科學家首次全合成結構奇特環狀海星皂甙

近日，中國科學院院士、中科院上海有機所研究員俞飚課題組在《德國應用化學》發表論文，報道對結構獨特的環狀海星皂甙的首次合成。通過化學方法合成海洋動物來源皂甙分子，對深入開展結構—活性關系和藥理研究具有重要意義。

海星是行動緩慢的低等動物，為了對付捕食者和病原菌，它進化出獨特的次級代謝產物。其中，最大數量的是結構多樣的皂甙類化合物。迄今，已有超過500個海星皂甙分子被分離鑒定，根據結構，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。它們的首次合成已由俞飚課題組在前期報道。

“這些天然分子表現出許多生理活性，如抗菌、抗炎、抗腫瘤等，但由于樣品獲得困難，無法深入開展結構—活性關系和藥理研究。”俞飚告訴《中國科學報》，“因此，化學合成這些分子具有現實意義。”

首次全合成結構奇特環狀海星皂甙      受訪者供圖

環狀海星皂甙是一類罕見的海星皂甙，目前僅有9個成員被鑒定。在化學結構上，環狀海星皂甙具有獨特的16元大環結構，由剛性的甾體骨架和擁擠的三糖鏈通過糖苷鍵和醚鍵構成。

“這在天然產物中沒有它例，對于化學合成來說，具有巨大的挑戰性。” 俞飚說。

“受角甲基1,3-直立相互作用影響，甾環上C6β位羥基與糖單元C6位的醚化反應十分困難。”該論文第一作者、中科院上海有機所副研究員朱大鵬對《中國科學報》說，“而且，該位的烯丙醚結構對酸不穩定，易消除生成共軛二烯結構。”

為解決這些問題，俞飚課題組對環狀海星皂甙的全合成進行了長達15年的研究。他們探索了多種合成策略，包括甾環C6β位羥基與糖單元的直接烷基化和三糖前體的親電環化等，但都無功而返。

“最后，通過自主發明的一價金催化糖苷化反應構建了挑戰性的高張力大環結構。”朱大鵬說，“我們采用從頭（de novo）合成，現場構建了甾環C6β位醚鍵連接的糖單元；并將烯基糖作為吡喃糖前體，以增加環化糖苷化反應中受體的活性。”

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

“這種創新的合成思路可以用于發散性合成含不同糖基的環狀海星皂甙同系物。”俞飚說。“也為實現目前難以合成的其它糖綴天然產物提供了借鑒。”