小檗碱衍生物设计、合成及生理活性研究

论文摘要

小檗碱又叫黄连素（Berberine, BBR）,是从黄连和黄柏等中药材中提取出来的异喹啉生物碱。在传统中医中被长期用于治疗由细菌感染引起的胃肠道疾病。大量研究表明,小檗碱还有抗心律失常、抗传染性原虫、抗氧化、降糖、调脂、降压和强心等作用。本研究主要以小檗碱抑菌及抗氧化为研究目标,设计合成了8-烷基小檗碱、13-烷基（苄基）小檗碱、8-烷基-13-溴-小檗碱、13-卤代小檗碱、8-13-二烷基小檗碱、8-烷基-13-苄基小檗碱、系列酚类小檗碱及系列8-烷基酚类小檗碱,并进行了抑菌、降糖、抗氧化和对a-淀粉酶等活性作用研究。实验方法与结果如下：1.小檗碱衍生物的合成1.1 C8烷基及C13卤代小檗碱衍生物的合成采用格氏试剂和卤素分别在C8和C13进行取代,生成8-烷基小檗碱、8-烷基-13-溴-小檗碱及13-卤代小檗碱。并对13-卤代小檗碱及8-烷基-13-溴-小檗碱的合成工艺进行优化。其中小檗碱及烷基小檗碱的最佳溴代反应体系为：反应温度为30℃、反应物比例为6：1、冰醋酸为60 mL时最佳添加量为0.5000g,反应顺序是先加溴,后滴加小檗碱及烷基小檗碱。13-氯代小檗碱的最佳反应条件为：反应时间6-10min、反应温度为30℃、氯气制备的温度（用温度来控制氯气流速）60℃、冰醋酸在30 mL时最佳加样量为0.2000g。研究发现反应完成后加入少许三氯化铁,能使产物析出沉淀,这样既简化了产物的回收,又提高产物产率。碘代反应因反应氧化体系不同,碘取代的位置也不同,在HNO3/I2/AcOH体系中取代的是13位,而在KI/KIO4/AcOH/H2O体系中取代的可能是11位。1.213-及8,13-二取代小檗碱衍生物的合成小檗碱经还原、烷基化和氧化三步生成13烷基小檗碱。具体步骤是先利用硼氢化钠将小檗碱还原成二氢小檗碱,再利用烯胺烷基化生成13烷基或苄基二氢小檗碱取代衍生物,最后用NCS进行氧化。8,13-二取代小檗碱是以8-辛基二氢小檗碱作为先导物,其后的合成方法与13烷基小檗碱的合成相同。1.3酚类小檗碱及酚类烷基小檗碱衍生物的合成实验采用N,N-二甲基甲酰胺、间苯三酚/硫酸体系、无水三氯化铝/吡啶及三溴化硼/二氯甲烷,分别生成9-羟基-小檗碱衍生物、2,3-二羟基-小檗碱衍生物、2,3,9-三羟基-小檗碱衍生物和2,3,9,10-四羟基-小檗碱衍生物及其相应烷基化酚类小檗碱。2.小檗碱衍生物抗菌活性研究实验考查了8-烷基小檗碱、13-烷基（或苄基）小檗碱、8-辛基-13-烷基小檗碱、8-辛基-13-苄基小檗碱、8-烷基-13-溴代小檗碱和卤代小檗碱对9种常见微生物的抑菌能力。结果发现8-烷基小檗碱的抗菌规律跟前人报道一致,8-辛基小檗碱活性最强；当C13引入一系列烷基后也能增强其抗菌活性,并且也有与8-烷基小檗碱相同的抗菌规律,即,在八个碳原子内随着碳链的延长抗菌活性增加,只是抗菌活性要小于相应8-烷基小檗碱；当小檗碱C13位引入卤素后也能增强小檗碱的抗菌能力,增加强度与它们吸电子能力有关,只是抗菌活性远不及烷基小檗碱；在8-烷基小檗碱的C13引入溴后,其抗菌活性强于相应的8-烷基小檗碱,说明C8的烷基与C13的溴具有协同增效作用；当C8和C13同时引入烷基时,并不是8,13-二辛基-小檗碱抗菌活性最强,而是13-丁基-8-辛基-小檗碱抗菌活性最强。3.小檗碱衍生物对部分酶类作用研究用碘-淀粉比色法测定了小檗碱及其衍生物对a-淀粉酶的作用,结果发现小檗碱及其衍生物对a-淀粉酶具有很强的抑制能力,其中氯代小檗碱对a-淀粉酶的IC50值为0.042 mg/mL比小檗碱提高了2倍,2,3,9-三羟基小檗碱和2,3,9,10-四羟基小檗碱的IC50值为0.02 mg/mL,比小檗碱提高了5倍。但所有小檗碱衍生物对ACE酶的作用不明显。4.小檗碱衍生物的降糖作用研究本文考查了8-烷基小檗碱、8-烷基-13-溴代小檗碱及13-卤代小檗碱对HepG2细胞降糖的影响,结果发现13-氯代小檗碱的降糖作用最强。M’IT细胞毒性实验表明,小檗碱引入烷基后细胞毒性增强,而13-氯代小檗碱的毒性最弱,因此认为氯代小檗碱的降糖可能是通过降低对HepG2细胞的毒性来实现的。5.小檗碱及酚类小檗碱抗氧化作用研究实验选用DPPH和羟自由基作为研究对象考查多酚类小檗碱对自由基的清除效果,其中2,3,9,10-四羟基小檗碱作用最强,对DPPH的IC50值为0.13 mg/mL,但仍不及BHA,对羟自由基的IC50值为0.27 mg/mL,作用要强于Vc。多酚类小檗碱对已存在的亚硝酸盐并没有太大作用,但能阻断强致癌物亚硝胺的生成,其IC50值为0.46 mg/mL。实验选用8-烷基-2,3,9,10-四羟基小檗碱来考查油脂的抗氧化能力,结果发现,8-烷基-2,3,9,10-四羟基小檗碱均能降低油脂的过氧化值和酸价,起到良好抗油脂氧化效果,其中8-十二烷基-2,3,9,10-四羟基小檗碱衍作用最强。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 概述
