甾体生物碱似乎现在成为了大家合成的热点，Dai小组，高栓虎小组，以及Baran小组最近都报道了Cyclopamine的合成工作。近日，Dai小组报道了含吡啶单元的甾体生物碱VeragranineA的半合成研究，他们利用高效的官能团操作，合成了一系列基于VeragranineA的类似物，相关生物研究发现了一个具有更强的缓解疼痛活性的小分子化合物。该工作发表在最新的JACS之上。
(−)-Veragranines A 和 B 是两种由Luo及其团队从白马薯蓣中分离出的胆甾烷类甾体生物碱，这种草药常用于治疗疼痛和炎症。在生物活性方面，研究表明，veragranines A 和 B 可阻断 N 型钙通道 (Cav2.2)，其 IC50 值分别为 45.76 ± 1.14 和 7.82 ± 1.10 μM，并且在小鼠模型中，veragranines A 和 B 在 1.0 和 0.5 mg/kg 的剂量下对醋酸诱导的扭体疼痛具有镇痛作用。因此，veragranines A 和 B 是值得进一步开发的有前景的先导化合物。然而，从白马薯蓣中分离出的 (−)-veragranines A 和 B 的产率极低，约为 0.00004%，这限制了其全面的生物学评估。因此，开发高效且灵活的 veragranines 及其类似物的化学合成方法是非常重要的。
生源上，veragranines A 和 B 可以来源于白马薯蓣的主要甾体生物碱 veramiline (3, 上图)。Veramiline 通过 C12 位的酶促 C–H 羟基化和吡咯烷环的脱氢可以转化为 vermitaline (4)。随后的 C12–C23 键形成将产生中间体 5，通过一系列的氧化和 C20 立体化学的表异构化进一步转化为 veragranines A 和 B。
在结构上，veragranines A 和 B 具有复杂的 6/6/6/5/6/6 六环系统，独特的 C12–C23 链接和三取代吡啶环。Veragranine A 和 veragranine B 在 C11 和 C12 的氧化状态上有所不同。所有这些结构特征使 veragranines A 和 B 成为具有挑战性的合成目标。到目前为止，还没有报道关于 veragranines A 和 B 的完整化学合成。在 2022 年，Shi 和其团队报道了从 hecogenin 醋酸酯高效合成 5α,6-二氢 veragranines A 和 B 的方法。
本文作者首先断开了 C20–C22 键，设想通过 Minisci 型自由基 C–H 环化关闭 E 环（下图）。自由基中间体 6 可以通过 HAT 过程从 7 生成。难点1：首先，除了末端烯烃，还有两个三取代烯烃的存在，可能会使 HAT 过程复杂化。必须避免这些双键的过度还原。难点2：自由基环化可能发生在吡啶环的邻位（C22）和对位（C24），因此需要控制区域选择性。难点3：在 Minisci 自由基环化过程中会在 C20 生成一个新的立体中心。难点4：HAT 过程会产生一个次级自由基，这比大多数 HAT 反应中涉及的三级自由基更不稳定且更不亲核，这样的次级自由基容易在环化与吡啶前提前还原为烷烃。化合物 7 可以通过与吡啶基亲核试剂的过渡金属催化的交叉偶联反应从乙烯基三氟甲磺酸酯 8 合成。化合物 8 可以通过 C12 的氧化调整和在 C17 引入乙烯基从 10 合成。为了获得 10，作者设想在 C12 进行 Schönecker–Baran C–H 氧化（10），起始材料为保护形式的脱氢表雄酮 (11, ∼$2/g)，一种廉价且易得的起始材料。
合成路线如下：结构11向13的转化中，如何能够氧化角甲基呢？第四步中，Wittig得到了Z型的双键，可以试着画画过渡态，理解一下选择性。由于位阻的缘故，作者无法实现完全的转化。随后氧化羟基，酸化水解，得到醛的结构。值得注意的是，虽然这两步反应，作者是一锅做成的，但还是将之数成了两步，非常大气，赞！
这步HAT反应进行的异常顺利，作者得到了目标的结构，同时还分离得到15%的1，4-进攻的产物22。作者并没有得到双键还原，未关环的产物，也就意味着这个新生成的六元环的张力还是比较小，空间上吡啶与双键靠的比较近。早前马大为老师课题组报道过一例借助HAT反应来构建张力环的全合成，在他们的工作中发现还原产物的存在。
最后借助这个合成路线，作者制备了一系列天然产物结构类似物。旋转异构体的存在，也和HAT的反应结果相匹配。
生物学的研究表明27a和27eb和原始天然产物1相比，具有更高的生物活性，能够显著缓解疼痛。生物学实验中，male和female的小鼠也分开进行操作。
总之，这篇文章是一篇关于天然产物合成与化学生物学，药物化学交叉的工作。合成上，不拖泥带水，非常简洁，高效。HAT反应在合成上的应用总是层出不穷，这也是这篇工作的一个核心亮点。构效关系的研究最终得到了两个全新的，具有更高活性的小分子。然后这篇文章的立意一下子就拔高了！
