersicarpine系列单萜吲哚生物碱的全合成研究进展

Leuconolam-leuconoxine-mersicarpine生物碱是一类主要从夹竹桃科蕊木属植物中分离得到、相互之间具有生源关系的单萜吲哚生物碱,展现出丰富的结构复杂性和多样性.这类吲哚生物碱的大多数成员都具有抗炎症、抗肿瘤等显著的生物活性.综述了国内外有机合成化学家对该类天然产物的全合成研究进展.     

单萜吲哚生物碱Uleine及其衍生物的合成进展

生物碱uleine及其衍生物从结构上看属于单萜吲哚生物碱,它们共同的结构特征是吲哚核与碱性氮原子之间只有一个碳相隔,而不像其它单萜吲哚生物碱有两个碳原子.由于其结构特异,天然含量少,因而其合成工作一直吸引着化学工作者.总结uleine生物碱及其衍生物的合成方法,根据构建环的种类不同,把合成方法分为五类.大部分方法都是以吲哚和吡啶衍生物为起始原料进行四环的合成,有几条合成路线简短易行.     

石松科生物碱Palhinine A和Palhinine D全合成

正J.Am.Chem.Soc.2017,139,4282~4285Palhinine型生物碱是一类以"异扭烷结构"为特征的5/6/6/9四环体系或5/6/6/6/7五环体系石松科生物碱.从合成化学的角度来看,官能团化异扭烷骨架的构建及其含有两个相邻全碳季碳中心的氮杂九元环系的引入是该类生物     

15-β-羟甲基-16-α-羟基ISOSteViol衍生物的合成与结构研究

异斯特维醇(Isosteviol)是一种贝叶烷二萜类化合物,具有广泛的生理活性,可由甜叶菊苷(Stevioside)经酸性水解得到.从异斯特维醇出发,利用其合适的二萜骨架,可以衍生出各种具有生物活性和光学活性的多羟基衍生物和具有抗肿瘤活性的其它衍生物.我国甜叶菊苷资源非常丰富,开发异斯特维醇衍生物的化学或生物合成,研究其生物生理活性、探讨其在新药开发和在不对称合成中的应用,具有重要的理论意义和应用前景.本文以甜叶菊苷(Ⅰ)为起始物,经水解制得异斯特维醇(Ⅱ),再经羟甲基化和氢化反应,可方便制得未见于文献报导的15-β-羟甲基16-α-羟基异斯特维醇衍生物(Ⅲ).经EA,IR,1H NMR,13C NMR和晶体结构测定,确定了化合物Ⅲ的结构.预期这类化合物具有某种生理活性,可用于手性药物的开发研究.     

虎皮楠生物碱研究进展

虎皮楠生物碱结构多变且具有复杂的多环骨架, 该类生物碱奇特的多环结构使其成为化学和生物合成研究的热点之一. 最近的关于虎皮楠生物碱的综述是由Kobayashi和Morita等于2003年报道的, 文章对1987到2002年间虎皮楠生物碱的研究进行了概括. 其后又有从11种虎皮楠植物中分离到的60多个新的虎皮楠生物碱报道, 其中三分之二是由中国学者从分布于中国的虎皮楠植物中分离得到. 这些新生物碱有的骨架类型已知, 有的骨架新颖. 故对这些新生物碱的结构分类、可能的生物合成途径和生物活性进行了综述. 对生物碱的分类基本按照以前提出的方法, 但增加了7种新的骨架类型. 对各种骨架的结构特点及在生物合成中的相互关系也进行了讨论.     

铜和铁催化吲哚的不对称分子内环丙烷化

正J.Am.Chem.Soc.2017,139,7697~7700吲哚是天然产物中广泛存在的杂环结构,发展构建吲哚骨架的手性多环化合物的方法一直备受关注.过渡金属催化的分子内不对称环丙烷化反应能够从简单的线性底物合成具有复杂稠环结构的手性分子.人们已经成功将过渡金属催化吲哚的非对映选择性分子内环丙烷化反应应用于多种吲哚生物碱的高效合成,然而这类反应的对映选择性     

