苦參堿的研究

1、制作人：孫朋制作人：孫朋苦參堿合成路線及其發(fā)展概況苦參堿合成路線及其發(fā)展概況苦參堿的介紹苦參堿的介紹苦參堿(matrine)的分子式為C15H24N2O，分子量為248.36?？鄥A的分子具有4個(gè)手性碳原子和2個(gè)手性氮原子，手性碳的絕對(duì)構(gòu)型為5S,6S,7R,11R型，1位N為S構(gòu)16位N的構(gòu)型不確定，結(jié)構(gòu)式如圖1-1所示。 圖1-1苦參堿、氧化苦參堿和苦參酸的結(jié)構(gòu)Fig.1-1Structureofmatrine,oxymatrineandmatrinicacid主要內(nèi)容1苦參堿概述苦參堿概述苦參堿衍生物的合成研究苦參堿衍生物的合成研究 苦參堿的藥理作用概況苦參堿的藥理作用概況 23苦參堿的

2、改造方法 成鹽改造成鹽改造常見(jiàn)的常見(jiàn)的幾種方幾種方法法衍生物的合成衍生物的合成結(jié)構(gòu)改造結(jié)構(gòu)改造配位改造配位改造內(nèi)酰胺水解改造內(nèi)酰胺水解改造基本結(jié)構(gòu)和主要性質(zhì)苦參堿苦參堿分子化學(xué)式為分子化學(xué)式為: :C15H24N2O分子量：分子量：248.37溶解性：溶解性：溶于水，苯，氯仿，乙醚和二氧化溶于水，苯，氯仿，乙醚和二氧化碳，難溶于石油醚。碳，難溶于石油醚。 熔點(diǎn)：熔點(diǎn)：77 沸點(diǎn)：沸點(diǎn)：396.7 C at 760 mmHgC at 760 mmHg閃點(diǎn)：閃點(diǎn)： 172.7 C C水溶性：水溶性：3.3 g/L (20)3.3 g/L (20)蒸汽壓：蒸汽壓：0.000124mmHg at 25

3、0.000124mmHg at 25C C合成研究2.12.1苦參堿苦參堿1414位的結(jié)構(gòu)改造位的結(jié)構(gòu)改造苦參堿苦參堿14位位C上的上的H由于受由于受15位羰基吸電子的影響，比較活位羰基吸電子的影響，比較活潑，因此是苦參堿結(jié)構(gòu)改造和潑，因此是苦參堿結(jié)構(gòu)改造和修飾的首選位點(diǎn)修飾的首選位點(diǎn) ，活性研究活性研究表明，這些化合物抗癌活性大表明，這些化合物抗癌活性大部分均優(yōu)于苦參堿，呈現(xiàn)出較部分均優(yōu)于苦參堿，呈現(xiàn)出較好的抗癌活性好的抗癌活性。 何雄等用苦參堿與取代芳甲醛經(jīng)過(guò)何雄等用苦參堿與取代芳甲醛經(jīng)過(guò) Claisen-Schimidt縮合反應(yīng)得到了相縮合反應(yīng)得到了相應(yīng)的取代苯基次甲基苦參堿衍生物，合成

4、路線如圖應(yīng)的取代苯基次甲基苦參堿衍生物，合成路線如圖1-2所示。尤葉君等還所示。尤葉君等還合成了合成了3個(gè)個(gè)14位取代的芳甲酰類位取代的芳甲酰類 苦參堿，合成路線如圖苦參堿，合成路線如圖1-2所示。所示。 苦參堿苦參堿1414位的結(jié)構(gòu)改造位的結(jié)構(gòu)改造苦參堿先與二異丙基氨基鋰苦參堿先與二異丙基氨基鋰作用形成烯醇鋰中間體，然作用形成烯醇鋰中間體，然后再與相應(yīng)的溴代烷烴和溴后再與相應(yīng)的溴代烷烴和溴甲芳烴反應(yīng)，共計(jì)合成了甲芳烴反應(yīng)，共計(jì)合成了28個(gè)個(gè)14-烷基和烷基和14-苯甲基苦參堿苯甲基苦參堿衍生物，其中飽衍生物，其中飽 和脂肪族取和脂肪族取代的苦參堿衍生物抗癌活性代的苦參堿衍生物抗癌活性較之苦參

