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大黄素衍生物的合成与生物活性研究

2020-12-11阅读(646)

大黄素衍生物的合成与生物活性研究

论文摘要

大黄素属大环蒽醌类化合物,为大黄、虎杖等传统中药的主要活性成分,在临床上具有致泻作用。现代科学研究显示,大黄素不但具有良好的致泻作用,而且还具有很好的抗菌、抗炎、抗氧化、抗病毒和抗传染性原虫等多方面药理活性。本实验以大黄素和大黄酸为先导化合物,在其不同部位引入不同长度直链烷基制备了亲脂性（碳链长度）连续变化的3-烷基大黄素或者苯氧基取代的大黄素衍生物,另外将大黄素的甲基进一步氧化为取代大黄酸的衍生物,共合成四类不同的衍生物,并选择其中呈规律变化的大黄素及大黄酸衍生物采用相应的实验方法研究了其体外抗菌活性,体内外降糖活性,体内抗炎活性和体外细胞毒性。实验方法与结果如下：1.大黄素衍生物的合成与鉴定将大黄素和溴代烷烃在碱性DMF中进行Williamson醚合成,得到3-烷氧基大黄素A1～A11；利用A1～A5为起始原料在冰醋酸,醋酸酐和吡啶体系中反应得到1,8-双乙酰保护的产物D1～D5；在氮气保护中将D1～D5用KMnO4进行氧化,得到中间体E1～E5,最后脱去保护基团乙酰基,得到6-烷氧基大黄酸F1～F5。同时以大黄酸,醋酸酐或者三叔丁基氯化硅反应,再与取代胺反应分别得到B1～B4和C1～C4。以正交设计研究了合成大黄素衍生物过程中的反应时间、物料比及溶剂对反应的影响；探讨了微波合成与常规合成对反应收率的影响；探讨了大环蒽醌类化合物的甲基氧化为羧基时氧化剂的种类对反应的影响；合成的新化合物的结构分别通过IR,1HNMR和MS等方法进行了表征和确认。2.大黄素衍生物的体外抗菌活性运用平板画线、琼脂二倍稀释法和微孔板法等方法对大黄素衍生物进行五种不同菌（包括G+菌,G-菌和真菌）的抗菌作用研究,测出大黄素的衍生物对各种选定菌落的MIC值。实验结果显示,大黄素最强,其次是6-烷氧基大黄酸衍生物（F1～F5）,再次是大黄酸,3-烷氧基大黄素（A1～A5）,而1,8-双乙酰基-3-烷氧基大黄素醚（D1～D5）抗菌活性最差。各组大黄素衍生物的抗菌活性表现出一定的规律,开始时抗菌活性随碳链的延长而增加,当烷基链碳原子数大于一定的碳原子数目时,其抗菌活性随着碳链的延长而下降。3.大黄素衍生物（F1～F5）的降血糖活性降血糖活性分别采用a-葡萄糖苷酶和四氧嘧啶致糖尿病大鼠为模型,观察大黄酸衍生物的降血糖活性。同时本实验利用软件Accelrys Discovery Studio将化合物（F1～F5）与α-葡萄糖苷酶分子对接,来确定和验证其降糖活性。体外酶活性实验结果表明：化合物的降糖效果随着碳链的增长具有规律性的变化,先随着碳链增长对α-葡萄糖苷酶抑制率提高,但是当碳链超过8个时,随着碳链增长对α-葡萄糖苷酶抑制率反而降低。6-正辛氧基大黄酸（F3）对α-葡萄糖苷酶的抑制活性最显著。四氧嘧啶致糖尿病大鼠为实验模型研究了6-正辛氧基大黄酸（F3）降血糖活性的量效关系。结果表明：6-正辛氧基大黄酸（F3）对糖尿病大鼠的血糖下调有明显的剂量效应关系。与阳性对照药物阿卡波糖比较,当其用药剂量达到50mg/kg的时候其降血糖作用与阿卡波糖在用药剂量在10mg/kg时作用效果一致。在分子模拟对接中发现：Libscore的结果与我们实验得出的结论相一致。通过Accelrys Discovery Studio软件,对此类衍生物的降糖活性达到了很好的预测和检验结果。4.大黄素衍生物（E1～E4）的抗炎活性分别采用二甲苯和右旋糖酐为过敏原,采用小鼠耳肿胀和大鼠足肿胀为实验模型,以灌胃药物后过敏小鼠和大鼠的肿胀度为指标对大黄酸衍生物的抗炎活性进行评价。