基于组合化学的萜类生物碱的制备与生物活性研究

论文摘要

组合化学是近年来发展迅速的一门边缘学科,它将化学合成、组合理论、计算机辅助设计和机器手结为一体。药物化学家可在短时间内将购买的或自己合成的不同结构的基础模块,通过化学合成或生物合成以共价键系统地、反复地进行连接,从而产生大批相关的化合物,总称为化合物库。以天然产物作为模板分子来设计并合成化合物化学库,进而发现比天然产物更加优越的治疗试剂越来越受到人们的重视。目前应用组合化学方法已经构建并合成了多种类型的天然产物化合物库,比如糖类、萜类化合物及生物碱等。环烯醚萜苷类成分是一类重要的天然产物,其基本骨架具有缩醛基团。从生源上来说,单萜类生物碱来源于环烯醚萜苷。其中的裂环烯醚萜马钱子苷是单萜吲哚生物碱的重要中间体。通过借鉴裂马钱子苷与色胺反应从而在单萜分子中引入氮原子的仿生合成途径,基于组合化学的思想,选用栀子苷元为原料,与不同的胺类成分在不同的反应条件下制备单萜生物碱,来丰富天然产物的数量,以期发现就有生物活性的化合物。首先,我们从药用植物栀子中分离得到栀子苷,并经酶水解得到栀子苷元,然后以栀子苷元为原料,与不同胺类成分在不同的条件下进行胺化或还原胺化反应。主要包括:（1）栀子苷元与苯肼直接进行胺化反应,得到8个产物（化合物3、4、5、6、7、8、9、10）;（2）栀子苷元与伯胺类化合物（苯胺和苄胺）在NaBH3CN作为还原剂时的还原胺化反应,得到11个产物（化合物11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21）;（3）栀子苷元与氨基酸甲酯盐酸盐（包括丝氨酸苯丙氨酸门冬氨酸谷氨酸甲硫氨酸酪氨酸、色氨酸甲酯盐酸盐）在NaBH3CN作为还原剂时的还原胺化反应,合成了21个单萜生物碱。（化合物22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42）。运用现代波谱学技术,鉴定了其中34个化合物的化学结构。生物碱石杉碱甲是从中草药蛇足杉中提取到的一种高效、高选择性的中枢一线胆碱酯酶抑制剂,能够改善多种认知功能缺陷的动物的学习、记忆功能,在我国已经广泛应用于阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease,AD）的治疗。近年来的研究表明栀子苷元对PC12h细胞等旁神经元具有显著的神经性活性,能有效抑制引起阿尔茨海默病的淀粉样β蛋白（Aβ）的神经毒性。本文最重要的一部分工作即运用组合的思想将栀子苷元与石杉碱甲这两种具有神经保护作用的物质通过还原胺化反应结合到一起,得到栀子苷元-石杉碱甲拼合物（43、44、45）。分离鉴定了化合物43的化学结构,并申请了专利。另外,对合成的部分化合物进行了生物活性实验,包括:对乙酰胆碱酯酶G1和G4的抑制活性和抗真菌活性筛选。其中化合物43表现出微弱的乙酰胆碱酯酶抑制活性;化合物4,11和17显示具有一定的抗真菌活性,最低抑菌量MID分别为2.0,1.5和2.0μg。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 符号说明
• 第一章 组合化学及其在药物研发中的应用（综述）
• 1 组合化学的原理
• 2 组合化合物库的构建方法
• 2.1 混合-均分法
• 2.2 平行合成法
• 3 组合合成技术
• 3.1 固相有机合成
• 3.2 液相合成法
• 4 组合库的鉴别方法
• 4.1 组合库化合物的分析、表征
• 4.2 库化合物的活性检测方法
• 5 组合化学在建立天然产物衍生物化合物库中的应用
• 5.1 糖类
• 5.2 脂肪酸
• 5.3 甾体化合物
• 5.4 黄酮类化合物
• 5.5 生物碱
• 5.6 萜类化合物
• 5.7 维生素
• 5.8 抗生素
• 5.9 杂环化合物
• 5.10 天然产物类似物
• 第二章 基于组合化学的萜类生物碱的制备
• 第一节 前言
• 第二节 实验部分
• 2.1 仪器与试剂
• 2.2 原料的制备
• 2.2.1 栀子苷的提取分离
• 2.2.2 栀子苷的酶水解
• 2.3 萜类生物碱的合成方法
• 2.3.1 栀子苷元与苯肼的反应
• 2.3.2 栀子苷元与醋酸铵的反应
• 2.3.3 栀子苷元与伯胺类化合物的反应
• 2.3.4 栀子苷元与氨基酸甲酯盐酸盐的反应
• 2.4 产物的结构鉴定
• 2.4.1 与苯肼反应产物的结构鉴定
• 2.4.2 与氨基酸甲酯盐酸盐反应产物的结构鉴定
• 2.4.3 产物的信号归属
• 第三节 讨论
• 第三章 栀子苷元与石杉碱甲拼合物的制备
• 第一节 前言
• 第二节 实验部分
• 2.1 仪器与试剂
• 2.2 石杉碱甲-栀子苷元拼合物的制各方法
• 2.3 产物的结构鉴定
• 2.4 产物的信号归属
• 第三节 讨论
• 第四章 生物活性研究
• 第一节 抗真菌活性筛选和测定
• 1.1 前言
• 1.2 材料和方法
• 1.2.1 材料、仪器和试剂
• 1.2.2 测试方法
• 1.3 实验结果
• 1.4 MID的测定
• 第二节 乙酰胆碱酯酶抑制活性
• 2.1 前言
• 2.2 实验原理
• 2.3 实验方法
• 2.4 实验结果
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表和待发表的学术论文目录
• 附录一 部分化合物图谱
• 附录二 外文文章
• 学位论文评阅及答辩情况表