巖大戟內酯型化合物的製備方法及其應用的製作方法

2023-06-15 11:32:26 3

專利名稱：巖大戟內酯型化合物的製備方法及其應用的製作方法
技術領域：
本發明涉及巖大戟內酯(Jolkinolide)類似物的化學合成方法，及其生物活性。 技術背景大戟屬(Euphorbia)為大戟科(Euphorbiaceae)植物中最大的一屬，全世界約有2000餘種，我國約有80餘種，且新種仍在被發現。該屬植物資源豐富，適應性強，分布於不同的生態環境，從熱帶到亞熱帶，陸地到沙漠均有分布。《中藥大辭典》和《中草藥彙編》記載該屬植物中分別有32種和35種入藥，民間常用作通便、利尿、治療水腫、結核、牛皮癬、疥瘡和無名腫毒，尤其是除疣、抗腫瘤等。利用其毒性，古人用作箭毒，南美印第安人和東南亞部分地區的人們用作毒魚植物來捕魚，在南非作為廉價的蜂食原料。(Evans， F. J. ；Schmidt, R.J. Phytochemistry 1976,15(2), 333-335 ；Mitsuru, H. ；Hajime, 0.； Yoshinori, 0. Agric.Biol.Chem. 1980,44,1351-1356 ；Masahiro, T. ；Hiromichi, S.Agric. Biol.Chem. 1989，53，425-430.)狼毒是我國傳統中藥材，為大戟科植物狼毒大戟Euphorbia fischeriana Steud 的根。始載於《神農本草經》，其性辛、味平。具有逐水祛痰和破積殺蟲的功效，主治水腫腹脹，痰食蟲積，心腹疼痛，慢性氣管炎，咳嗽，氣喘，淋巴結、皮膚、骨、副睪等結核，疥癬，痔瘻等。現代醫學和中醫學研究均發現其有抗腫瘤作用。有許多學者已從狼毒大戟原生植物中分離到多種類型的化合物，主要為二萜類、鞣質類、留醇類等，其中二萜類化合物巖大戟內酯(Jolkinolide Α, B, C，D，Ε)是狼毒大戟的主要成分，具有多種生物活性，如抗腫瘤、抗菌消炎以及除蟲活性，其中抗腫瘤活性較好。(Fred J.Evans, Richard J. Schmidt. Phytochemistry,1976,15(2) :333-335 ；Liliana Betancur-Galvis, Emilio Palomares, J.Alberto Marco. Journal of Ethnopharmacology，2003，85(2-3) :279-282.)藥理研究發現，Jolkinolide B分別對人的慢性髓細胞樣白血病K562細胞株、食道癌Eca-109細胞株和肝癌H印G2細胞株均有抑制細胞增殖活性，其IC5tl值分別為12. Iug/ ml、> 50. Oug/ml和23. 7ug/ml。實驗發現其作用活性是劑量依賴性和時間依賴性的，如對慢性髓細胞樣白血病K562細胞株作用24h,48h ^P 72h後的IC5tl值分別為12. 1 士2. 55ug/ ml、11.3±0.70ug/ml、10.7±2.01ug/ml。進一步研究其作用機制表明，當用15ug/ml的 Jolkinolide B作用這些癌細胞24h後，發現絕大部分K562細胞株停止在Gl期，細胞核內的染色質發生收縮和片段碎裂(細胞發生凋亡的標誌)，細胞膜收縮且與相鄰細胞分離，細胞微絨毛結構消失，細胞質內出現空腔和水泡的結構，細胞內微觀骨架結構被破壞，最終發生凋亡。研究發現，Jolkinolide B對激素依賴型的LNCaP細胞的細胞毒性作用最顯著，有促進前列腺上皮細胞發生神經內分泌分化的生物活性，抑制前列腺中激素依賴型的細胞內蛋白質的合成，激活capsase-3凋亡通路，進而抑制癌細胞增殖。(Huiying, L. ；Aiqin, W.Canadian journal of physiology and pharmacology 2006,84,959-965 ；Liu, W. K.； Ho, J. C. K. ；Qin, G. ；Che, C. -T. Biochemical Pharmacology 2002,63,951-957.)Jolkinolide D有抑制腫瘤細胞轉移的生物活性，研究測試Jolkinolide D對非白血性白血病HL-60細胞的作用，發現Jolkinolide D誘導HL-60細胞細胞凋亡的活性同抗腫瘤藥物依託泊苷相當，lug/ml的Jolkinolide D即能抑制92%的腫瘤細胞擴散，即使在0. lug/ml的劑量時其活性也與lug/ml的阿黴素(能抑制57%的腫瘤細胞擴散)相當。 Jolkinolide D對鼠非白血性白血病P388細胞和人的腸癌DLD-I細胞的也顯示細胞毒性作用，其作用 IC5tl 值分別是 0. 16ug/ml、3. Oug/ml。(Kigoshi, H. ；Ichino，Τ. ；Yamada, K.； Ijuin, Y. ；Makita, S. F. ；Uemura, D. Chemistry Letters 2001,6,518-519 ；Sakakura, Α.； Takayanagi, Y. ；Shimogawa, H. ；Kigoshi, H. Tetrahedron 2004,60,7067-7075.)近年來國內外多有關於巖大戟內酯類化合物的抗腫瘤作用靶點的研究報導。有報導其作用靶點為腫瘤細胞的Nuclear factor- κ B激酶(IKK), NF- κ B信號通路對於腫瘤細胞的存活，生長，代謝，凋亡至關重要。而其主要的信號啟動因子為IKK激酶，IKK激酶通過磷酸化NF-κ B蛋白，使其進入腫瘤細胞核調節相關的腫瘤基因的表達。研究發現巖大戟內酯類化合物能特異地抑制腫瘤細胞的IKK去磷酸化作用，從而抑制其激活，阻斷NF- κ B信號通路，進而阻滯腫瘤細胞的惡性增殖和分化，促使其發生凋亡。(Ferreira Μ. -J. U. G. Nora, Madureira Ana Μ. , Molnar, Joseph. Anticancer Research 2005, 25(5) :3259-3262 ；Shou-Sheng Yan, Ying Li, Ying Wang. Mol Cancer Ther 2008 ；7 (6) 1523-1532)也有文獻報導該類化合物對腫瘤細胞JAK/STAT信號通路有抑制作用。當細胞因子與其配體結合，JAK激酶被激活，其能磷酸化STATs家族的蛋白，磷酸化後的STATs家族的蛋白通過磷酸酪氨酸上的巰基相互作用形成二聚體或者異二聚體。這些二聚體將轉移到腫瘤細胞核中調節相應的靶基因的表達。研究發現巖大戟內酯類化合物能與JAK激酶形成聚合體，阻斷JAK/STAT信號通路，促使腫瘤細胞發生凋亡。(Ying Wang，Xiuquan Ma, Shousheng Yan，Shensi Shen，Cancer Res 2009，69 (18) :7302-7310)與大多數有生物活性的天然產物類似，此類化合物在原生植物中含量較低(一般中藥材中含量<0.01% )，因此國內外一些學者對其天然產物結構的化學合成的工作進行了許多嘗試。例如20世紀80年代日本的藥物化學家Katsumura，S.，Nakano, T.等對巖大戟內酯類化合物的全合成進行了探索，其分別以紫羅蘭酮和松香酸等為起始原料，通過系列反應實現了部分巖大戟內酯天然產物及類似物的合成。近年來也有該類化合物的合成及其立體化學研究的報導，但更多的是結合生物技術的研究，通過生物發酵技術，利用生物酶的催化轉化作用獲得與天然產物結構相同或相似的化合物。(Siigeo Katsumura, Akihiko Kimura, Sachihiko Isoe. . Tetrahedron 1989,45(5) :1337-1346; Takahiro Miyake, Hideo Kigoshi, Hiroyuki Akita. Tetrahedron :Asymmetry 2007, 18(24) :2915-2922.)

