豆科植物与根瘤菌的共生固氮是自然界氮循环的重要环节。经典的共生固氮起始于植物对根瘤菌表面的脂壳寡糖Nod Factor的识别。2007年，法国科学家Giraud等人报道了根瘤菌Bradyrhizobium sp. BTAi1与其宿主豆科植物Aeschynomene indica的识别则不依赖Nod Factor，提示了一种新的未知的固氮机制的存在。随后，意大利化学家Molinaro等对根瘤菌Bradyrhizobium sp. BTAi1的脂多糖进行了结构分析，发现其中的O-抗原是由一种全新结构的双环糖Bradyrhizose通过α-(1→7)糖苷键连接而成，并推测其可能在这种未知的固氮机制中扮演重要角色。

从细菌中难以分离得到足够量的此种多聚糖以开展生物活性的研究，因此，需要依靠化学合成的手段来解决这一问题。化学合成可以提供一系列不同链长的寡糖，从而在三级结构上研究链长和构象对活性的影响。Bradyrhizose单糖是由半乳糖/肌醇反式并环而成的十碳糖，拥有8个羟基化的手性中心。俞飚课题组以葡萄糖糖烯为原料，通过Ferrier II型重排等关键反应，以26步和9%的总收率完成了对Bradyrhizose单糖分子的首次合成（Chem. Commun. 2015, 51, 6964-6967）。

进而，他们对Bradyrhizose单糖进行了克级制备，并仔细研究了其α-(1→7)糖苷化反应。Bradyrhizose分子的刚性结构、密集官能团和7位羟基的大位阻、以及1,2-顺式糖苷键，给糖苷化带来了巨大的挑战。基于保护基对糖基底物电性的影响，他们利用给电子的苄基和吸电子的乙酰基来调控糖苷化底物的活性，再辅以乙酰基潜在的远程参与效应，成功抑制了Bradyrhizose糖苷化中诸多副反应的发生。最终，他们使用该课题组发展的、已被广泛应用的三氟乙酰亚胺酯给体方法，高立体选择性地制备了α-(1→7)连接的Bradyrhizose二糖、四糖和五糖。Molinaro等随之对这些寡糖的溶液构象进行了分析，发现四糖和五糖都已经具备了与天然多聚糖相似的右螺旋结构。初步的生物测试发现该类寡糖不引起植物的免疫应激反应，而更深入的研究还在进行之中。

此项研究成果已于近期在线发表于Angew. Chem. Int. Ed.上（DOI: 10.1002/anie.201610680）。

上述合成工作由俞飚课题组的李微博士完成；构象分析由意大利University of Naples Federico II的Silipo博士和Molinaro教授完成；生物活性测试由丹麦University of Copenhagen的Gersby和Newman教授完成。此项研究工作得到了国家自然科学基金委和中科院等有关项目的资助。