清華新聞網(wǎng)9月27日電 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(lái)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(guò)化學(xué)手段獲取天然分子的有效方式之一。由于研究對(duì)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(jìn)合成化學(xué)發(fā)展、 推動(dòng)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。
天然產(chǎn)物合成的最大特點(diǎn)在于目標(biāo)分子的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性和合成挑戰(zhàn)性。長(zhǎng)期以來(lái)，該領(lǐng)域需要解決的首要問(wèn)題是如何實(shí)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(guò)極其精密而又高效的方式合成各類(lèi)復(fù)雜天然產(chǎn)物。因此，實(shí)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(guò)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。
唐葉峰課題組長(zhǎng)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(jì)相輔相成”的研究理念。簡(jiǎn)而言之，在合成戰(zhàn)略層面，注重“借天問(wèn)道”，即通過(guò)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(qiáng)調(diào)基于理性設(shè)計(jì)發(fā)展獨(dú)具特色的合成方法，尤其是一些環(huán)張力驅(qū)動(dòng)的重排擴(kuò)環(huán)反應(yīng)，以提高合成的新穎性和實(shí)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(lèi)（而非單一）天然產(chǎn)物的多樣性合成問(wèn)題，為進(jìn)一步開(kāi)展生物功能研究奠定基礎(chǔ)。
圖2.唐葉峰課題組完成的代表性天然產(chǎn)物分子（2010-2020年）
在上述合成理念指導(dǎo)下，唐葉峰課題組已完成多個(gè)家族、60多個(gè)活性天然產(chǎn)物的全合成（圖2）。其中代表性工作包括蒼耳烷倍半萜、細(xì)胞松弛素、扁板海綿聚酮以及百部生物堿等天然產(chǎn)物的集群式合成。
在本綜述中，作者通過(guò)一些代表性實(shí)例向讀者展示了如何將“自然啟發(fā)”與“理性設(shè)計(jì)”有機(jī)地結(jié)合在一起，從而實(shí)現(xiàn)復(fù)雜天然產(chǎn)物合成“化繁為簡(jiǎn)”“化難為易”的研究歷程。最后，作為對(duì)該研究領(lǐng)域的總結(jié)，作者強(qiáng)調(diào)，仿生合成的成功實(shí)施，依賴(lài)于合成化學(xué)家對(duì)天然產(chǎn)物生物合成途徑的深刻理解，對(duì)化學(xué)知識(shí)的靈活運(yùn)用，對(duì)合成策略和方法創(chuàng)新的不斷追求，以及持之以恒的實(shí)踐探索，而這一過(guò)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。
該綜述性論文近日在美國(guó)化學(xué)會(huì)頂級(jí)期刊《化學(xué)研究評(píng)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）。
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(jí)博士生張浩宇，唐葉峰教授為通訊作者。研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金，重大新藥創(chuàng)制科技重大專(zhuān)項(xiàng)和北京市自然基金等項(xiàng)目的大力資助。
論文鏈接：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.accounts.1c00459
供稿：藥學(xué)院
編輯：李華山
審核：曲田
