雷曉光課題組在天然産物合成領域的重要進展揭示了新的生源合成途徑

探索天然産物生源合成途徑對于天然産物合成以及化學生物學研究具有重要意義。例如生源合成途徑中的“環化/後期氧化”（cyclization/late-stage P450-mediated oxidation）策略被運用于一系列具有抗癌活性二萜的全合成中。生源合成上，從共同的生源前體香葉基香葉基焦磷酸（GGPP）出發，通過萜類環化酶（terpenoid cyclase）催化的多步碳正離子環化和重排反應可産生各種二萜類天然産物，例如抗癌藥物紫杉醇（Taxol）、巨大戟醇（ingenol）和抗生素截短側耳素 (pleuromutilin)。因此，人們對二萜類天然産物的生物合成和仿生合成進行了廣泛的研究。

香茶菜屬（Isodon）二萜是一類結構複雜的多環活性天然産物，迄今為止已分離鑒定出1000多種該家族天然産物。與諸多其他二萜天然産物一樣，其生源合成是從GGPP出發，通過一些列酶促環化反應得到共同的生源前體随後通過碳正離子重排得到已知的香茶菜屬（Isodon）二萜結構，包括ent-kaurane型，jumgermannenone型和ent-beyerene型。生源推測不同類型香茶菜屬二萜的骨架之間的轉化也是通過碳正離子重排實現的。例如最初的生源途徑認為，jungermannenone 型是從ent-kaurane 型通過兩種可能的碳正離子重排而來。

近期,beat365雷曉光課題組在前期的工作基礎之上（Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 3112-3116; J. Nat. Prod. 2018, 81, 298−306），在香茶菜屬二萜的合成研究中取得一系列新的重要進展，完成了5個香茶菜屬二萜分子的首次不對稱全合成，并且發現由紫外光或自然光引發的[3.2.1]橋環骨架自由基重排反應可以高效促發二萜類天然産物的骨架重排，從而揭示了該自由基重排，而非傳統上認為的碳正離子重排，是該類天然産物可能的生物合成過程。該反應被應用于一系列複雜萜類天然産物或類似物的後期骨架重排中，表明其具有良好的适用性和官能團耐受性。該發現豐富了人們對于萜類天然産物生物合成多樣性的認識，而且也為自由基化學在天然産物合成中的廣泛應用提供了新的指導思路。研究成果分别在線發表在《Chem》期刊和《Angewandte Chemie International Edition》期刊上。雷曉光課題組洪本科博士、劉偉龍博士和博士生王進為Chem文章的共同第一作者，beat365餘志祥課題組與山東大學婁紅祥教授為該研究工作提供了幫助。博士生吳金寶和日本籍博士後Yuichiro Kadonaga博士為Angewandte Chemie International Edition文章共同第一作者。該系列工作得到國家自然科學基金（傑出青年基金、重點項目、和創新群體項目）、科技部重點研發計劃、973項目、以及北大-清華生命聯合中心的資助。

Benke Hong, Weilong Liu, Jin Wang, Jinbao Wu, Yuichiro Kadonaga, Pei-Jun Cai, Hong-Xiang Lou, Zhi-Xiang Yu, Houhua Li, Xiaoguang Lei

Chem 2019, DOI: 10.1016/j.chempr.2019.04.023

Jinbao Wu, Yuichiro Kadonaga, Benke Hong, Jin Wang, and Xiaoguang Lei

Angew. Chem. Int. Ed. 2019, DOI: 10.1002/anie.201903682