首次开辟无需催化剂的双黄酮和三黄酮合成路径！新国大苏研院黄德建团队在《Nature Communications》发表科研成果
近日，新加坡国立大学苏州研究院（以下简称“新国大苏研院”）大健康生物与食品工程卓越研究中心首席研究员黄德建教授与美国加州大学洛杉矶分校的Kendall N. Houk教授合作，在天然双黄酮与三黄酮合成方面取得重大突破。相关成果发表于国际顶级期刊《自然·通讯》（Nature Communications）。黄德建教授团队通过无需催化剂的绿色氧化偶联反应，首次开辟了一种绿色和可持续的双黄酮和三黄酮合成路径。该反应条件简单、产率高、选择性好，同时原料便宜，产物具有科研和商业价值，在生物医药与保健食品产业有广阔的应用前景。
研究背景
黄酮单体普遍存在于水果和蔬菜中，对人体健康有益，可以通过工业化、大规模手段从农业食品副产品中提取。与黄酮类化合物的单体相比，黄酮类寡聚体的生物活性更强，具有更出色的医疗保健作用。但是，黄酮类寡聚体化合物在自然界中的含量较少，人工合成难度大且代价高昂，因此，黄酮类寡聚体化合物作为药物的开发目前进展十分缓慢，对此类化合物的研究报道也很有限。
研究人员发现，在弱碱性水里，木犀草素和其它黄酮可以与溶液里的氧气（做为氢原子受体）发生氧化偶联反应。该反应只需使用食品级原料，无需外加催化剂，在室温下即可完成。利用此方法，成功合成了40余个双黄酮和三黄酮，包括天然产物dicranolomin、philonotisflavone、dehydrohegoflavone、distichumtriluteolin和cyclodistichumtriluteolin。通过NMR，ESR，17O标记等方法，对这一自由基反应的机理做了系统深入的研究，从而揭示了溶液pH值、氧气供应量和碱溶液的抗衡阳离子为影响反应产率的关键因素。
▲图1：天然和非天然双黄酮和三黄酮的合成。A. 双黄酮合成中的Suzuki-Miyaura偶联反应。B. Ullmann偶联反应合成双黄酮。C. 本项工作：分子氧介导的氧化偶联反应应用于双黄酮与三黄酮的合成；例子包括31种双黄酮和11种三黄酮。
▲图 2：分子氧介导的黄酮氧化偶联。A. 木犀草素在弱碱性水中发生氧化偶联反应。B. 分子内氧化偶联3a继续产生不同的异构体环木犀草素三聚体（4a、4a'和4a''）。C. 4a'晶体的分子堆积示意图。D. 4a'的 ORTEP图的顶视图和侧视图。
该研究通过简单的食品级别的反应，首次成功合成了数个存在于苔藓类的天然双黄酮和三黄酮，相关产物能够有效抗病毒、降血糖、抗衰老，具有良好的医疗保健效果。同时，开辟了构建黄酮寡聚体分子库的便捷途径，极大地拓展了黄酮类化合物寡聚体分子库，为将来探究此类化合物的活性研究创造了条件。
本成果以“Oxygen mediated oxidative couplings of flavones in alkaline water”为题发表在《Nature Communications》上。
通讯作者简介
黄德建，新加坡国立大学终身教授、食品工程系副主任，新国大苏研院大健康生物与食品工程卓越研究中心首席研究员。已发表200余篇国际学术论文，2014和2015年入选汤森路透全球“高被引科学家”（农业科学类）。目前担任学术期刊《Journal of Functional Foods》与《Frontier in Nutrition I Food Chemistry》的副主编。同时也是精深科技公司Kosmode Health Singapore Pte Ltd 和Liloss Pte Ltd的联合创始人与科技顾问。2014年，入选苏州工业园区领军人才。
第一作者简介
杨昕，博士毕业于新加坡国立大学，2020-2022年于新加坡国立大学担任助理研究员。主要从事天然产物的分离、表征以及合成，黄酮类化合物抗氧化机理，用于ROS的分子探针的设计与合成等方面的研究。已在《Nature Communications》、《Advanced Materials》等学术期刊上发表SCI论文18篇，并授权发明专利1项，谷歌学术累计引用超过220次。
新国大苏研院的科研工作聚焦前沿技术，开展原创性、应用性研究，与产业发展强关联，与苏州工业园区及地方科技深融入，已建立环境与能源纳米科技、智慧医疗技术、大健康生物与食品工程等卓越研究中心以及生物医学工程创新中心。新国大苏研院致力于推动科技成果转化落地工作，希望通过研究产生有影响力的高科技创新产品，赋能地方产业升级。目前，研究院承担各项科研项目100余项，在国际著名期刊发表了1100余篇有影响力的科研论文，其中2篇发表在Nature母刊，29篇发表在Nature子刊。