5、堿差別不大，芳香較之苦參堿差別不大，芳香族取代的苦參堿衍生物的抗族取代的苦參堿衍生物的抗癌活性明顯優(yōu)于苦參堿，反癌活性明顯優(yōu)于苦參堿，反應(yīng)路線如圖應(yīng)路線如圖1-3所示。所示?？鄥A苦參堿1414位的結(jié)構(gòu)改造位的結(jié)構(gòu)改造利用藥物拼合原理分別在苯環(huán)的鄰位和對(duì)位通過(guò)乙氧基與取代的苯氧類化合物相連,合成了水楊酸甲酯類的苦參堿衍生物，共計(jì)19個(gè)。活性研究表明，其中 的水楊醛系列苦參堿衍生物具有明顯的抗炎活性，可能是相應(yīng)的水楊醛系列化合物在體內(nèi)經(jīng)代謝轉(zhuǎn)化成水楊酸類化合物，從而增強(qiáng)了抗炎活性，反應(yīng)路線如圖1-4 所示。 合成路線圖1-4水楊酸甲酯類14-苯次甲基苦參堿衍生物的合成路線Fig.1-4Thesy

6、ntheticrouteofbenzenylandbenzoylmatrinederivativeslinkingupmethylsalicylates苦參堿苦參堿1414位的結(jié)構(gòu)改造位的結(jié)構(gòu)改造以苦參堿為原料，在14位上分別與茴香醛、藜蘆醛、3,4,5-三甲氧基苯甲醛和2,3,4-三甲氧基苯甲醛，在氫化鈉的催化下經(jīng)過(guò)Claisen- Schimidt縮合反應(yīng)，制備了4個(gè)芳香基苦參堿衍生物?；钚匝芯勘砻鳎瑢?duì)人結(jié)腸癌細(xì)胞株HT-29和人胰腺癌細(xì)胞株P(guān)ANC-1的增殖抑制活性均優(yōu)于 苦參堿，反應(yīng)路線如圖1-5所示 苦參堿的15位改造2.2苦參堿的15位改造將地塞米松分別經(jīng)過(guò)高碘酸氧化、羧基活化、酰

7、胺化反應(yīng)后，再與苦參堿的羰基反應(yīng)相連，經(jīng)過(guò)四步反應(yīng)制備了苦參堿與地塞米松的拼合物，但活性未見(jiàn)報(bào)道，合成路線如圖1-6所示?？鄥A的15位改造苦參堿在勞森試劑的作用下，苦參堿在勞森試劑的作用下，15位的羰基氧被硫置換，生位的羰基氧被硫置換，生成成15-硫代苦參堿，該化合硫代苦參堿，該化合物對(duì)人前列腺癌物對(duì)人前列腺癌Pc-3細(xì)胞的細(xì)胞的抑制活性優(yōu)于苦參堿，反應(yīng)抑制活性優(yōu)于苦參堿，反應(yīng)路線如圖路線如圖1-7所示。所示?？鄥A的苦參堿的15位羰基在氫化位羰基在氫化鋁鋰的作用下被還原為亞鋁鋰的作用下被還原為亞甲基，生成苦參次堿，其甲基，生成苦參次堿，其抗癌活性優(yōu)于苦參堿，反抗癌活性優(yōu)于苦參堿，反應(yīng)路線如

8、圖應(yīng)路線如圖1-8所示。所示?？鄥A內(nèi)酰胺水解改造苦參堿內(nèi)酰胺水解改造苦參堿的結(jié)構(gòu)中含有一個(gè)內(nèi)酰胺鍵，水解后可以得到苦參酸，產(chǎn)生了一個(gè)仲胺和一個(gè)羧基，為進(jìn)一步修飾苦參堿提供了反應(yīng)位點(diǎn)。水解后雖然打破了苦參堿特 有的剛性結(jié)構(gòu)，但是仍然保持了一定程度的活性，這打破了傳統(tǒng)的改造方式，為進(jìn)一步修飾苦參堿拓寬了空間，為制備具有更高活性的化合物提供了可能。1958 年KYOSUKE等將苦參堿在氫氧化鉀中水解得到苦參酸鉀鹽；苦參堿經(jīng)過(guò)氫化鋁鋰或催化氫化還原得到苦參次堿，然后分別對(duì)二者進(jìn)行甲基化反應(yīng)，制備了兩種 苦參堿衍生物的季銨鹽，但活性未見(jiàn)報(bào)道，合成路線如圖1-9所示。2.3苦參堿內(nèi)酰胺水解改造苦參堿內(nèi)酰

