中科院昆明植物所普諾?白瑪丹增研究組發現五味子降三萜中的非簡併激子耦合現象

五味子降三萜（Schinortriterpenoids，SNTs）為五味子科植物特有的次生代謝產物，因其結構複雜且骨架類型豐富，在近十年來，該類化合物引起了國內外天然產物化學、有機合成及量子化學研究者的極大興趣。

中國科學院昆明植物研究所植物化學與西部植物資源持續利用國家重點實驗室普諾·白瑪丹增研究組對於采於怒江狹葉五味子的研究始於2008年，至此已從中發現一系列結構新穎的五味子降三萜類化合物，如schilancidilactones A和B（Tetrahedron Lett.2009,50, 5962-5964），schilancitrilactones A-C（Org. Lett.2012,14, 1286-1289），lancolides A-D（Org. Lett.2013,15, 5068-5071），lancifonins E和F（Org. Lett.2014,16, 1370-1373），以及lancolide E（Org. Lett.2016,18, 100-103）。在對該種植物五味子降三萜的進一步研究中，基於課題組長期所建立的五味子降三萜類化合物庫及LC-UV指導分離的策略，從中又發現了10個具有Lancischiartanes骨架的五味子降三萜（1-10），其中，化合物1為首個3-Norlancischiartane-type的SNTs，且C-1和C-10位發生了構型翻轉；運用量子化學化學位移計算，研究組糾正了台灣學者沈雅敬教授報道的arisanlactone A（J. Nat. Prod.2010,73, 1228-1233）結構中側鏈C-13，C-17以及C-20位的構型（2），並通過單晶X衍射方法進一步證實了該結論。

圖1 狹葉五味子中發現了10個Lancischiartanes型

SNTs及NDEC現象

來源：昆明植物研究所

因所發現的該類化合物側鏈具有α,β,γ,δ-不飽和-γ-內酯發色團，且與C-20手性中心相鄰，因而以往常所採用的電子圓二色譜（ECD）經驗規則來確定C-20位絕對構型，即當ECD圖譜在275 nm附近為正Cotton效應時，C-20位為S構型，負Cotton則為R構型。絕大部分五味子降三萜均適用於該經驗規則，而在此研究中少部分化合物（6-8）則在275 nm附近呈現出異常的Cotton效應。研究組通過單晶衍射及ECD計算證實了化合物6-8的C-20位為S構型，並推測在化合物6-8中，由於B環出現了α,β-不飽和-γ-內酯發色團並與側鏈發色團發生相互作用，從而產生了異常的ECD圖譜。研究組選取化合物7，通過躍遷分析、分子軌道分析、相差圖譜（Difference spectrum）分析等方法，證實了其B環發色團與側鏈發色團之間存在非簡併激子耦合作用（Nondegenerate exciton coupling，NDEC），從而導致了ECD圖譜Cotton效應的異常。

電子圓二色譜無疑是天然產物絕對構型確定的重要手段，同時，其不合理使用，如簡單地通過經驗比較而忽略分子本身的複雜性（如發色團間的相互作用、構象的複雜性以及官能團取代等），往往導致得出錯誤結論。ECD經驗規則往往只適用於簡單的分子體系，且其普遍適用性受到很多因素的影響，如此研究中所涉及的NDEC以及烯丙位取代等，而這些因素常常又被簡單忽略。可以說，ECD圖譜經驗對比是構型鑒定錯誤的重要原因。天然產物中的多發色團現象尤為普遍，因而，在以上研究的基礎上，本課題組正在對五味子科植物中較為常見的一類環阿爾廷型三萜，即3,4:9,10-disecocycloartanes的結構進行重新驗證，該類結構普遍存在多個發色團，且多使用ECD經驗規則確定C-22位構型，然而所使用的經驗規則極不統一，甚至相互矛盾，發色團之間的相互作用大都被忽略。綜上，此研究強調了，對於複雜天然產物的構型確證，應盡量使用多種手段，考慮多因素，應避免僅僅依靠經驗規則。

通訊作者：

普建新研究員（藏名：普諾·白瑪丹增）

Gennaro Pescitelli教授

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