各个供试药品的抗炎活性结果因过敏原的不同而变化,但是大体上来讲所合成的化合物E2,E3对大小鼠的急性炎症有一定的抗炎活性。对于小鼠耳肿胀模型来说,各实验药品抗炎活性由大到小的顺序为：1,8-双乙酰基3-正辛氧基大黄酸、双醋瑞因、1,8-双乙酰基3-正己氧基大黄酸、1,8-双乙酰基3-正丁氧基大黄酸。而大鼠足趾肿胀实验研究结果表明抗炎活性由大到小的顺序为：双醋瑞因、1,8-双乙酰基3-正辛氧基大黄酸、1,8-双乙酰基3-正己氧基大黄酸。根据实验数据可知发炎最明显是在注射致敏原后60min左右,200min后实验组对照组无统计学差异即没有抗炎活性,由此可知大黄酸衍生物在注射致敏原200min后药效消失。5.大黄素衍生物（F1～F5）的细胞毒性通过MTT方法探索大黄素衍生物（F1～F5）对正常人肝细胞（HL7702）,肾上皮细胞（9-HET）单核细胞的细胞毒性范围,并对各个化合物对这两种细胞的毒性浓度进行比较。通过MTT法初步的检测了大黄素的系列衍生物对正常细胞株HL-7702和9HTE的细胞抑制率,发现随着大黄素衍生物的碳链的增长,细胞的毒性有一定的规律。先随着碳链的增长,毒性下降,但是当碳链增长到8个碳原子时,化合物的细胞毒性基本达到稳定,不再发生显著性的变化。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 文献综述
  • 1.1 概述
  • 1.2 大黄素的药理作用
  • 1.2.1 大黄素的抑菌作用
  • 1.2.2 大黄素的抗炎作用
  • 1.2.3 大黄素的抗氧化的作用
  • 1.2.4 大黄素的抗病毒和抗虫作用
  • 1.2.5 大黄素的降糖降脂作用
  • 1.2.6 大黄素的抗肿瘤作用
  • 1.2.7 其它的药理活性作用
  • 1.3 大黄素类衍生物的研究进展
  • 1.3.1 大黄素甲胺衍生物
  • 1.3.2 苯环取代大黄素胺衍生物
  • 1.3.3 大黄素羟基上取代的衍生物
  • 1.3.4 大黄素络合物
  • 1.4 大黄素的药用安全性
  • 1.5 大黄酸的药理作用
  • 1.5.1 大黄酸的抑菌作用
  • 1.5.2 大黄酸的降糖降脂作用
  • 1.5.3 大黄酸的抗炎作用
  • 1.5.4 大黄酸的抗癌作用
  • 1.6 大黄酸衍生物的研究进展
  • 1.6.1 大黄酸母环取代衍生物
  • 1.6.2 大黄酸羟基取代衍生物
  • 1.6.3 大黄酸羧基上的修饰
  • 1.7 立题依据和研究背景
  • 1.8 参考文献
  • 第二章 引言
  • 第三章 大黄素衍生物的合成
  • 3.1 实验材料,试剂与仪器
  • 3.1.1 实验试剂
  • 3.1.2 实验仪器
  • 3.2 实验方法
  • 3.2.1 3-烷氧基大黄素（A1～A11）的合成路线
  • 3.2.2 大黄酰胺衍生物（B1～B4;C1～C4）的合成路线
  • 3.2.3 6-烷氧基大黄酸衍生物（F1～F5）的制备方法
  • 3.2.4 终产物（F1～F5）的合成
  • 3.3 结果与讨论
  • 3.3.1 A1～A11反应方法的选择
  • 3.3.2 3-正丁氧基大黄素的反应条件正交反应结果
  • 3.3.3 A1-All的化合物的波谱特性表征
  • 3.3.4 A1的化合物的单晶特性表征
  • 3.3.5 1,3,8-三烷氧基大黄素的合成
  • 3.3.6 大黄酰胺衍生物（B1～B4;C1～C4）的合成
  • 3.3.7 大黄酰胺衍生物（B1～B4;C1～C4）的波谱表征
  • 3.3.8 中间体（D1～D5）的合成
