生物碱，作为含有碱性氮原子的次级代谢产物，是在化学和医药领域最为人知的生物活性天然产物中的一大类。由于其在药物研究中的重要性，在实验室中高效地人工合成足够量的生物碱会极大有利于这些生物碱药物的生物特性的研究和优化。

不过，目前制备生物碱的途径通常很复杂，“罪魁祸首”还是分子中碱性、亲核性的氮原子，它还易于氧化，并且其立体化学的不稳定性以及邻近原子容易参与反应还会为整个合成的结果带来了极大的不确定性。于是有机化学家们引入了大量保护基团来降低氮原子的反应性，但这些保护基团的引入又使整个反应过程更复杂更困难，看起来似乎是个无解的恶性循环。

耶鲁大学化学教授Seth Herzon及其领导的研究团队，最近在《Nature》上报道了一种新的合成生物碱的方法。他们的策略与常规方法完全不同，不是从饱和含氮杂环化合物出发，而是用芳香族含氮杂环作为合成前体，大大简化了合成步骤。经过巧妙设计，一些高度复杂的多个化学转化的级联反应，可以在此反应途径中的一步完成。用Herzon自己的话说，这仿佛是有机合成中的“全垒打”，一次出击，直达终点。

这种策略的核心依据有两点：一是芳族含氮杂环的碱性和亲核性都比饱和含氮杂环低，从而在反应流程中更稳定；二是对芳族含氮杂环可以利用已经现成可靠的碳碳成键反应（比如交叉偶联反应）进行骨架结构扩展。在反应的第一步中，所选取的芳族含氮杂环上的氮原子就被保护起来，并且处于氧化态，在后续的反应中再通过还原得到饱和态的生物碱分子。

这个团队利用这种方法成功合成一种抗艾滋病药物(+)-batzelladine B。这种药物分子来自于加勒比海中天然存在的一种鲜红色海绵，有可能能够阻止HIV病毒进入细胞。

该团队通过九个步骤（最长线性序列），从简单的吡咯基起始原料合成了这种复杂的抗HIV生物碱。其中几个关键的化学转变如果通过饱和含氮杂环是不可能实现的。这种简化的合成方法使反应效率更高，显著节约了总体反应时间。

Herzon说，这个策略还适用于其它化合物的合成。他的团队已经确定了至少十几种其它生物碱作为可能的合成目标，包括抗癌、抗微生物以及其他抗HIV的化合物。