9、胺水解改造內(nèi)酰胺水解改造路線 藥物的含量測(cè)定方法藥物的含量測(cè)定方法NO供體型苦參堿衍生物供體型苦參堿衍生物對(duì)苦參堿進(jìn)行對(duì)苦參堿進(jìn)行NO供體供體改造?？鄥A在堿性改造?？鄥A在堿性條件下開(kāi)環(huán)形成苦參條件下開(kāi)環(huán)形成苦參酸，然后用芐基對(duì)酸，然后用芐基對(duì)16位位N進(jìn)行芐基保護(hù)，然進(jìn)行芐基保護(hù)，然后再水解，得到后再水解，得到N-芐芐基苦參酸，最后羧基基苦參酸，最后羧基通過(guò)連接基通過(guò)連接基 團(tuán)與團(tuán)與NO供體呋喃氮氧化合物供體呋喃氮氧化合物進(jìn)行偶聯(lián)，得到進(jìn)行偶聯(lián)，得到NO供供體型苦參堿衍生物體型苦參堿衍生物13個(gè)，其抗癌活性均優(yōu)個(gè)，其抗癌活性均優(yōu)于苦參堿，合成路線于苦參堿，合成路線如圖如圖1-10所示。所示

10、。上述研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步合成了兩類NO供體型苦參堿衍生物。通過(guò)苦參堿水解得到苦參酸后，利用芐基保護(hù)苦參酸的仲胺N，然后利用苦參酸上的羧基通過(guò)烷烴 鏈或?qū)αu基肉桂酸酯鏈與硝酸酯為NO供體連接，合成了兩類NO供體型苦參堿衍生物。活性研究表明，這些苦參堿衍生物的抗癌活性均遠(yuǎn)高于苦參堿。與之前合成 的與NO供體呋喃氮氧化合物進(jìn)行偶聯(lián)的衍生物（I）系列進(jìn)行比較，其中I系列化合物抗癌活性較之苦參堿有數(shù)百倍的提高，一些甚至超過(guò)了5-氟尿嘧啶。而 II和III系列衍生物總體活性不如第一類衍生物。但活性增強(qiáng)是否與釋放NO有關(guān)，還有待進(jìn)一步研究，反應(yīng)路線如圖1-12所示。 將苦參酸結(jié)構(gòu)中的仲胺N原子進(jìn)行烷基化或

11、?；?，以及羧基的還原等合成了一系列的苦參酸衍生物，活性研究表明，N-芐基和 N-對(duì)甲氧基芐基苦參酸衍生物顯示了較強(qiáng)的抗HBV病毒活性，進(jìn)一步研究表明，苦參堿D環(huán)并非活性必需基團(tuán)，合成路線如圖1-13所示。其他途徑 在苦參酸的基礎(chǔ)上，合成了三種氮芥型苦參堿衍生物，但活性未見(jiàn)報(bào)道，三種衍生物的結(jié)構(gòu)如圖1-14所示。對(duì)N-芐基苦參酸進(jìn)行還原生成N-芐基苦參醇，然后再與藤黃酸反應(yīng)成酯，形成雜合分子，但活性未見(jiàn)報(bào)道，反應(yīng)路線如圖1-15所示。 對(duì)N-芐基苦參酸進(jìn)行還原生成N-芐基苦參醇，然后再與藤黃酸反應(yīng)成酯，形成雜合分子，但活性未見(jiàn)報(bào)道，反應(yīng)路線如圖1-15所示。 對(duì)N-芐基苦參酸進(jìn)行還原生成N-芐

