喜马拉雅红豆杉根中新型四氢呋喃木脂素立体构型计算解析及其α-葡萄糖苷酶抑制活性研究

研究人员从喜马拉雅红豆杉(Taxus wallichiana)根部分离出两种新型非对映异构四氢呋喃木脂素(1/2)，通过光谱分析结合GIAO NMR化学位移计算与DP4+概率法确定相对构型，并基于ECD数据对比分析确定绝对构型分别为7R,8R,7'R,8'R和7R,8R,7'S,8'R。两种化合物对α-葡萄糖苷酶的抑制活性(IC50分别为57.2/185.6 μM)显著强于阳性对照阿卡波糖(214.5 μM)，为天然降糖药物开发提供新候选。

　　

在糖尿病治疗领域，α-葡萄糖苷酶抑制剂作为控制餐后血糖的关键药物，其天然来源活性成分的发现始终是研究热点。传统药物阿卡波糖虽广泛应用，但存在胃肠道副作用等局限性。喜马拉雅红豆杉作为珍稀药用植物，其根部次生代谢产物尚未充分挖掘，特别是具有复杂立体构型的木脂素类化合物，其构效关系与生物活性亟待阐明。

中国科学院昆明植物研究所的研究团队通过系统分离鉴定，从喜马拉雅红豆杉根部获得两种结构新颖的四氢呋喃型木脂素(1/2)。针对这类含四个手性中心化合物的立体构型难题，研究采用核磁共振(NMR)结合量子化学计算策略：通过密度泛函理论(DFT)优化构象，运用规范不变原子轨道(GIAO)方法计算¹³C/¹H NMR化学位移，结合DP4+统计分析法确定相对构型；进一步通过实验与理论电子圆二色谱(ECD)比对，成功解析绝对构型为7R,8R,7'R,8'R(1)和7R,8R,7'S,8'R(2)。在生物活性评价中，化合物1/2对α-葡萄糖苷酶的半数抑制浓度(IC₅₀)分别达到57.2 μM和185.6 μM，较阳性对照阿卡波糖(214.5 μM)展现出显著优势。该成果发表于《Natural Product Research》。

关键技术包括：1) 植物化学分离纯化技术获得高纯度单体；2) 综合运用UV、IR、HR-ESI-MS及1D/2D NMR进行结构表征；3) 量子化学计算(GIAO-NMR/ECD)结合DP4+概率分析；4) 体外酶抑制实验评价生物活性。

【结构解析】
通过高分辨质谱(HR-ESI-MS)确定分子式C₂₂H₂₆O₇，结合¹H-¹³C HSQC/HMBC相关信号解析骨架结构。关键NOESY交叉峰显示H-7/H-8呈顺式耦合，而化合物2中H-7'/H-8'为反式排列。

【构型确定】
对32个候选构象进行DFT优化后，化合物1的计算NMR数据与实验值匹配度(DP4+概率>99%)支持7R,8R,7'R,8'R构型；化合物2的ECD计算曲线在220 nm处与实验谱图吻合，确证7'S构型。

【生物活性】
在pH 6.8磷酸缓冲体系中，化合物1抑制活性达阿卡波糖的3.75倍，构型差异导致2的活性降低，揭示C-7'立体构型对酶抑制的关键影响。

该研究首次阐明喜马拉雅红豆杉中特定立体构型木脂素与α-葡萄糖苷酶抑制活性的构效关系，为开发高效低毒降糖先导化合物提供理论依据。计算方法与实验技术的创新结合，为复杂天然产物立体构型解析建立了标准化流程，对植物化学研究具有方法论指导意义。