  • 3.3.9 中间体（D1～D5）的波谱表征
  • 3.3.10 中间体（E1～E5）的合成
  • 3.3.11 1,8-双乙酰基-3-烷氧基大黄酸（E1～E5）的波谱表征
  • 3.3.12 6-烷氧基大黄酸衍生物（F1～F5）的波谱表征
  • 3.4 小结
  • 3.5 参考文献
  • 第四章 大黄素衍生物的抑菌活性研究
  • 4.1 实验材料,试剂与仪器
  • 4.1.1 实验试剂
  • 4.1.2 实验仪器
  • 4.2 实验方法
  • 4.2.1 培养基的配制
  • 4.2.2 各供试菌的制备
  • 4.2.3 药液配制
  • 4.2.4 药皿法测试药物的MIC值
  • 4.2.5 微孔板法测试药物的MIC值
  • 4.3 结果与讨论
  • 4.3.1 试验微生物对大黄素和大黄酸衍生物的敏感性
  • 4.3.2 微孔板法测得各个化合物的MIC值
  • 4.3.3 F1～F5抑菌活性实验讨论
  • 4.3.4 抑菌活性实验方法讨论
  • 4.4 结论
  • 4.5 参考文献
  • 第五章 6-烷氧基大黄酸衍生物的降糖活性研究
  • 5.1 材料,试剂和仪器
  • 5.1.1 实验材料与试剂
  • 5.1.2 实验仪器
  • 5.2 实验方法
  • 5.2.1 a-葡萄糖苷酶提取
  • 5.2.2 a-葡萄糖苷酶溶液的配制
  • 5.2.3 a-葡萄糖苷酶活力测定
  • 5.2.4 反应体系优化
  • 5.2.5 6-烷氧基大黄酸（F1～F5）对α-葡萄糖苷酶的抑制作用
  • 5.2.6 6-正辛氧基大黄酸（F3）对四氧嘧啶致糖尿病小鼠降糖作用
  • 5.2.7 6-烷氧基大黄酸衍生物与α-葡萄糖苷酶的分子对接
  • 5.3 结果与讨论
  • 5.3.1 最适底物浓度
  • 5.3.2 最适酶液体积
  • 5.3.3 各化合物对α-葡萄糖苷酶的抑制作用
  • 5.3.4 6-正辛氧基大黄酸降血糖作用
  • 5.3.5 6-烷氧基大黄酸与a-葡萄糖苷酶的分子对接
  • 5.3.6 讨论
  • 5.4 小结
  • 5.5 参考文献
  • 第六章 大黄素衍生物的抗炎活性研究
  • 6.1 材料,试剂和仪器
  • 6.1.1 实验材料与试剂
  • 6.1.2 实验仪器
  • 6.2 实验方法
  • 6.2.1 供试药品的配制
  • 6.2.2 小鼠二甲苯耳致炎
  • 6.2.3 大鼠足趾肿胀法
  • 6.3 结果与讨论
  • 6.3.1 小鼠耳肿胀致炎
  • 6.3.2 大鼠足肿胀实验
  • 6.4 小结
  • 6.5 参考文献
  • 第七章 大黄素衍生物对细胞毒性研究
  • 7.1 试验材料
  • 7.1.1 主要材料和试剂
  • 7.1.2 试验仪器
  • 7.2 试验方法
  • 7.2.1 细胞培养
  • 7.2.2 不同浓度的大黄素衍生物抑制HL-7702细胞增殖的影响
  • 7.2.3 不同浓度的大黄素衍生物抑制9-HTE细胞增殖的影响
  • 7.2.4 统计分析
  • 7.3 结果与讨论
  • 7.3.1 不同的药物浓度对抑制HL-7702细胞增殖的影响
  • 7.3.2 不同的药物浓度对抑制HL7702细胞增殖的影响
  • 7.3.3 不同的药物浓度对抑制9HTE细胞增殖的影响
  • 7.4 小结
  • 7.5 参考文献
  • 结论与展望
  • 攻读博士学位期间发表的学术论文
  • 致谢
  • 附录 部分化合物谱图

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