• 1.2 小檗碱及衍生物合成研究进展
• 1.2.1 小檗碱全合成
• 1.2.2 N7上取代衍生物的合成
• 1.2.3 小檗碱C8位上取代衍生物的合成
• 1.2.4 小檗碱C9位取代衍生物的合成
• 1.2.5 小檗碱C12位取代衍生物的合成
• 1.2.6 小檗碱C13位上的取代反应
• 1.2.7 其他
• 1.3 小檗碱药理作用研究进展
• 1.3.1 小檗碱降糖机制研究
• 1.3.2. 小檗碱衍生物构效关系研究进展
• 1.4 选题背景与依据
• 1.5 研究的主要内容
• 1.6 创新点
• 参考文献
• 第二章 小檗碱衍生物的合成
• 2.1 引言
• 2.2 实验材料,试剂与仪器
• 2.2.1 实验材料与试剂制备
• 2.2.2 实验仪器
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 小檗碱衍生物合成路线
• 2.3.2 8-烷基小檗碱的合成方法
• 2.3.3 小檗碱及烷基小檗碱13-溴代衍生物合成方法
• 2.3.4 13-氯代小檗碱合成方法
• 2.3.5 13-碘代小檗碱合成方法
• 2.3.6 13-取代小檗碱衍生物的合成方法
• 2.3.7 8,13-二取代小檗碱衍的合成
• 2.3.8 8-烷基多酚类小檗碱衍生物的合成方法
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 8-烷基小檗碱的合成及结构鉴定
• 2.4.2 小檗碱及烷基小檗碱溴代衍生物合成方法
• 2.4.3 氯代盐酸小檗碱的合成
• 2.4.4 碘代盐酸小檗碱合成
• 2.4.5 卤代产物的结构表征
• 2.4.6 13-及8,13-取代小檗碱衍生物的合成
• 2.4.7 多酚类小檗碱衍生物的合成
• 2.4.8 小结
• 2.5 本章参考文献
• 第三章 小檗碱衍生物抗菌活性研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验仪器,材料和试剂
• 3.2.1 材料与试剂
• 3.2.2 实验菌种
• 3.2.3 实验仪器
• 3.3 实验方法
• 3.3.1 衍生物抑菌能力测定
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.1 待测样品对微生物的最小抑菌浓度
• 3.5 小结
• 3.6 本章参考文献
• 第四章 小檗碱衍生物对部分酶作用研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验材料,试剂和仪器
• 4.2.1 实验材料和试剂
• 4.2.2 实验仪器
• 4.3 实验方法
• 4.3.1 小檗碱衍生物对a-淀粉酶的影响
• 4.3.2 小檗碱衍生物对血管紧张素转换酶（ACE）作用研究
• 4.4 结果与讨论
• 4.4.1 小檗碱衍生物对a-淀粉酶的影响
• 4.4.2 小檗碱衍生物对ACE酶的影响
• 4.5 小结
• 4.7 本章参考文献
• 第五章 小檗碱衍生物的降糖作用研究
• 5.1 引言
• 5.2 材料,试剂和仪器
• 5.2.1 实验材料与试剂
• 5.2.2 实验仪器
• 5.3 实验方法
• 5.3.1 样品及药品的配制
• 5.3.2 HepG2细胞的培养
• 5.3.3 降糖试验及MTT试验
• 5.4 结果与讨论
• 5.4.1 小檗碱及其衍生物对HepG2细胞降糖作用研究
• 5.4.2 小檗碱及其衍生物对HepG2细胞毒性研究
• 5.5 小结
• 5.6 本章参考文献
• 第六章 小檗碱及酚类小檗碱抗氧化作用研究
• 6.1 引言
• 6.2 材料,试剂和仪器
• 6.2.1 材料与试剂
• 6.2.2 实验仪器与设备
• 6.3 实验方法
• 6.3.1 抗氧化作用原理
• 6.3.2 多酚类小檗碱对自由基的清除实验
• 6.3.3 多酚类小檗碱对亚硝酸盐的清除作用
• 6.3.4 烷基多酚类小檗碱抗油脂氧化研究
• 6.4 结果与讨论
• 6.4.1 多酚类小檗碱对自由基的清除实验
• 6.4.2 多酚类小檗碱对亚硝酸盐的清除作用
• 6.4.3 烷基多酚类小檗碱抗油脂氧化研究
• 6.5 小结
• 6.6 本章参考文献
• 结论与展望
• 博士期间申请参与的项目和发表的文章及完成的著作如下
• 致谢
• 附录 部分化合物的图谱