隨著抗生素的長期廣泛應(yīng)用，細(xì)菌耐藥問題日益突出，對公共健康造成嚴(yán)重威脅。因此，研制具有全新作用機(jī)制的抗菌藥物迫在眉睫。A-94964是由日本第一制藥三共株式會(huì)社科學(xué)家于2008年報(bào)道的從一株鏈霉菌中分離得到的一個(gè)結(jié)構(gòu)新穎的核苷類抗生素?；钚匝芯勘砻?，A-94964能夠有效抑制磷酸-N-乙酰胞壁酰五肽移位酶MraY的活性，IC50 = 1.1μg/mL。MraY酶在細(xì)菌中負(fù)責(zé)催化肽聚糖前體Lipid I的合成，在不同細(xì)菌物種間高度保守，被認(rèn)為是發(fā)展新型抗生素的潛在靶點(diǎn)。
相較其它天然核苷類抗生素，A-94964含有獨(dú)特的八碳糖醛酸尿苷骨架，其中C6’位和C7’位均被修飾，C6’位連接了一個(gè)吡喃型六碳糖，C7’位則通過磷酸二酯鍵與一個(gè)吡喃型氨基己糖相連；此外，氨基糖上還連有一個(gè)甘氨酸單元并延伸出不飽和脂肪酸鏈。然而，文獻(xiàn)中僅給出A-94964的平面結(jié)構(gòu)，而沒有提供任何立體化學(xué)信息。事實(shí)上，A-94964骨架和糖單元總共含有16個(gè)手性中心，理論上有216個(gè)可能的立體異構(gòu)體。
圖 A-94964的全合成與立體化學(xué)歸屬
日本東京大學(xué)Kuzuyama課題組通過發(fā)酵和純化，提供了約3毫克的A-94964樣品。意大利那不勒斯費(fèi)德里科二世大學(xué)的Molinaro和Silipo課題組通過高場核磁共振技術(shù)，推測了其中的呋喃糖環(huán)和2個(gè)吡喃糖環(huán)的結(jié)構(gòu)，它們分別是β構(gòu)型的核糖、α構(gòu)型的氨基葡萄糖和β構(gòu)型的甘露糖。但是，其中對于甘露糖異頭位構(gòu)型的指認(rèn)基于其碳?xì)漶詈铣?shù)1JC1’’-H1’’的數(shù)值（165 Hz），結(jié)論較勉強(qiáng)；而且，由于C6’位和C7’位處在柔性側(cè)鏈，其立體構(gòu)型無法根據(jù)核磁數(shù)據(jù)來確認(rèn)。而不飽和脂肪酸鏈在天然核苷類抗生素中具有不均一性，其中的手性中心尚無法探究。
基于上述合作研究結(jié)果，俞飚課題組開始了對A-94964的全合成和結(jié)構(gòu)確認(rèn)研究。首先的目標(biāo)是對含β構(gòu)型甘露糖單元的4個(gè)C6’位和C7’位不同構(gòu)型的立體異構(gòu)體的全合成。他們設(shè)計(jì)了模塊化的合成路線，將目標(biāo)化合物分解為四個(gè)砌塊，先后采用立體選擇性糖苷化反應(yīng)，H-亞磷酸酯法和選擇性?；M(jìn)行拼接。首先，從尿苷出發(fā)，通過立體選擇性烯基化反應(yīng)和Sharpless不對稱雙羥化反應(yīng)，快速制備了關(guān)鍵的4個(gè)八碳尿苷立體異構(gòu)衍生物；隨后，利用課題組發(fā)展的一價(jià)金催化的β-選擇性糖苷化反應(yīng)安裝C6’位的甘露糖；接下來，由H-亞磷酸酯法構(gòu)建磷酸二酯鍵，得到全保護(hù)的三糖，再利用轉(zhuǎn)移氫化脫除所有芐基類保護(hù)基；然后，借助親核性差異實(shí)現(xiàn)對氨基的選擇性?；B接不飽和脂肪酸鏈；最后，在精心控制的酸性條件下脫除保護(hù)基得到A-94964可能的4個(gè)立體異構(gòu)體。
遺憾的是，這4個(gè)立體異構(gòu)體的核磁數(shù)據(jù)與天然產(chǎn)物均存在明顯差異。而差異主要來源于甘露糖和八碳糖醛酸部分。通過仔細(xì)分析甘露糖單元的碳譜數(shù)據(jù)，C3’’位和C5’’位信號(hào)相較天然產(chǎn)物偏向低場，而1JC1’’-H1’’值為156 Hz，遠(yuǎn)小于天然產(chǎn)物的165 Hz。因此，推測其異頭位很可能是α構(gòu)型，而不是原先指認(rèn)的β構(gòu)型。
于是，通過更換甘露糖的糖苷化方法，采用全芐基保護(hù)的三氯乙酰亞胺酯作為給體，借助立體位阻和異頭位效應(yīng)，以α-選擇性引入該糖單元。隨后，經(jīng)過類似的轉(zhuǎn)化，高效地合成了含α構(gòu)型甘露糖單元的4個(gè)立體異構(gòu)體。通過核磁共振數(shù)據(jù)的仔細(xì)分析和比對，確定了天然產(chǎn)物的正確立體化學(xué)。最終，A-94964被確認(rèn)為含有C6’(S),C7’(S)-八碳糖醛酸尿苷骨架，C6’位修飾有α-甘露糖，C7’位通過磷酸二酯鍵與α-氨基葡萄糖相連的核苷化合物。
這一工作為基于此類結(jié)構(gòu)的抗菌藥物研發(fā)打下了必要的基礎(chǔ)。近日，相關(guān)研究成果以“Total Synthesis and Stereochemistry Assignment of Nucleoside Antibiotic A-94964”為題在線發(fā)表于Angew. Chem. Int. Ed.（https://doi.org/10.1002/anie.202200818）。論文第一作者為邵笑飛博士，他于2020年畢業(yè)于中科院上海有機(jī)化學(xué)研究所俞飚課題組，隨后，博士后入站國科大杭州高等研究院化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院。這一工作得到了國家自然科學(xué)基金委、科技部、中國科學(xué)院和上海市科委的資助。
此前，俞飚課題組已完成了一系列結(jié)構(gòu)新奇的天然核苷類抗生素的全合成，包括A201A (J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 4157–4160), Tunicamycins (Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54, 6618–6621), Amipurimycin (Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 2884–2888; 2019, 58, 10558–10562), 和Amicetin系列抗生素(J. Org. Chem. 2018, 83, 7076–7084; Chin. J. Chem. 2021, 39, 2679–2684)等。
