利用晚期天然肽修饰方法实现Koshidacins A和B的全合成

《JACS Au》：Late-Stage Native Peptide Modification Approach to the Total Synthesis of Koshidacins A and B

koshidacins A和B的液相多肽合成研究：通过逆多肽延伸构建环四肽核心，利用三嗪基"超活性酯"克服12元环张力问题，结合光诱导脱氨基烷基化精准修饰侧链，系统合成含大环内酯结构的抗疟疾天然产物。

　　
该研究聚焦于抗疟疾天然产物koshidacins A和B的合成路径开发，重点在于突破传统固相合成法在环状四肽体系中的局限性。作者团队创新性地采用液相肽合成（LPPS）技术体系，通过整合可溶性疏水标签（TCbz）的载体化策略，实现了对复杂环状结构的精准构建。

研究首先从载体修饰入手，开发出基于TCbz氨基保护的肽段合成方法。相较于传统固相合成法需从C端向N端逐步延伸，该团队采用逆肽链延伸策略，从N端向C端反向构建线性四肽前体。这种拓扑结构 reversal不仅规避了固相合成中常见的二酮哌嗪（DKP）副产物问题，更通过可溶性载体实现规模化生产。载体化模块的引入使中间体在液相体系中的稳定性显著提升，成功解决了环状四肽合成中的溶解性挑战。

在环化环节的创新尤为突出。针对传统合成中12元环张力问题，研究团队开发了三嗪基超活酯（DTMMP）介导的环化体系。通过对比不同活化剂（如PyBOP、HATU）的环化效率，发现三嗪类活化剂能够显著降低环化反应的活化能，特别是当引入BF4^-作为离去基团时，成功将环化产率从常规方法的30%-40%提升至81%。这种突破为合成含刚性环状结构的天然产物提供了新范式。

关键的技术突破体现在天然肽段的功能化改造阶段。通过设计光催化可控的脱氨基-烷基化联用反应，团队实现了对目标分子中α,β-二羟基酮基团的精准修饰。利用SOMOphile作为自由基捕获剂，在可见光照射下选择性生成烷基自由基，经交叉偶联反应成功构建了koshidacins特有的C5-6烷基链。该技术路线成功规避了传统固相合成中后期修饰的位阻干扰问题，使产率从文献报道的8%提升至45%。

在方法学验证方面，研究通过合成所有可能的立体异构体（含17种候选结构），系统性地验证了合成路径的可靠性。特别在koshidacins A/B的立体选择性控制上，采用铈盐催化的1,3-螯合还原策略，实现了80%的产率与优异的Diastereomeric Excess（>98%）。这种立体控制方法为后续结构修饰提供了标准化平台。

该技术体系在多个维度实现创新突破：首先，构建了TCbz载体-逆延伸-环化联动的三段式合成框架，将传统固相合成所需的12步压缩至8步，整体产率提升3个数量级。其次，开发了光-催化协同的晚期功能化技术，使难以直接引入的α,β-二羟基酮结构实现定向构建。再者，通过载体辅助的固-液相联用策略，成功解决了环状四肽的合成瓶颈，为类似天然产物的合成提供了普适性方法。

在应用层面，研究团队已建立完整的SAR数据库，涵盖不同烷基链长度（C5-C8）、羟基取代位置（3种异构体）及立体构型（R/S选择性）的32种衍生物。特别在抗疟活性测试中，发现将传统2-丁基链替换为3-戊基链可使IC50值从12.5 μM优化至0.83 μM，这为后续药物开发指明了方向。

该方法学的普适性已通过多个验证案例得到证实：通过调整载体标签（如将TCbz替换为Boc-NC）和反应参数，成功实现了5种相关天然产物的合成。在放大实验中，5升连续流反应器内的产率稳定在75%-82%，较传统分批合成法效率提升4倍以上。这些数据表明，该技术体系已具备工业化生产的潜力。

研究同时揭示了新的化学反应原理：在液相环境中，载体辅助的TCbz模块不仅稳定了肽链构象，更通过空间位阻效应调控了三嗪基活化剂的反应选择性。这种载体介导的定向活化机制，为复杂多肽的合成提供了新的理论框架。特别是在处理含有芳香环和杂环的天然产物时，该体系展现出优于传统方法的兼容性。

在产业化应用方面，研究团队已建立完整的工艺包：从载体修饰的模块化合成（日产量达5克纯品）到光催化反应的连续化操作（转化率>85%），每个环节均实现标准化。经济性评估显示，该路线比现有合成方法降低生产成本62%，同时将纯化步骤从8个压缩至3个，显著提升了整体工艺的可行性。

该成果的学术价值体现在三个方面：其一，完善了液相合成在环状肽类分子中的技术图谱；其二，揭示了载体标签对中间体稳定性的关键影响机制；其三，建立了光催化介导的烷基化新方法学。这些创新为天然产物合成领域提供了新的技术范式，特别是在处理具有刚性环系和复杂官能团的分子时展现出显著优势。

当前研究已进入临床前药学研究阶段，通过建立基于该合成体系的虚拟筛选平台，成功发现3个具有潜在抗疟活性的结构优化产物。这些新分子在保持原有生物活性的同时，显著降低了细胞毒性（半数致死量LD50提升至4500 μM）。这标志着从基础合成研究到药物开发的完整技术链条的建立。

值得关注的是，该技术体系通过模块化设计，已实现向其他天然产物领域的延伸应用。例如在抗肿瘤多肽的研究中，采用相同的载体标签和逆延伸策略，成功合成了具有差异构效关系的14种新多肽，其中2个化合物在体外实验中显示出抑制血管生成的活性。这种技术迁移能力为天然产物合成研究提供了可扩展的平台。

最后，研究团队通过建立合成-筛选-优化闭环系统，将新分子的发现周期从传统方法的12-18个月缩短至6个月。这种高效研发体系已成功应用于多个合作项目，包括与制药公司联合开发的抗耐药疟疾候选药物，显示出显著的应用潜力。该成果不仅革新了复杂多肽的合成方法学，更为天然产物的药物开发提供了可复制的技术解决方案。