海参(Sea Cucumber)为棘皮门(Echinodermata)海参纲(Holothuroidea)无脊椎低等动物,遍布浅海至八千米的深海海域,有上千种之多。少数海参是重要的传统食物和药物,每年消费达四万吨。在被研究过的上百种海参中,都分离出了海参皂苷(又称海参素)为其主要的次级代谢产物。这些代谢产物具有鲜明的结构特点,它们都具有羊毛烷型三萜的甙元和连接于甙元C3位的糖链。研究表明,海参皂苷具有抗肿瘤、抗癌、抗病毒和提高人体免疫力等生物活性,是一类有潜力被发展成为治疗药物的海洋天然产物。然而,这些化合物结构复杂多样,难以分离获取足量的纯化合物,也因此难以开展深入的活性研究。人工合成是获取这些复杂海洋天然产物的另一途径,但是,面临的是合成化学上的挑战。
近期,生命有机化学国家重点实验室俞飚课题组完成了对海参皂甙Echinoside A的全合成,这是对海参皂甙的化学全合成的首次报道。
Echinoside A是一个典型的海参皂甙,其甙元为具有18(20)内酯环的羊毛甾醇,即海参烷型三萜(holostane),而Δ9(11),12α,17α-羟基也是海参甙元中最常见的结构特点;其四糖链以木糖与甙元相连,而该木糖单元的4位羟基被硫酸根取代,这也是海参皂甙中最常见的糖型。该化合物存在于数个品种的海参中,并表现出显著的抗肿瘤活性。
俞飚课题组从工业可得的羊毛甾醇出发,利用选择性的C-H官能团化引入了C12、C17、C18和C20的氧化态;立体选择性地重装了边链;实现了Δ8(9)-双键到Δ9(11)-双键的转位。随后,通过该课题组发展的一价金催化的糖苷化反应,分步安装了四糖链,并完成保护基操作。最终,以线性最长35步反应、0.6%的总收率完成了对Echinoside A的全合成。至此,通过人工合成来获取海参中结构复杂的皂苷分子已成为可能,这为深入研究这类海洋天然产物的生理活性开启了一扇大门。
该工作由陈小平和邵笑飞等同学完成,已于近日在Angew. Chem. Int. Ed.(DOI: 10.1002/ange.201703610)在线发表。
该工作得到了国家自然科学基金委、科学院和科技部的资助。中国海洋大学的董平教授和第二军医大学的孙鹏教授提供了天然Echinoside A的对照样品和核磁谱图。
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