来自藏红花的 C-4 官能化环香叶醇：结构多样性、对映异构性及立体化学依赖性抗黑色素生成活性

《Bioorganic Chemistry》：C-4-functionalized cyclogeraniols from saffron: Structural diversity, Enantiomerism, and stereochemistry-dependent anti-melanogenic activity

　　

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  从藏红花中分离得到六个尚未描述过的C-4位功能化的环香叶醇。
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  化合物1具有罕见的C-4C–C键和6/5/6/6环系结构。
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  C–N连接的类似物2和3是环香叶醇–核苷酸杂合物。
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  CN和CO类似物表现出依赖于C-4构型的对映异构现象。
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  具有4R构型的尿苷类似物(?)-2表现出最强的抗黑色素生成活性。

引言

番红花（藏红花）Crocus sativus L. 是C. sativus的干燥柱头，长期以来被用作药用和食用材料，并因其与色素代谢相关的生物活性而受到越来越多的关注[1]。先前的研究主要将藏红花的抗黑色素生成作用归因于其特征性的缺环类胡萝卜素，尤其是藏红花素（crocin）和藏红花酸（crocetin），据报道它们在细胞模型中能够抑制黑色素生成和酪氨酸酶相关信号[2]，[3]，[4]，[5]。然而，对缺环类胡萝卜素成分的这种关注使得其他结构独特的藏红花代谢产物研究不足。特别是，藏红花中的非缺环类胡萝卜素骨架是否对其抗黑色素生成活性有贡献仍不清楚。

环香叶醇（CGLs）代表一类二甲基环己烷型单萜类化合物，是生物合成和化学上相关的萜类构建单元[6]，[7]，[8]。在藏红花中，CGL衍生的代谢物并非简单的单萜类残留物；相反，它们经过位点选择性功能化，特别是在C-4位，生成结构多样化的衍生物[9]，[10]，[11]，[12]，[13]。这个C-4位在化学上很重要，因为在此位点的功能化可以引入立体中心，改变环香叶醇骨架的三维取向，并可能影响对生物靶点的分子识别。尽管具有这种结构意义，C-4位功能化的藏红花CGLs的多样性、立体化学分布和生物功能后果仍定义不清。

黑色素生物合成是一个严格调控的生物化学过程，决定皮肤色素沉着，并在异常激活时参与色素沉着过多相关疾病[14]。酪氨酸酶（TYR）催化从L-酪氨酸到L-DOPA再到底物多巴醌的限速氧化步骤，仍然是抗黑色素生成药物研究最为密集的分子靶点之一。在转录水平上，TYR的表达主要由小眼畸形相关转录因子（MITF）调控，这是黑色素细胞分化和黑色素生成酶产生的主调控因子[15]，[16]，[17]。因此，能够调控TYR活性、TYR表达或上游MITF/TYR轴的小分子被认为是抗黑色素生成药物开发中宝贵的化学探针和潜在先导化合物[18]。

基于上述考虑，我们假设藏红花衍生的环香叶醇的C-4功能化可能生成具有不同抗黑色素生成潜力的立体化学分化的代谢物。鉴于MITF是调控TYR表达的关键转录因子，且MITF/TYR轴在黑色素生成中发挥核心作用[19]，[20]，我们进一步推测这些化合物的抗黑色素生成活性可能与MITF/TYR轴的调控有关。为检验这一假设，我们对藏红花柱头进行了植物化学研究，分离了一系列尚未描述过的C-4功能化CGL衍生物，包括CC、CN和C–O连接的类似物。其结构和绝对构型通过光谱分析、单晶X射线衍射和ECD计算确定。然后通过手性分离和生物活性评价考察C-4立体化学是否影响α-MSH刺激的B16F10细胞中的抗黑色素生成活性。最后，整合细胞实验、酪氨酸酶相关机制研究、生物物理结合分析和计算建模，评价活性对映体与TYR/MITF相关黑色素生成途径之间的相互作用。

本研究确定了C-4功能化的环香叶醇为藏红花衍生的抗黑色素生成代谢物中一类此前研究不足的类型，并为理解小萜类骨架的C-4修饰如何影响生物活性提供了以立体化学为导向的框架。

章节摘要

一般实验步骤

紫外（UV）光谱使用岛津UV-2700分光光度计（日本）获得。旋光度（OR）使用Rudolph Autopol VI旋光仪（德国）测量。圆二色性（CD）数据使用Applied Photophysics V100分光仪（英国）获得。一维和二维NMR光谱使用Bruker Avance III-600 MHz谱仪获得，以SiMe4作为内标（美国）。X射线分析使用Bruker SMART APEXCCD晶体学系统（德国）进行。HRESIMS

结果与讨论

Crosativoid A（1）以白色针状晶体获得。HRESIMS在m/z 469.1699 [M-H]^?处显示去质子化分子离子（计算值，C₂₂H₂₉O₁₁^?，469.1715），对应分子式C₂₂H₃₀O₁₁，不饱和度为8。化合物1的一维NMR光谱（表1）显示存在一个醛基、两个酯羰基、两个烯烃季碳和三个单峰甲基。结合HSQC光谱，三个sp³季碳（包括两个

结论

总之，从Crocus sativus L.中分离了一系列C-4功能化的环香叶醇衍生物，含有CC、CN和CO连接键，包括具有不同C-4取代模式的结构罕见类似物。在CN和C–O连接的衍生物中观察到对映异构现象，突显了藏红花衍生的CGLs的立体化学复杂性。在此基础上，提出了一条涉及C-4选择性亲核加成的合理生物合成途径，以解释其形成和

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利益冲突声明

作者声明不存在可能影响本文所报告工作的已知竞争经济利益或个人关系。

致谢

本研究得到安徽省高校青年科学基金项目（2024AH030031）、国家中医药管理局中医药化学高级重点学科开放基金（HKDCCM2024011，安徽中医药大学）以及2025年安徽-和田联合研究基金项目（重点项目）（2025WHZ05）的资助。

李婷婷|吉思波|马思奇|张瀚琪|蔡柏翔|穆阿太尔·努尔迈麦提|王居涛|王国开|于阳