最新研究成果 | 清華大學(xué)藥學(xué)院唐葉峰課題組應(yīng)邀發(fā)表天然產(chǎn)物仿生合成領(lǐng)域綜述文章
時間：2021-09-27 17:42:01學(xué)院：藥學(xué)院學(xué)校：清華大學(xué)
近日，清華大學(xué)藥學(xué)院唐葉峰課題組應(yīng)邀發(fā)表綜述論文，系統(tǒng)總結(jié)了該課題組近十年來在天然產(chǎn)物仿生合成方面取得的一系列研究成果（圖1）。
圖1：唐葉峰課題組天然產(chǎn)物合成研究理念。
天然產(chǎn)物普遍具有新穎的化學(xué)結(jié)構(gòu)和重要的生理功能，因而在現(xiàn)代化學(xué)、藥學(xué)和生物學(xué)等研究領(lǐng)域扮演著極其重要的角色。天然產(chǎn)物全合成是通過化學(xué)手段獲取天然分子的有效方式之一。由于研究對象的復(fù)雜性和重要性，天然產(chǎn)物合成被視為合成化學(xué)領(lǐng)域最具挑戰(zhàn)性和生命力的研究方向之一，在促進合成化學(xué)發(fā)展、?推動創(chuàng)新藥物研發(fā)和培養(yǎng)尖端化學(xué)人才方面具有不可替代的作用。
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天然產(chǎn)物合成的最大特點在于目標分子的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性和合成挑戰(zhàn)性。長期以來，該領(lǐng)域需要解決的首要問題是如何實現(xiàn)復(fù)雜天然產(chǎn)物的高效性合成。眾所周知，大自然是最偉大的“分子制造者”，往往通過極其精密而又高效的方式合成各類復(fù)雜天然產(chǎn)物。因此，實現(xiàn)天然產(chǎn)物高效合成的有效途徑之一是“師法自然”，即通過借鑒和模擬天然產(chǎn)物生源合成途徑中的關(guān)鍵元素（如底物結(jié)構(gòu)、酶的功能、成斷鍵方式以及反應(yīng)條件等），提高合成有效性。
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唐葉峰課題組長期致力于天然產(chǎn)物合成研究，并逐步形成了“仿生合成和理性設(shè)計相輔相成”的研究理念。簡而言之，在合成戰(zhàn)略層面，注重“借天問道”，即通過學(xué)習(xí)和借鑒天然產(chǎn)物生物合成途徑中的關(guān)鍵元素，尤其是一些高效的仿生串聯(lián)反應(yīng)，以增加合成的有效性和合理性；在合成戰(zhàn)術(shù)層面，則強調(diào)基于理性設(shè)計發(fā)展獨具特色的合成方法，尤其是一些環(huán)張力驅(qū)動的重排擴環(huán)反應(yīng)，以提高合成的新穎性和實用性。除此之外，注重合成策略的普適性，力求從整體上解決結(jié)構(gòu)上具有內(nèi)在關(guān)聯(lián)的一類（而非單一）天然產(chǎn)物的多樣性合成問題，為進一步開展生物功能研究奠定基礎(chǔ)。
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在上述合成理念指導(dǎo)下，唐葉峰課題組已完成多個家族、60多個活性天然產(chǎn)物的全合成（圖2）。
圖2.唐葉峰課題組完成的代表性天然產(chǎn)物分子（2010-2020年）
其中代表性工作包括蒼耳烷倍半萜（Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 6984; Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 14494; Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 16323; Chem. Asian J. 2019, 14, 1888；Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 4221）、細胞松弛素（Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 6992; Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 14216; Org. Lett. 2019, 21, 1794）、扁板海綿聚酮（J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 1937；Org. Biomol. Chem. 2020, 18, 9371）以及百部生物堿（Chin. Chem. Lett. 2013, 24, 953; Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 14545）等天然產(chǎn)物的集群式合成。
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在本綜述中，作者通過一些代表性實例向讀者展示了如何將“自然啟發(fā)”與“理性設(shè)計”有機地結(jié)合在一起，從而實現(xiàn)復(fù)雜天然產(chǎn)物合成“化繁為簡”、“化難為易”的研究歷程。最后，作為對該研究領(lǐng)域的總結(jié)，作者強調(diào)：仿生合成的成功實施，依賴于合成化學(xué)家對天然產(chǎn)物生物合成途徑的深刻理解，對化學(xué)知識的靈活運用，對合成策略和方法創(chuàng)新的不斷追求，以及持之以恒的實踐探索，而這一過程也正是合成化學(xué)家不斷學(xué)習(xí)自然、模擬自然、超越自然的旅程。
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該綜述性論文在美國化學(xué)會頂級期刊《化學(xué)研究評述》（Accounts of Chemical Research）上發(fā)表，題為“天然產(chǎn)物仿生合成：學(xué)習(xí)、模仿和超越自然之旅”（Biomimetic Synthesis of Natural Products: A Journey To Learn, To Mimic, and To Be Better）
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論文第一作者為唐葉峰課題組已畢業(yè)博士生鮑瑞洋，第二作者為2017級博士生張浩宇，唐葉峰教授為通訊作者。研究工作得到了國家自然科學(xué)基金，重大新藥創(chuàng)制科技重大專項和北京市自然基金等項目的大力資助。
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原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.accounts.1c00459
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