人工合成草药生物碱

石松植物千层塔（Lycopodium serratum）是一种匍匐的不开花植物，它被顺势疗法用于治疗许多疾病。它含有一些强大的生物碱，已经让很多科学家对它们产生了科学和医学上的兴趣。然而，这种植物制造的许多这些化合物含量极低，阻碍了检验它们的治疗价值的努力。



对于一种称为Serratezomine A的化合物——它可以说是这些生物碱中最复杂的一种——含量已经不再是一个问题。这种生物碱可能具有抗癌属性，而且可能治疗记忆丧失。来自范德比尔特大学的一组合成化学家在3月18日出版的《美国化学会杂志》上报告说，他们提出了一种从零开始制造这种分子的有效方式。



这组科学家用了6年时间才开发出这一过程，这是由于他们需要发明一些全新的化学方法从而完成这一合成。这些方法可以让合成其他石松生物碱以及具有治疗潜力的其他天然化合物变得更容易。



除了它们用于治疗的可能性，这些化合物引起了范德比尔特大学的这组化学家的兴趣还因为它们是生物生产的所有小分子中结构最复杂而且功能最密集的一些。这些化合物是由碳原子和氮原子组成了独特的环结构。



“这是一个挑战性的问题，”领导这项研究的化学教授Jeffrey Johnston说。“开发一种新的化学反应然后把它应用于天然产品的目标需要数年时间。因此，一旦我们开始，我们就不能停下来。”



在全合成化学领域，仅仅发现合成一种天然分子的方法是不够的。这个过程必须产生足够多的分子用于测试其生物活性。这意味着这个过程中的顺序步骤数量——化学家称之为过程的最长线性序列——应该尽可能地少，从而让产量最大化。例如，如果一个序列有30步，而每步有80%的产率，这个序列的总产率大约是0.1%。但是，一个低产率的步骤就能让这个过程变得无用。



Johnston 说，Serratezomine A合成的最长线性序列是15步，它的总产率是1.7%。那相当于平均每步的产率是77%。这组化学家利用一种名为会集法的策略让这一序列保持这么短。他们在主序列进行的同时制备了关键成分之一。



Johnston已经把他的研究组制备的Serratezomine A交给了范德比尔特大学的药物发现项目，后者的任务是鉴定适合进行前临床试验的新型药剂，从而评估它的治疗价值。