三价钴催化下N–S键辅助的非氧化条件下经碳氢活化合成异喹啉（英文）

异喹啉是非常重要的杂环化合物,广泛应用于有机合成中,也是构成药物和材料分子的核心骨架.很多异喹啉类的生物碱都由异喹啉基本骨架构成,它们都有一定药理活性和生物活性,包括抗真菌、抗癌、抗心律失常、阵痛麻醉和降血压等功效.迄今已知的含异喹啉骨架的生物碱超过1000种,是生物碱中最多的一类.传统的合成异喹啉的方法需要官能化的原料和强酸,反应条件比较苛刻,合成步骤繁琐.例如Larock课题组利用钯催化将邻溴官能化的亚胺与炔烃环化偶联,合成了一系列异喹啉化合物.而过渡金属催化合成异喹啉是一种能够有效合成多种取代基异喹啉的方法.在过去的几十年中,通过碳氢活化策略合成杂环化合物的方法得到迅猛发展,从而使得大量的芳基化合物都能作为反应的起始原料.尤其是铑、铱、钯、钌等过渡金属都能催化芳烃的碳氢活化,从而合成异喹啉化合物.Fagnou课题组最早报道了氧化条件下利用三价铑催化剂经碳氢键活化与炔烃偶联合成异喹啉的方法.随后,众多研究组利用氧化型导向基策略在无外加氧化剂条件下高效、高选择性地合成了异喹啉.除了利用三价铑催化剂之外,利用二价钌催化剂通过碳氢活化策略也能实现类似反应.但是,这些反应体系都必须使用铑和钌等贵金属催化剂,极大地限制了该合成异喹啉方法的应用前景.近年来,数个研究组将地球上储量丰富、便宜有效的钴络合物作为催化剂应用到芳烃的碳氢键活化反应中,在简单的反应条件下合成了各种杂环化合物.对于一些反应,三价钴催化与三价铑催化能形成互补.最近,Kanai,Ackermann和Sundararaju几乎同时报道了三价钴催化肟谜的碳氢键活化,并在无外加氧化剂条件下实现了其与炔烃的偶联反应,高效地合成了异喹啉,在该类反应中以氮–氧键断裂作为内部氧化剂.但是在钴催化条件下氧化性的氮–硫键作为内部氧化剂辅助碳氢键活化的反应尚无报道.本课题组最近报道了芳基酮的N-亚磺酰亚胺与烯烃和胺化试剂的偶联反应,经N–S键断裂,高效合成了喹唑啉.本文利用三价钴催化剂在无外加氧化剂条件下实现了芳基酮N-亚磺酰亚胺与炔烃的偶联,反应经历了碳氢键活化和氮硫键断裂得到异喹啉.此反应对端炔和内炔底物均适用.为了初步了解反应机理,我们利用分子内竞争的方法进行了动力学同位素效应测定,结果表明碳氢键断裂过程可能是反应的决速步骤.结合文献结果,提出了可能的反应机理.     

氮杂频哪醇重排策略:吲哚啉/假吲哚类天然产物的合成方法

<正>Angew.Chem.Int.Ed.2015,54,12627~12631吲哚啉/假吲哚是一类吲哚生物碱的基本骨架;近年来该类天然产物由于其多样的生物活性和复杂的化学结构成为科学研究的热点.现有合成方法基本围绕吲哚环的构建或者直接以官能团化的吲哚为起始原料;发展不同的断键策略,进而实现该类天然产物骨架的高效、多样性合成可以为相应天然产物的合成打下方法学基础.清华大学药学院祖连锁课题组发展了基于氮杂频哪醇重排反应的合成策略,以3-吲哚酮为基本的起始原料,通过一些简单的化     

亮点介绍

铱催化3,4-二取代异喹啉的不对称氢化Angew.Chem.Int.Ed.2012,51,8286～8289手性四氢异喹啉骨架是生物碱和手性药物分子中的重要结构单元.对异喹啉化合物进行不对称氢化是得到手性四氢异喹啉化合物最直接有效的途径.但是由于存在底物活性低和底物和氢化产物对催化剂具有抑制作用,异喹啉的不对称氢化是一个未能很好解决的难题.     

3,4-桥环吲哚类生物碱的合成研究进展

取代的吲哚类天然产物是自然界中普遍存在的一类杂环化合物,由于其具有广泛的生理活性,以及相当一部分作为重要的临床使用药物,100多年以来,吲哚的合成及官能团化一直是有机合成化学家关注的一个重要领域.在众多吲哚类生物碱中,含有3,4-桥环吲哚骨架的天然产物占据了相当一部分,由于其独特的结构和良好的生物活性,这些分子引起了有机合成化学家的广泛兴趣.重点概述了构建3,4-桥环骨架的主要合成方法和策略,并对一些方法在天然产物全合成中的应用作简要介绍.     

石松生物碱集成合成的研究进展

鉴于同一家族天然产物在化学结构和生物合成途径上的相关性,2011年Mac Millan等提出利用相同或相似的关键中间体快速高效合成天然产物家族化合物的集成合成策略,近年来该策略被应用于多个家族天然产物的合成中.石松生物碱是一类结构奇特且复杂多样的生物碱,部分成员化合物表现出良好的生物活性.综述了国内外有机合成化学家对石松生物碱家族化合物的集成合成研究进展.     

