A Synthetic Pathway to Either Enantiomer of Merrilactone A
核心问题:实现 merrilactone A 两种对映体的对映选择性全合成,并改进第一代合成中存在的区域选择性差和非对映选择性不佳(如 Claisen 重排仅得 1.8:1 的 5b/5a 比例)以及只能得到外消旋体的问题。
关键发现:关键步骤不对称环氧开环以 86% 产率、86% ee 得到 16,用 R,R 催化剂得到 ent-16 等 11 条
核心问题:实现 merrilactone A 两种对映体的对映选择性全合成,并改进第一代合成中存在的区域选择性差和非对映选择性不佳(如 Claisen 重排仅得 1.8:1 的 5b/5a 比例)以及只能得到外消旋体的问题。
关键发现:关键步骤不对称环氧开环以 86% 产率、86% ee 得到 16,用 R,R 催化剂得到 ent-16 等 11 条
核心问题:印楝素(azadirachtin)的首次全合成,特别是克服其高度拥挤的C8-C14键构建难题以及分子对酸、碱和光的不稳定性。
关键发现:完成了历时22年的印楝素全合成。关键步骤产率:片段偶联α-7为81%、β-7为76% 等 6 条
核心问题:针对印楝素(azadirachtin)全合成中C23差向异构体难以控制、C1位酯化困难等关键问题,发展一条新的中继路线,以利用两种C23差向异构体并高效构建关键中间体。
关键发现:印楝素(1)的C22-C23烯醇醚可通过甲氧基溴化/还原定量转化为C23 α/β甲基缩醛(1:1混合物) 等 12 条
核心问题:青蒿素供应不足且成本高昂,需要开发一种高效、可规模化、低成本的青蒿素合成方法,以替代从植物中提取。
关键发现:光氧化步骤在连续流动条件下,以二氯甲烷为溶剂,TPP为光敏剂,2的转化率为91%,3的收率为75%,每分钟可生产1.5 mmol 3 等 4 条
核心问题:germacrene类十元环倍半萜的合成困难,缺乏可扩展、对映选择性且能大量制备关键中间体的方法;中环化合物对酸热不稳定,导致合成和纯化困难。
关键发现:法尼醇(2)经3步(Sharpless环氧化、氧化、氯代)以63%总产率得到环化前体5(ee=90%) 等 8 条
核心问题:解析2-甲基异冰片(2-MIB)生物合成途径中阳离子中间体的详细机制与立体化学。
关键发现:在2-MIB产生菌中检测到多种同源单萜(m/z 150)及同源单萜醇(m/z 168)副产物,其中12-15和18为新天然产物。对Micromonospora olivasterospora喂养[1-13C]-1-脱氧-D-木酮糖后,GC-MS显示2-MIB占挥发性物质64%,2-亚甲基莰烷1... 等 2 条
核心问题:阐明LytB/IspH酶中[4Fe-4S]簇与底物及抑制剂结合的分子机制,为开发以MEP途径为靶点的新型抗菌药物提供结构基础。
关键发现:氨基类似物2对大肠杆菌LytB的IC50为0.15 μM,硫醇类似物3的IC50为0.21 μM,均优于已报道的3-丁炔基二磷酸(IC50=0.45 μM) 等 5 条
核心问题:萜烯合酶催化萜类化合物合成中的关键环化步骤,但其复杂的碳正离子环化机理使得理性设计几乎不可能,而传统GC-MS分析通量低,且缺乏针对环化活性的高通量筛选方法,严重限制了萜烯合酶的定向进化改造。
关键发现:合成底物3在25 mM NH4HCO3溶液中10 mM浓度下室温稳定至少10天 等 6 条
核心问题:使用量子化学簇方法模拟酶活性位点,以再现和解释酶的对映选择性,以柠檬烯环氧化物水解酶为测试案例。
关键发现:野生型LEH催化环戊烯氧化物水解的能垒分别为15.7(C1)和15.6(C2) kcal/mol,能垒差仅0.1-0.2 kcal/mol,与实验14% ee(R,R型)一致;突变体R1的C2能垒13.1 vs C1 等 5 条
核心问题:确定IspH催化HMBPP还原脱氧生成IPP/DMAPP的反应中间体究竟是ferraoxetane还是烯丙基阴离子(allyl anion)结构。
关键发现:[1-17O]-HMBPP实验中未观察到任何17O超精细信号,表明中间体不存在Fe-O键,排除ferraoxetane模型 等 6 条