12、基苦參醇，然后再與桂皮酸反應(yīng)成酯，但活性未見(jiàn)報(bào)道，反應(yīng)路線如圖1-16所示。苦參堿衍生物合成 通過(guò)將苦參堿在堿性條件下水解開(kāi)環(huán)得到苦參酸，然后在苦參酸的12位引入芐基，對(duì)16位的N進(jìn)行芐基保護(hù)，然后水解對(duì)羧基進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾，共計(jì)合成了9個(gè)苦 參堿衍生物，抑菌活性研究表明，相比苦參堿，均能有效抑制革蘭氏陽(yáng)性菌（枯草芽孢桿菌和金黃葡萄球菌）、革蘭氏陰性菌（綠膿桿菌和大腸桿菌）；抗癌活性表 明，對(duì)A375，A549，Hela和HepG2癌細(xì)胞的抑制作用均優(yōu)于苦參堿，反應(yīng)路線如圖1-17所示?；惫麎A的結(jié)構(gòu)改造 2.4槐果堿的結(jié)構(gòu)改造鑒于苦參堿自身的反應(yīng)位點(diǎn)有限，因此研究人員將目光轉(zhuǎn)向了槐果堿即苦參堿的1

13、3,14-去氫產(chǎn)物?；惫麎A具有了,不飽和內(nèi)酰胺結(jié)構(gòu)，增加了13 位的反應(yīng)位點(diǎn)，為苦參堿的結(jié)構(gòu)修飾增加了更多選擇機(jī)會(huì)。以槐果堿為底物，對(duì)其酰胺鍵的、-不飽和鍵進(jìn)行加成，分別合成了13位-甲氧基、-乙氧 基、-甲氨基、-乙氨基以及-(2-氨基)乙氧基五個(gè)苦參堿衍生物；并經(jīng)過(guò)水解得到槐果堿酸，合成路線如圖1-18所示。槐果堿的結(jié)構(gòu)改造 用高錳酸鉀做氧化劑，將槐果堿中的碳碳雙鍵全羥基化，制備了13,14-二羥基苦參堿，增強(qiáng)了其水溶性；研究了槐果堿與乙酰乙酸乙酯、硝基甲烷發(fā)生 Michael加成反應(yīng)，得到了兩種苦參堿衍生物，但未見(jiàn)活性報(bào)道；研究了一鍋法綠色合成二硫代(N,N-二烴基)氨基甲酸苦參堿酯，無(wú)

14、需金屬催化劑，并 解釋了水在反應(yīng)中的作用，反應(yīng)路線如圖所示。慈穎等研究了13,14-二羥基苦參堿的抑菌活性，表明其具有一定抑菌活性，但未與苦參堿的抑菌活性進(jìn)行比 較，合成路線如圖1-19所示?；惫麎A的結(jié)構(gòu)改造 以槐果堿為原料，分別與乙酰乙酸乙酯、丙二酸二乙酯、苯乙腈、硝基乙烷、吡咯、吲哚、哌嗪進(jìn)行Michael加成反應(yīng)，制備了7種苦參堿衍生物，拓寬了苦參堿結(jié)構(gòu)修飾的思路，合成路線如圖1-20所示。圖1-20張俊青苦參堿衍生物的合成路線Fig.1-20ThesyntheticrouteofmatrinederivativesbyJun-qingZhang槐果堿的結(jié)構(gòu)改造 以槐果堿為原料，合成13

15、位烷氧化的苦參堿衍生物，然后通過(guò)酯或酰胺鍵與芳香氮芥基團(tuán)進(jìn)行連接，共計(jì)合成了4種氮芥型苦參堿衍生物；同時(shí)，還合成了兩類新 型酯類苦參堿衍生物。抗癌活性表明，脂肪類酯衍生物對(duì)人肝癌細(xì)胞HepG2體外抑制活性均低于苦參堿，隨著碳鏈的增加，活性明顯下降；芳酸酯類衍生物的活 性均高于苦參堿，可能與苯環(huán)起到協(xié)同作用，其中氮芥型苯丙酸酯衍生物的活性與抗癌藥美法侖相當(dāng)，反應(yīng)路線如圖 1-23所示?；惫麎A的結(jié)構(gòu)改造 以槐果堿為原料，先制備了13,14-二羥基苦參堿，然后經(jīng)過(guò)一系列反應(yīng)，共計(jì)合成了22個(gè)苦參堿或槐果堿的衍生物，活性研究表明，13-乙氧基苦參堿活性抗HBV病毒活性優(yōu)于苦參堿，反應(yīng)路線如圖1-24所

