中藥天麻藥用歷史悠久,最早于《神農(nóng)本草經(jīng)》列為上品并記載:“赤箭,味辛溫。主殺鬼精物,蠱毒惡氣。久服益氣力,長陰肥健,輕身增年。一名離母,一名鬼督郵?!薄独坠谥苏摗贰堕_寶本草》首次記錄天麻并列天麻名稱為正品名,記載天麻:主諸風濕痹,四肢拘攣,小兒風癇驚氣,利腰膝,強筋力。久服益氣,輕身長年。《本草綱目》等歷代本草均收載天麻,只是隨著年代變遷,加工炮制、組方復配、藥用部位選擇等會不斷完善,中藥天麻的性味歸經(jīng)和功能主治等在不同年代會有些許不同。
現(xiàn)代應用中藥天麻來自蘭科(Orchidaceae)天麻屬(Gastrodia)多年生腐生植物天麻(Gastrodia elata Blume)的干燥塊莖,功能息風止痙,平抑肝陽,祛風通絡。用于小兒驚風,癲癇抽搐,破傷風,頭痛眩暈,手足不遂,肢體麻木,風濕痹痛。天麻屬植物全球約有20余種,分布于亞洲和大洋洲的熱帶以及亞熱帶地區(qū),我國以云南、四川、貴州、陜西、湖北、安徽等地為主要產(chǎn)區(qū),云南產(chǎn)區(qū)主要分布在昭通和麗江,有昭通烏天麻地理標志產(chǎn)品。
中國科學院昆明植物研究所天然藥物新藥研發(fā)團隊周俊課題組一直專注于天麻中活性成分的挖掘。上世紀七八十年代,條件異常艱苦的情況下,周俊等通過對天麻主要成分的藥學研究,從中發(fā)現(xiàn)了治療頭痛、失眠的有效成分天麻素(gastrodin, figure 1),隨后開展了合成天麻素的研究,1980年轉(zhuǎn)讓給昆明制藥廠,生產(chǎn)至今,創(chuàng)造了很好的經(jīng)濟效益。天麻的化學研究與主成分的確定為天麻產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了有力的科技支撐。
近年來,為了進一步挖掘天麻中的活性成分,借鑒天麻的傳統(tǒng)應用歷史以及對應藥用部位,研究人員對天麻的莖稈進行了細致的研究,最終分離得到了具有新穎結(jié)構(gòu)骨架的(gastrodinol, figure 1)。從結(jié)構(gòu)上看,gastrodinol含有一個獨特的6,6,5熔合的三環(huán)骨架(一個萘環(huán)和一個重排重構(gòu)的C環(huán)部分),初步藥理活性顯示gastrodinol 具有較好抗菌活性??紤]到gastrodinol新穎的結(jié)構(gòu)骨架和良好的活性,研究人員對其進行了全合成研究。
Figure 1
研究人員首先通過F-C烷基化、選擇性地甲基化和Sonogashira偶聯(lián)等10步反應高效的合成了片段1;利用Knoevenagel反應和溴代等4步反應制備了片段2。最后利用匯聚式合成的策略,片段1和2經(jīng)過Sonogashira 偶聯(lián)得到中間體3,然后經(jīng)過林德拉還原將炔還原為反式的雙鍵。反式雙鍵在光照的條件下(Hg lamp, 500W)首先異構(gòu)化為順式雙鍵,緊接著關環(huán)和芳構(gòu)化成功的構(gòu)建了B環(huán),最后脫去芐基順利地得到了天然產(chǎn)物gastrodinol (200mg), 為進一步的藥理活性實驗提供了足夠的原料保證。
目前以上成果以“Total synthesis of gastrodinol via photocatalytic 6π electrocyclization”為題在線發(fā)表于有機化學權(quán)威期刊Organic Letters上(2020, 22, 17, 6822–6826; Doi:10.1021/acs.orglett.0c02335)。中國科學院昆明植物研究所17級博士生呂永峰為該論文的第一作者,周俊研究員和胡江苗副研究員為該論文的共同通訊作者。該研究得到了國家重點研發(fā)計劃(2017YFD0201404)和云南省重大科技專項計劃(2017ZF003-04)支持。
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