核心问题:解析并体外重构海洋细菌Streptomyces sp. CNH-189中merochlorin A和B的完整生物合成途径,揭示聚酮-萜烯杂合中间体形成的酶学机制以及氧化氯化/环化反应的催化剂。
关键发现:Mcl17催化丙二酰CoA生成THN (3)的比活力为2.4±0.3 mU/mg(kcat 等 4 条
核心问题:植物来源二萜类化合物结构复杂、天然丰度低,难以工业化利用,而化学合成路线效率低且难以控制立体化学,亟需开发能够立体选择性合成结构多样二萜类化合物的生物合成方法。
关键发现:构建了51个类I和类II二萜合酶功能组合,其中41个为“新-自然”组合 等 8 条
核心问题:阐明二萜环化酶CotB2催化生成具有特殊5-8-5并环结构的环辛-9-烯-7-醇的复杂环化反应机制
关键发现:通过[U-13C6]葡萄糖喂养实验,观察到七个C-C偶联(C1-C2、C3-C18、C5-C6、C7-C19、C11-C20、C13-C14、C15-C16)存在,而预期的C9-C10偶联缺失,表明C8/C9碳碳键发生重排。氘代底物实验表明:(9,9-D2)-GGDP转化为(8,8-D2)-环... 等 3 条
核心问题:发现并表征新型嵌合二萜合酶EvVS,并通过结构域交换将其功能转化为二倍半萜合酶,以产生新的萜类化合物。
关键发现:通过基因组挖掘和异源表达,从Emericella varicolor中鉴定出新型嵌合萜类合酶EvVS,其催化产生新型三环二萜varideine (1, C20H32, m/z 272)。体外实验表明,EvVS以DMAPP和IPP为底物可同时产生二萜1和二倍半萜2 等 2 条
核心问题:在酶结合口袋的大随机化位点(10个残基)进行饱和突变时,传统密码子库需要天文数字的筛选工作量,如何在保持可行筛选规模的同时实现对对映选择性的有效重塑与反转。
关键发现:野生型LEH催化环己烯氧化物水解的e.r.仅为52:48(微弱的S,S选择性)。使用缬氨酸库筛选3220个转化株,得到S,S选择性达e.r. 93:7的突变体,R,R选择性可达e.r. 12:88 等 3 条
核心问题:揭示放线菌Kitasatospora setae中一个功能未知的倍半萜环化酶(YP_004903082)的催化产物,阐明其生物合成机制。
关键发现:重组corvol ether synthase以FPP为底物主要生成两种产物corvol ether A(1)和B(2),比例约1:3(2为主产物) 等 7 条
核心问题:鉴定细菌和真菌中新的二萜环化酶,特别是UbiA超家族中负责cyathane等骨架形成的环化酶,并揭示其多样性。
关键发现:鉴定出EriG为猴头菌中负责cyathane骨架环化的二萜环化酶,催化GGPP生成(-)-cyatha-3,12-diene,Km=99.6 μM,最大速率4.0 nmol min^-1 mg^-1,在工程大肠杆菌中产量为3 mg/L。利用EriG序列进行基因组挖掘,发现UbiA超家族中新的二...
核心问题:天然产物中新骨架多环萜类化合物的结构测定(尤其是未功能化烃类的绝对构型)和其复杂环化机制的阐明。
关键发现:从Emericella varicelolor NBRC 32302中克隆并异源表达了一个编码716个氨基酸的双功能萜烯合酶EvAS,在Aspergillus oryzae中产生了新倍半萜烃astellifadiene (1),其m/z为340 [M]+,分子式为C25H40,具有六个不饱和度... 等 3 条
核心问题:两种细菌二萜环化酶(spiroviolene synthase和tsukubadiene synthase)的环化机制尚不明确,需阐明其碳正离子环化级联反应及立体化学过程。
关键发现:从S. violens中克隆的SvS催化GGPP生成单一产物(-)-spiroviolene (1),比旋光度[α]D^12=-5.6 (c=0.2, C6D6),绝对构型为(3R,6R,10S,11R,14R) 等 6 条
核心问题:海洋动物来源的meroterpene类天然产物产量低且难以获取,其生物合成酶未知,需要寻找可培养细菌作为替代来源。
关键发现:从Scytonema sp. PCC 10023中分离到merosterol A和B,分子式分别为C28H32Cl2O8和C29H34Cl2O8 等 4 条