木犀草素（Cel，图1）是一种从传统中药雷公藤（Tripterygium wilfordii Hook. f.）中提取的典型醌甲醚三萜类化合物，具有广泛的生物活性，包括抗癌[1]、抗肥胖[2]和抗炎[3]作用，使其成为药物发现的理想骨架[4]。过去几十年中，已鉴定出木犀草素的多个分子靶点，如热休克蛋白90（Hsp90）[5]、核因子κB（NF-κB）[6]和过氧化物还原酶1（PRDX1）[7]，这些靶点与肿瘤增殖、存活和氧化应激信号通路密切相关。尽管木犀草素具有强抗肿瘤活性，但由于其水溶性差（28.1 μg/mL）[8]、高脂溶性（log P = 5.63）[9]、口服生物利用度低（F = 17.06%）[10]、治疗窗口窄以及包括肝毒性和心脏毒性在内的系统毒性[11] [12]，其临床转化受到严重限制。为了克服这些缺点，对木犀草素进行合理的结构修饰已成为开发更有效和更安全类似物的关键策略。
木犀草素的结构-活性关系（SAR）研究表明，其A环和B环中的醌甲醚结构对于抗增殖活性至关重要，这种活性主要通过该核心药效团与靶蛋白中的半胱氨酸残基共价结合实现（图1）。因此，E环——尤其是C-29位的羧酸基团——成为木犀草素优化的优先修饰位点。在这些位点的修饰可以改善生物活性、肿瘤选择性和药代动力学特性，而不破坏核心抗肿瘤药效团的结构完整性[13] [14]。迄今为止，大多数木犀草素的结构优化集中在C-29位羧基的酰胺化、酯化或 conjugation 上，从而成功开发出许多具有增强抗肿瘤活性和降低系统毒性的衍生物。我们团队长期致力于新型木犀草素衍生物的合理设计和合成，并通过针对C环和E环羧基的定向结构修饰，成功获得了图1中所示的代表性化合物A、D和F。这些化合物以及先前报道的氨基酸缀合物、异喹啉取代衍生物、含1,2,3-三唑的类似物和C-29脲衍生物均被验证具有改善的抗增殖活性、增强的靶点选择性或优于母体木犀草素的体内抗肿瘤效果[15] [16] [17] [18] [19]。尽管取得了这些进展，现有的合成方法仍主要局限于C-29位的羧基。E环上的其他脂肪族位点尚未得到充分探索，这导致了对木犀草素全面SAR的理解不完整，从而阻碍了更有效和更具选择性的木犀草素基抗癌剂的进一步合理开发。
近年来，过渡金属催化的C(sp3)-H官能化已成为复杂天然产物后期多样化的强大工具，因为它具有高步骤经济性、原子经济性，并能在惰性位置引入结构新颖性[20]。木犀草素E环上的独特戊二酸类似亚结构为在C-28甲基位进行定向C(sp3)-H活化提供了理想平台（图2）[21]。吡啶酰胺已被证明是一种多功能且易于去除的导向基团，可用于选择性γ-C(sp3)-H活化脂肪族酰胺，实现广泛的底物范围内的芳基化、烷基化和烯基化反应[22] [23] [24] [25] [26]。研究表明，吡啶酰胺可通过形成热力学稳定的5/6元环钯中间体，实现化学选择性和区域选择性的γ-C-H活化[27] [28] [29]。值得注意的是，脂肪族C-H芳基化中的非对映选择性通常受立体阻碍和底物骨架的构象刚性控制；刚性框架通常通过限制反应位点的旋转自由度来实现高度非对映选择性转化[30] [31] [32] [33] [34]。木犀草素刚性的E环结构预计也会类似地限制反应位点的构型，从而强制实现非对映选择性的C-H官能化。受此启发，我们采用了吡啶酰胺导向的钯催化C(sp3)-H芳基化策略，在木犀草素的C-28和C-21位实现选择性芳基化。
在这项工作中，我们报道了一系列新型C-21/28芳基木犀草素衍生物的合成、结构表征、抗增殖评估、SAR分析和初步机制研究。生物筛选表明28a是一种比木犀草素具有更强抗增殖作用和更好安全性的抗结直肠癌细胞剂。这项研究不仅丰富了木犀草素衍生物的结构多样性，还为醌甲醚三萜类化合物的优化提供了新的合成策略。