三价钴催化下N-S键辅助的非氧化条件下经碳氢活化合成异喹啉

异喹啉是非常重要的杂环化合物,广泛应用于有机合成中,也是构成药物和材料分子的核心骨架。很多异喹啉类的生物碱都由异喹啉基本骨架构成,它们都有一定药理活性和生物活性,包括抗真菌、抗癌、抗心律失常、阵痛麻醉和降血压等功效。迄今已知的含异喹啉骨架的生物碱超过1000种,是生物碱中最多的一类。传统的合成异喹啉的方法需要官能化的原料和强酸,反应条件比较苛刻,合成步骤繁琐。例如Larock课题组利用钯催化将邻溴官能化的亚胺与炔烃环化偶联,合成了一系列异喹啉化合物。而过渡金属催化合成异喹啉是一种能够有效合成多种取代基异喹啉的方法。在过去的几十年中,通过碳氢活化策略合成杂环化合物的方法得到迅猛发展,从而使得大量的芳基化合物都能作为反应的起始原料。尤其是铑、铱、钯、钌等过渡金属都能催化芳烃的碳氢活化,从而合成异喹啉化合物。 Fagnou课题组最早报道了氧化条件下利用三价铑催化剂经碳氢键活化与炔烃偶联合成异喹啉的方法。随后,众多研究组利用氧化型导向基策略在无外加氧化剂条件下高效、高选择性地合成了异喹啉。除了利用三价铑催化剂之外,利用二价钌催化剂通过碳氢活化策略也能实现类似反应。但是,这些反应体系都必须使用铑和钌等贵金属催化剂,极大地限制了该合成异喹啉方法的应用前景。近年来,数个研究组将地球上储量丰富、便宜有效的钴络合物作为催化剂应用到芳烃的碳氢键活化反应中,在简单的反应条件下合成了各种杂环化合物。对于一些反应,三价钴催化与三价铑催化能形成互补。最近, Kanai, Ackermann和Sundararaju几乎同时报道了三价钴催化肟谜的碳氢键活化,并在无外加氧化剂条件下实现了其与炔烃的偶联反应,高效地合成了异喹啉,在该类反应中以氮–氧键断裂作为内部氧化剂。但是在钴催化条件下氧化性的氮–硫键作为内部氧化剂辅助碳氢键活化的反应尚无报道。本课题组最近报道了芳基酮的N-亚磺酰亚胺与烯烃和胺化试剂的偶联反应,经N–S键断裂,高效合成了喹唑啉。本文利用三价钴催化剂在无外加氧化剂条件下实现了芳基酮N-亚磺酰亚胺与炔烃的偶联,反应经历了碳氢键活化和氮硫键断裂得到异喹啉。此反应对端炔和内炔底物均适用。为了初步了解反应机理,我们利用分子内竞争的方法进行了动力学同位素效应测定,结果表明碳氢键断裂过程可能是反应的决速步骤。结合文献结果,提出了可能的反应机理。     

溶剂依赖的铑(Ⅲ)催化碳氢活化不对称合成炔基和单氟乙烯基异吲哚酮化合物

正Angew.Chem.Int.Ed.2018,57,4048～4052具有手性碳中心的异吲哚酮骨架普遍存在于天然产物以及药物中间体中,但是目前报道的不对称合成方法使用的底物主要限于3-羟基异吲哚酮、烯基苯甲酰胺和卤代苯甲酰基吲哚,很大程度上限制了产物的多样性.中山大学化学学院汪君课题组发展了一例溶剂依赖的不对称碳氢活化合成炔基和单氟乙烯基异吲哚酮的新方法.利用相同的     

吲哚生物碱Alsmaphorazine D的全合成

<正>Angew.Chem.Int.Ed.2015,54,879~882夹竹桃科鸡骨常山属植物广泛存在于非洲和亚洲的热带地区,目前已成为熟知的富含独特单萜吲哚骨架结构的杂环生物碱的主要来源.此类生物碱由于其生源合成途径的有趣性以及抗肿瘤、抗菌、抗炎、止咳和抗疟疾等显著的生理活性引起了化学家们很大的研究兴趣.最近,日本星药科大学药学系Morita课题组从生长于马来西亚的鸡骨常山属植物的呼吸根叶的提取物中分离得到了一类新的生物碱结构,并将其命名为Alsmaphorazines A~E.在此家族中,Alsmaphorazines D和E具有一种新颖的六氢吡咯[2,3-b]吡咯并二氮杂双环[3.3.1]壬烷核心结构,并且分子中含     

抗肿瘤活性四氢异喹啉类抗生素的生物合成研究进展

四氢异喹啉类生物碱因其独特的化学结构和良好的抗肿瘤活性,长期以来备受化学家和生物学家的广泛关注.特别是近十年来,随着生物技术的不断进步,有关这类抗生素生物合成的研究取得了突飞猛进的发展.主要综述了该家族成员如Safracin B,Saframycin A,Naphthyridinomycin,Quinocarcin,Ecteinascidin 743等近年来生物合成研究的主要成果,特别是有关这类化合物共有的核心结构四氢异喹啉环的前体来源和前体的生物合成途径,以及四氢异喹啉环独特的形成机制.     

喜树碱的仿生合成：一个四分之一世纪的故事

喜树碱是从中国植物喜树(Camptotheca acuminata)中分离得到的抗癌生物碱 ，由于其独特的抗癌机理而成为抗癌药研究中的热门课题．喜树碱属于单萜吲哚生 物碱类，由色胺和secologanin缩合、衍生而来．它的仿生合成始于1972年，先后 有多人参加，直到1997年在经历了四分之一世纪之后才取得了成功．介绍喜树碱仿 生合成背后鲜为人知的故事．