近日，新加坡國立大學蘇州研究院（以下簡稱“新國大蘇研院”）大健康生物與食品工程卓越研究中心首席研究員黃德建教授與美國加州大學洛杉磯分校的Kendall N. Houk教授合作，在天然雙黃酮與三黃酮合成方面取得重大突破。相關成果發(fā)表于國際頂級期刊《自然·通訊》（Nature Communications）。黃德建教授團隊通過無需催化劑的綠色氧化偶聯(lián)反應，首次開辟了一種綠色和可持續(xù)的雙黃酮和三黃酮合成路徑。該反應條件簡單、產率高、選擇性好，同時原料便宜，產物具有科研和商業(yè)價值，在生物醫(yī)藥與保健食品產業(yè)有廣闊的應用前景。

研究背景

黃酮單體普遍存在于水果和蔬菜中，對人體健康有益，可以通過工業(yè)化、大規(guī)模手段從農業(yè)食品副產品中提取。與黃酮類化合物的單體相比，黃酮類寡聚體的生物活性更強，具有更出色的醫(yī)療保健作用。但是，黃酮類寡聚體化合物在自然界中的含量較少，人工合成難度大且代價高昂，因此，黃酮類寡聚體化合物作為藥物的開發(fā)目前進展十分緩慢，對此類化合物的研究報道也很有限。

研究結果

研究人員發(fā)現(xiàn)，在弱堿性水里，木犀草素和其它黃酮可以與溶液里的氧氣（做為氫原子受體）發(fā)生氧化偶聯(lián)反應。該反應只需使用食品級原料，無需外加催化劑，在室溫下即可完成。利用此方法，成功合成了40余個雙黃酮和三黃酮，包括天然產物dicranolomin、philonotisflavone、dehydrohegoflavone、distichumtriluteolin和cyclodistichumtriluteolin。通過NMR，ESR，17O標記等方法，對這一自由基反應的機理做了系統(tǒng)深入的研究，從而揭示了溶液pH值、氧氣供應量和堿溶液的抗衡陽離子為影響反應產率的關鍵因素。

▲圖1：天然和非天然雙黃酮和三黃酮的合成。A. 雙黃酮合成中的Suzuki-Miyaura偶聯(lián)反應。B. Ullmann偶聯(lián)反應合成雙黃酮。C. 本項工作：分子氧介導的氧化偶聯(lián)反應應用于雙黃酮與三黃酮的合成；例子包括31種雙黃酮和11種三黃酮。

▲圖 2：分子氧介導的黃酮氧化偶聯(lián)。A. 木犀草素在弱堿性水中發(fā)生氧化偶聯(lián)反應。B. 分子內氧化偶聯(lián)3a繼續(xù)產生不同的異構體環(huán)木犀草素三聚體（4a、4a'和4a''）。C. 4a'晶體的分子堆積示意圖。D. 4a'的 ORTEP圖的頂視圖和側視圖。

應用前景

該研究通過簡單的食品級別的反應，首次成功合成了數個存在于苔蘚類的天然雙黃酮和三黃酮，相關產物能夠有效抗病毒、降血糖、抗衰老，具有良好的醫(yī)療保健效果。同時，開辟了構建黃酮寡聚體分子庫的便捷途徑，極大地拓展了黃酮類化合物寡聚體分子庫，為將來探究此類化合物的活性研究創(chuàng)造了條件。

研究團隊

本成果以“Oxygen mediated oxidative couplings of flavones in alkaline water”為題發(fā)表在《Nature Communications》上。

通訊作者簡介

黃德建，新加坡國立大學終身教授、食品工程系副主任，新國大蘇研院大健康生物與食品工程卓越研究中心首席研究員。已發(fā)表200余篇國際學術論文，2014和2015年入選湯森路透全球“高被引科學家”（農業(yè)科學類）。目前擔任學術期刊《Journal of Functional Foods》與《Frontier in Nutrition I Food Chemistry》的副主編。同時也是精深科技公司Kosmode Health Singapore Pte Ltd 和Liloss Pte Ltd的聯(lián)合創(chuàng)始人與科技顧問。2014年，入選蘇州工業(yè)園區(qū)領軍人才。

第一作者簡介

楊昕，博士畢業(yè)于新加坡國立大學，2020-2022年于新加坡國立大學擔任助理研究員。主要從事天然產物的分離、表征以及合成，黃酮類化合物抗氧化機理，用于ROS的分子探針的設計與合成等方面的研究。已在《Nature Communications》、《Advanced Materials》等學術期刊上發(fā)表SCI論文18篇，并授權發(fā)明專利1項，谷歌學術累計引用超過220次。

新國大蘇研院的科研工作聚焦前沿技術，開展原創(chuàng)性、應用性研究，與產業(yè)發(fā)展強關聯(lián)，與蘇州工業(yè)園區(qū)及地方科技深融入，已建立環(huán)境與能源納米科技、智慧醫(yī)療技術、大健康生物與食品工程等卓越研究中心以及生物醫(yī)學工程創(chuàng)新中心。新國大蘇研院致力于推動科技成果轉化落地工作，希望通過研究產生有影響力的高科技創(chuàng)新產品，賦能地方產業(yè)升級。目前，研究院承擔各項科研項目100余項，在國際著名期刊發(fā)表了1100余篇有影響力的科研論文，其中2篇發(fā)表在Nature母刊，29篇發(fā)表在Nature子刊。