西南交大肖检/彭羽课题组：基于光催化串联环化反应快速合成松香烷二萜10-epi-Epoxyhinokiol及抗癌活性研究

导语

松香烷型二萜天然产物由于结构的复杂性和生物活性的多样性，引起了众多有机合成化学家和药物化学家的研究关注。2015年，浙江大学的王楠副教授在中科研沈阳应用生态研究生工作期间，首次从杉木的树叶中分离得到Epoxyhinokiol。他们发现该天然产物具有特殊的四氢呋喃结构单元，并将归属于芳基型松香烷型二萜。在结构上，这个二萜天然产物具有连续三个手性立体中心，其中包含一个全碳季碳中心，它的全合成具有一定的挑战性。

近日，西南交通大学的肖检助理研究员/彭羽教授课题组以6步化学反应，高效完成了松香烷二萜10-epi-Epoxyhinokiol及其类似物，并对目标天然产物及其类似物的抗癌活性和构效关系进行了初步研究。相关研究成果以封面推荐形式发表于Org.Lett.2024, doi.org/10.1021/acs.orglett.3c03811。

前沿科研成果

基于光催化串联环化反应快速合成松香烷二萜10-epi-Epoxyhinokiol及抗癌活性研究

图1. 松香烷二萜Epoxyhinokiol的反合成分析（来源： Org. Lett）

首先，该课题组对松香烷二萜2进行了反合成分析，他们设计并发展光催化的串联环化反应，一步构建两根碳碳键和两个连续手性立体中心，从而快速得到芳基松香烷二萜的四环骨架6；再经光/镍双催化偶联反应引入异丙基策链，原则上可实现目标天然产物的全合成。该设计中，两次光催化反应的发展与应用是本合成路线的最大特色，且该合成路线的具有高效、汇聚等特点。

图2. 松香烷二萜10-epi-Epoxyhinokiol及其类似物的合成（来源： Org. Lett）

该合成从片段化合物8和9的制备出发，两个片段原料采用经典Wittig反应和Luche还原反应可十克级规模化制备得到；再经Mitsunobu反应完成两个片段的连接。接着，所得到的二烯化学化合物7在光催化条件下顺利得到四环骨架化合物10-epi-6。美中不足的是，该骨架中的C10位手性中心的相对立体化学与天然产物相反。最后，经BBr3脱甲基和亲电卤代反应得到芳基溴化物13之后，再采用光/镍双催化偶联反应引入异丙基侧链，最终完成了松香烷二萜10-epi-Epoxyhinokiol15的合成。从共同中间体化合物10-epi-6出发，实现了相关类似物的合成，并通过单晶衍射分析确证其结构。接下来，他们还完成了这些松香烷二萜的手性合成。

图3. 松香烷二萜10-epi-Epoxyhinokiol及其类似物的构效关系研究 （来源： Org. Lett ）

最后，该课题组对这类的二萜化合物的抗肿瘤活性(4T1癌细胞)及其构效关系进行了初步研究。他们发现，酚羟基作为药效基团至关重要；将其改造为甲氧基后，化合物12无抗癌活性。同时，结构更加复杂的的类似物15和17（C13位和C14异丙基取代）的抗癌活性也不及化合物10-epi-6。

总结

肖检助理研究员/彭羽教授课题组以光催化的串联环化反应和光/镍双催化偶联反应为关键步骤，经6步成功实现松香烷二萜10-epi-Epoxyhinokiol及类似物的化学合成；并对它们的抗肿瘤活性(4T1癌细胞)及其构效关系进行了初步研究。实验结果表明，以光催化为关键反应的合成策略设计在天然产物或药物分子的全合成中具有广阔的发展空间和潜在的应用价值。

教授简介

肖检，博士，助理研究员，硕士生导师。2018年毕业于兰州大学功能有机分子化学国家重点实验室，师从彭羽教授，主要从事木脂素类天然产物的全合成研究。2018年10月入职于西南交通大学生命科学与工程学院开展教学科研工作；2023年1月工作关系划转至化学学院，现为西南交通大学化学学院助理教授，硕士生导师。先后主持中央高校科研项目，并作为主要参与者参与多项国家自然科学基金面上项目。2019年入选西南交通大学青苗计划项目资助。在Org. Lett、Chem. Commun等国内外主流学术杂志发表论文近20篇，申请发明专利2件。目前主要研究方向为“功能导向的天然产物或药物分子全合成，及合成新方法研究”。

彭羽，博士，教授，博士生导师。由四川省彭州中学保送入兰州大学化学系有机专业，2000年毕业于化学基地班并保送为硕博连读研究生，师从李卫东教授，主要从事萜类天然产物的全合成研究。2005年获兰州大学有机化学专业博士学位，同年留校继续从事科研和教学工作。2008年7月至2009年8月以博士后身份赴美国内华达大学(UNR)和加州大学圣芭芭拉分校(UCSB)进行研究，合作导师为Liming Zhang教授，主要从事金催化下的均相有机反应研究及其在生物碱天然产物合成中的应用。2014年5月任兰州大学功能有机分子化学国家重点实验室教授，现为西南交通大学化学学院教授，博士生导师。2018年入选四川省引进海内外高层次人才（四川省特聘专家）。先后主持5项国家自然科学基金和若干教育部科研项目，为国家自然科学基金委、科技部等项目评审专家。在国内外主流学术杂志发表论文80余篇，授权发明专利4项。目前主要从事天然产物的化学合成研究。

邀稿

今天，科技元素在经济生活中日益受到重视，中国迎来“科学技术爆发的节点”。科技进步的背后是无数科学家的耕耘。在追求创新驱动的大背景下，化学领域国际合作加强，学成归国人员在研发领域的影响日益突出，国内涌现出众多优秀课题组。为此，CBG资讯推出“人物与科研”栏目，走近国内颇具代表性的课题组，关注研究、倾听故事、记录风采、发掘精神。来稿请联系C菌微信号：chembeango101。

投稿、转载授权、合作、进群等