昆明植物所等在 Tigliane 类天然产物研究中取得进展

昆明植物研究所 / 2017-08-11
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大戟科和瑞香科植物中广泛存在的 Tigliane 类二萜是一类具有独特 5 /7/6/ 3 四环骨架的天然药物。该类化合物结构复杂,具有多个连续的手性中心,而且生物活性多样,特别是能作为蛋白激酶 C (protein kinase C, PKC)的调节剂。这类化合物中的一个典型代表,Phorbol-12-myristate-13-acetate (PMA),目前已进入 II 期临床研究,有希望开发成为一种白血病治疗药物。基于其良好的生物活性,近年来,这类化合物已成为天然产物化学及相关领域一个新的研究热点,吸引了国内外众多化学家对其进行有机合成和生物合成的研究。

中国科学院昆明植物研究所植物化学与西部植物资源持续利用国家重点实验室黄胜雄研究组与云南师范大学赵勇研究组合作,在对大戟属植物蒿状大戟 (Euphorbia dracunculoides) 的研究中,新发现了一个具有新型碳骨架的 Tigliane 类二萜 (1, 图 1),它具有 6 /6/3- 三环合并 2 - 甲基 -2- 环戊烯酮的内酯结构。研究通过广泛的 NMR 数据分析、ECD 计算实验确定了其精确构型,发现它与蒿状大戟中的一个 Tigliane 类主要成分 3(Tetrahedron, 2015, 71(34), 5484–5493)有很高的结构相似性,据此,黄胜雄研究组提出了该化合物可能的生源合成机制,主要经由碱催化下的 retro-aldol 开环,氧化和酯化三个步骤 (图 2 虚线)。据此可能的生源合成机制,研究组开展了化合物 1 的仿生转化研究,在系列失败的尝试后,研究组意外得到了另一个具有新颖 5 /5/6/ 3 四环骨架的一降二萜 (2, 图 1)。研究同样通过 NMR 数据分析、ECD 计算及 X -ray 衍射实验证实了其确切结构。接下来,研究组对化合物 2 的合成转化机制进行了探索,发现它可能是由前体 3 在强碱 NaH 的作用下拔氢形成醛中间体,再经由串联的 Michael 加成形成 5 /5/6/ 3 四环母核,最后形成的烯醇中间体与单线态氧发生 1,2- 环加成,以甲酸的形式失去一个碳原子(图 2 实线)。其中,关键步骤与氧分子的 1,2- 环加成由模式醛类化合物与 18O2 的标记实验进行了验证,填补了此类反应机理提出几十年来缺少直接证明的空白。

另外,黄胜雄研究组还与昆明植物所植物化学与西部植物资源持续利用国家重点实验室李艳研究组合作,筛选了这些新型 Tigliane 二萜的 Wnt 信号通路抑制活性,发现具有 5 /5/6/ 3 四环骨架的化合物 2 具有显著活性(图 3)。这是首次对 Tigliane 类二萜的 Wnt 信号通路筛选进行的探索,这也从侧面验证了天然产物界的一个观点,即具有特定活性的新骨架天然产物有很大可能会对一种新型的靶点起效。

以上研究成果以 Natural and Semisynthetic Tigliane Diterpenoids with New Carbon Skeletons from Euphorbia dracunculoides as a Wnt Signaling Pathway Inhibitor 为题发表于 Organic Letters (2017, 19, 3911)。

以上研究得到国家自然科学基金项目(81522044)、云南省高端科技人才计划和中科院前沿重点研究计划等基金资助。

图 1. 蒿状大戟中得到的天然和半合成 Tigliane 类二萜结构

图 2. 蒿状大戟中得到的新型 Tigliane 类二萜的形成机制

图 3. 新骨架化合物 2 的 Wnt 通路抑制活性

http://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.orglett.7b01813

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