16、示。槐果堿的結(jié)構(gòu)改造 以槐果堿為原料，通過(guò)與亞硫酸氫鈉成鹽反應(yīng)制備苦參堿磺酸鹽，抑菌活性實(shí)驗(yàn)表明，苦參堿磺酸鹽對(duì)變形桿菌的抑制作用優(yōu)于苦參堿和槐果堿。并在大鼠體內(nèi)進(jìn)行 了藥物代謝動(dòng)力學(xué)研究，結(jié)果表明，吸收速率和體內(nèi)清除率較之苦參堿均有增加，但代謝速率和生物利用度比苦參堿有所降低，反應(yīng)路線如圖1-25所示?？鄥A的成鹽改造 2.5苦參堿的成鹽改造苦參堿的1位和16位N具有一定堿性，其與酸性物質(zhì)結(jié)合成鹽，可顯著提高其水溶性并改善酸堿值。期望通過(guò)藥物拼合原理將一些酸性藥物與苦參堿類衍生 物形成復(fù)鹽，期望能夠發(fā)揮藥物協(xié)同增效作用，同時(shí)對(duì)制劑產(chǎn)生較好影響。目前復(fù)鹽修飾研究了苦參堿與甘草酸、水飛薊賓、水飛

17、薊賓二琥珀酸酯、丹酚酸B的成鹽 反應(yīng)，得到了甘草酸苦參堿復(fù)鹽、二甘草酸苦參堿復(fù)鹽、水飛薊賓苦參堿復(fù)鹽、水飛薊賓二琥珀酸酯復(fù)鹽、苦參堿丹參酚酸B復(fù)鹽和苦參堿丹參酚酸B鈉復(fù)鹽，此類 復(fù)鹽均具有保肝作用，多數(shù)起到治療肝病作用，與苦參堿或氧化苦參堿發(fā)揮協(xié)同作用。用苦參堿與水楊酸反應(yīng)成鹽對(duì)苦參堿進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造，制備了水楊酸苦參堿，但 活性未見(jiàn)報(bào)道，合成路線如圖1-26所示?？鄥A的成鹽改造 苦參堿的配位改造 由于許多金屬配合物也具有較好的抗癌活性，因此許多化學(xué)工作者將苦參堿的修飾轉(zhuǎn)向了金屬配位。目前報(bào)道，苦參堿與氧化苦參堿中的羰基氧、分別質(zhì)子化后的氮原子和氧原子可以作為配位點(diǎn)，與金屬離子配位，表現(xiàn)出離子型

18、和螯合型兩種配位方式，如圖1-28所示?？鄥A的配位改造 苦參堿分別與Fe()，Ga(),Au(),Sn()進(jìn)行配位。其中，H-MTGaCl4與H-MTAuCl4是離子型化 合物，而Sn(H-MT)Cl5是Sn(IV)復(fù)合物，由苦參堿15位羰基氧原子與Sn(IV)配位而成。用MTT法對(duì)8種腫瘤細(xì)胞系 (CNE1,HeLa,NCI-H460,MCF-7,SGC7901,Ketr-3,SW480，HepG-2)進(jìn)行了體外細(xì)胞毒活性測(cè)試。其中H- MTGaCl4與苦參堿和順鉑相比，幾乎能夠完全抑制SW480，抑制率達(dá)到99.4%，顯著增強(qiáng)了抗腫瘤活性。H-MTAuCl4對(duì)6種 細(xì)胞株均有較高的抑制活

