"手性全合成ectocarpin A:基于CYP5164A3酶促途径的褐藻oxylipin(氧脂)分子构建与生物活性探索"

【字体: 时间:2025年05月23日 来源:European Journal of Organic Chemistry

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  研究人员针对褐藻来源的oxylipin(氧脂)类天然产物ectocarpin A的生物合成难题,通过12步手性全合成策略,关键步骤包括Baeyer-Villiger氧化、立体选择性环氧化及Julia-Kocienski烯化等,成功构建其环戊烷核心与侧链结构(总收率6%),为阐明该类海洋天然产物的生物活性机制奠定化学基础。

  

在浩瀚的海洋中,褐藻等生物通过独特的脂氧合酶途径产生一类被称为oxylipin(氧脂)的活性分子,这些化合物具有抗炎、抗氧化等潜在药用价值。其中,褐藻Ectocarpus siliculosus来源的ectocarpin A因其复杂的环戊烷核心和多功能侧链结构,成为合成化学家面临的重大挑战。Alexander N. Grechkin团队此前发现,细胞色素P450家族酶CYP5164A3能将α-亚麻酸(ALA)的13(S)-氢过氧化物(13-HPOT)转化为ectocarpin A,但其化学合成路径一直未被攻克。

为解决这一难题,研究人员设计了一条从四氢-1H-环戊并呋喃酮出发的12步全合成路线。他们采用Gimazetdinov报道的手性拆分策略,通过(S)-苯乙胺辅助获得关键手性内酯中间体(4),随后通过N-溴代琥珀酰亚胺(NBS)介导的立体选择性环氧化构建环戊烷环氧核心。值得注意的是,猪胰腺脂肪酶(PPL)在1,4-二醇的单乙酰化中展现出68%的高选择性。后续通过Wittig反应构建α-链羧酸骨架,并利用1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯(DBU)实现醛基α位的差向异构化(顺反比从10:0优化至1:9)。最终采用Julia-Kocienski烯化反应以76%收率获得E-构型双键,经氢氧化锂水解后得到目标分子。

关键实验技术

  1. 手性拆分技术((S)-苯乙胺辅助)
  2. 立体选择性Baeyer-Villiger氧化
  3. NBS/Ag2O介导的环氧化
  4. 酶促去对称化(PPL催化)
  5. Julia-Kocienski烯化反应

研究结果
Introduction
阐明海洋oxylipin的生物活性价值,特别是ectocarpin A作为CYP5164A3催化产物的独特结构特征,其环戊烷核心带有环氧或1,2-反式二醇修饰,α-链含羧酸基团,ω-链具(E)-双键或羟基。

Results and Discussion
通过[2+2]环加成制备二氯双环[3.2.0]庚-2-烯-6-酮(5b),经手性拆分获得(3S,3aR,6aR)-构型内酰胺(7)。X射线衍射证实绝对构型后,经NaBH4还原/内酯化获得关键中间体(4)。THF溶剂中NBS溴羟化反应收率显著优于DCM/乙腈。

Conclusion
该合成路线以6%总收率实现ectocarpin A的全合成(单步平均收率79%),其立体控制策略为同类氧脂分子提供普适性合成模板,后续将重点研究其生物合成机制与药理活性。

这项研究不仅填补了海洋天然产物化学合成的技术空白,更为开发基于oxylipin结构的新型海洋药物提供了关键分子工具。论文发表于《European Journal of Organic Chemistry》,其多步立体控制策略对复杂天然产物的合成具有示范意义。

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