(图片来源:J. Am. Chem. Soc.)
正文
塞克肽(sactipeptides)是核糖体合成和翻译后修饰肽(RiPPs)的一个亚类,由硫与α-碳键定义,称为sactionine。许多塞克肽具有抗菌活性,是一类很有前途的新型抗菌化合物。塞克肽是从线性核糖体肽开始生物合成的,该肽在半胱氨酸的硫醇和另一个氨基酸残基的α-碳之间进行环化。所得到的环肽含有立体确定的硫代氨基缩酮,在该天然产物家族的L和D立体化学构型中都发现了这种缩酮。化学加——科学家创业合伙人,欢迎下载化学加APP关注。
Enteropeptins A−C(1−3)是2022年从人类肠道微生物盲肠肠球菌中分离出来的塞克肽(Figure 1a)。Enteropeptin A(1)是一种窄谱抗菌剂,对其产生的生物体具有抑菌活性。Enteropeptins B(2)和C(3)是其相关的化合物,它们与1的区别分别在于单个氨基酸的缩短或延伸。然而,由于Enteropeptins A的分离产率较低,天然产物尚未通过NMR直接表征,并且在其硫代氨基缩酮碳上具有未确定的立体化学构型。2003年,Vederas课题组(J. Am. Chem. Soc.2003, 125, 4726.)首次合成了线性Sactionine。2022年,Malins课题组(Org. Lett. 2022, 24, 3680.)报道了通过α-溴甘氨酸衍生物与半胱氨酸硫醇的烷基化合成含thioaminal的肽,这是获得塞克肽的一种潜在策略。到目前为止,还没有关于塞克肽天然产物的化学合成的报道。
首先,作者进行了逆合成分析(Figure 1b)。Enteropeptin A可由中心硫代吗啉砌块5与N-末端二肽砌块4和C-末端三肽砌块6通过酰胺键形成反应构建。砌块5可由砌块7经分子内的环化反应制备。砌块7可由脱氢氨基酸9经烯酰胺的质子化制备,涉及使用Brønsted酸催化剂(DTPA)。
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epi-Enteropeptin A(epi-1)的全合成(Scheme 1)。以N-苄氧羰基-2-磷酰甘氨酸三甲酯(10)为初始底物,在Pd/C/H2/MeOH条件下进行脱保护,可以几乎定量的收率得到砌块11。砌块11与Phth-Gly-OH(12)在NMM(N-甲基吗啉)/IBCF(氯甲酸异丁酯)/THF条件下进行偶联反应,可以81%的收率得到二肽砌块13。砌块13与醛化合物14在TMG(四甲基胍)/DCM条件下进行Horner−Wadsworth−Emmons反应,可以80%的收率得到砌块15。砌块15在LiI/EtOAc条件下进行去甲基化反应,可以56%的收率得到羧酸砌块16。砌块16与L-Cys(STrt)-OMe(17)在EDCI(1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐)/HOAt/NMM(N-甲基吗啉)条件下进行酰胺形成反应,可以61%的收率得到砌块18。同时,砌块18在TFA/TIS/DCM条件下进行脱保护反应,可以92%的收率得到硫醇砌块19。然而,利用砌块19制备砌块20的多种策略,均未能成功。通过对反应条件的大量尝试后发现,当以二硫代磷酸8(0.05 equiv)作为催化剂,PhCF3作为溶剂,在微波条件下150 oC反应2 h,可以60%的收率得到砌块20,是单一的非对映异构体(Table 1)。值得注意的是,砌块20的X-射线晶体分析表明,该过程发生了环化反应,仅得到L-硫代氨基缩酮。砌块20在H2NCH2CH2NH2/CH2Cl2/MeOH条件下选择性的去除邻苯二甲酰亚胺保护基,并在NMM/HOAt/EDC·HCl条件下进行偶联反应,可以两步61%的总收率得到五肽砌块21。砌块21在LiOH/MeOH/H2O条件下进行甲酯的水解,并与胺化合物6在EDC·HCl/HOAt/NMM/DMF条件下进行酰胺形成反应,可以两步71%的总收率得到八肽砌块S3。砌块S3在TMSBr/茴香硫醚/TFA条件下进行全脱保护反应,可以59%的收率得到epi-1。
Enteropeptin A(1)的全合成(Scheme 1)。利用ent-17制备的ent-20为底物,其含有D-硫代氨基缩酮以及在半胱氨酸α-立体中心具有D-立体化学构型。ent-20在DBU/DCM条件下进行三次循环的差向异构化,可以72%的总收率得到砌块23。砌块23在LiI/EtOAc条件下去甲基化反应,并与胺化合物6在EDC·HCl/HOAt/NMM/DMF条件下进行偶联反应,可以两步76%的总收率得到六肽砌块25。砌块25在H2NCH2CH2NH2/CH2Cl2/MeOH条件下选择性的去除邻苯二甲酰亚胺保护基,并与化合物4在NMM/HOAt/EDC·HCl条件进行偶联反应,可以两步53%的总收率得到砌块26。砌块26在在TMSBr/茴香硫醚/TFA条件下进行全脱保护反应,可以81%的收率得到Enteropeptin A(1)。
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砌块19制备砌块20的Markovnikov Hydrothiolation条件筛选(Table 1)。
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在获得上述1和epi-1后,作者对Enteropeptin A的结构进行了结构鉴定(Figure 2)。通过真实与合成的Enteropeptin A的LC/MS分析结果表明,真实的Enteropeptin A与合成的1(D-硫代氨基缩酮)完全重叠,但与合成的epi-1(L-硫代氨基缩酮)完全不重叠。这些结果表明,Enteropeptin A具有D-硫代氨基缩酮单元。
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总结
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