19、性，能有效的抑制HeLa,Ketr-3,HepG2和MCF-7細(xì)胞株的生長(zhǎng)，抑制率超過(guò)80%。而Sn(H-MT)Cl5 與苦參堿和順鉑的抑制活性比較活性相近甚至下降。同時(shí)，還研究了與金屬鹽的對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果表明金屬鹽并沒(méi)有發(fā)揮關(guān)鍵作用，證實(shí)了協(xié)同增效作用。另外，制備 的H-MTFeCl4可顯著提高對(duì)肝癌細(xì)胞BEL7404的抑制率，但對(duì)其它的細(xì)胞株較苦參堿作用增強(qiáng)不顯著，甚至對(duì)鼻咽癌細(xì)胞CNE2的抑制率 為負(fù)值。苦參堿與四氯化鐵和氯化鋅的配合物，但未見(jiàn)活性報(bào)道。氧化苦參堿分別與Fe()和Zn()的配位，分別制備了H-OMTFeCl4和 Zn(H-OMT)Cl3，活性研究表明，對(duì)人前列腺癌Pc-3細(xì)

20、胞的抑制活性較之氧化苦參堿有一定增加，并呈現(xiàn)一定的量效關(guān)系?？鄥A的配位改造 苦參堿的藥理作用概況苦參堿的藥理作用概況 三、苦參堿的藥理作用概況三、苦參堿的藥理作用概況目前研究的熱點(diǎn)是苦參堿的抗腫瘤作用、抗炎作用、抗病毒作 用、免疫抑制等藥理研究。早在1982年研究人員就報(bào)道了苦參堿的抗癌作用，但當(dāng)時(shí)并未受到廣泛關(guān)注，隨著惡性腫瘤成為嚴(yán)重威脅人類健康的疾病之一，抗腫瘤藥物的研制成為當(dāng) 今世界藥物研究的重點(diǎn)，因此對(duì)苦參堿的抗腫瘤活性研究也成為了熱點(diǎn)。苦參堿和氧化苦參堿具有多種抗癌功效，如抗腦膠質(zhì)瘤、抗鼻咽癌、抗前列腺癌、抗 肝癌、抗胃癌、抗肺癌、抗乳腺癌與卵巢癌、抗白細(xì)胞癌等。 抗腫瘤作用途徑

21、目前研究表明，苦參堿的抗腫瘤作用是通過(guò)8種途徑實(shí)現(xiàn)的：苦參堿的抗炎作用 3.2苦參堿的抗炎作用研究概況苦參堿還具有非甾體抗炎藥特性的抗炎藥理活性。鮑淑娟等研究發(fā)現(xiàn)苦參堿對(duì)急性炎癥的毛細(xì)血管通透性具有明顯的抑制作用，其作用與抗炎藥物氫化可的松 相當(dāng)。譚煥然等和廖杰等研究發(fā)現(xiàn)苦參堿和氧化苦參堿對(duì)急性炎癥均有抑制作用，但對(duì)慢性炎癥均無(wú)明顯的抗炎活性，并證實(shí)了二者的抗炎癥作用與垂體 腎上腺系統(tǒng)無(wú)關(guān)。焦霞等研究發(fā)現(xiàn)苦參堿能顯著抑制哮喘小鼠IL-4mRNA的表達(dá)，能明顯抵抗氣道變應(yīng)性炎癥。ZhanW.S.等研究發(fā)現(xiàn)苦參堿可以改善 NO-依賴型血管收縮和抑制由脂多糖(LPS)誘導(dǎo)產(chǎn)生的炎癥細(xì)胞因子。HongC.等研究發(fā)現(xiàn)苦參堿能顯著改善小鼠結(jié)腸炎(2,4,6-三硝基苯磺酸引 發(fā))。JiY.L.等研究發(fā)現(xiàn)苦參堿在HaCaT細(xì)胞和纖維原細(xì)胞能抑制NK-1R的表達(dá)。周曉菊等探討了苦參堿對(duì)阿霉素(ADR)損傷足細(xì)胞的干預(yù)作用 和哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)的表達(dá)，結(jié)果表明，苦參堿對(duì)ADR誘導(dǎo)足細(xì)胞損傷具有保護(hù)作用，其機(jī)制可能與mTOR的信號(hào)通路有關(guān)?？鄥A的抗病毒作用 3.3