發明內容
本發明以甜菊苷為起始原料，通過系列化學反應合成出系列巖大戟內酯 (Jolkinolide)類化合物，並測試其化合物的藥理活性，證明此類化合物具有較強的抗腫瘤活性。本發明的提供的化合物結構類型通式(I)如下
權利要求
1. 一種具有通式(I)的巖大戟內酯(Jolkinolide)型化合物的製備方法及其作為抗腫瘤、抗菌、消炎藥物和殺蟲劑的有效成分。
2.具有通式(I)結構的化合物，其中，[IlR1 結構可進一步表述為=COOR7, CONR7R7, (CH2)nXR7(其中，η = 1 8)，XR70[2]X為 0，NH, NR7, S。[3]R7可表述為氫，直鏈或支鏈的烷基(C1 C8)，滷素取代的直鏈或支鏈的烷基(C1 C8)，烯丙基，炔丙基，苯基，苄基，1-萘基，2-萘基，呋喃或吡喃型五、六元糖基或取代糖基， 或2 5個以不同方式(如1，2-、1，4-、1，6_)連接的葡萄糖基或取代葡萄糖基。[4]R2可表述為氫，羥基，羧基，羧酸酯基(C1 Cltl)，直鏈或支鏈的烷基(C1-C8)、直鏈或支鏈的烷(Ci C8)氧基(或氨基、或羰基、或氨基羰基)，直鏈或支鏈的商代烷(Ci C8)氧基(或氨基、或羰基、或氨基羰基)，直鏈或支鏈的烷基(C1 C8)醚，甲基或乙基葡萄糖基、呋喃或吡喃型五、六元糖基或取代糖基，或2 5個以不同方式(如1，2-、1，4-、1， 6-)連接的葡萄糖基或取代葡萄糖基。[5]R3、R4與R5、R6可以相同或不同，可表述為氫，羥基，滷素，羰基，羧基，羧酸酯基 (C1 Cltl),取代或非取代烴基(C1-C10)醚基，三氟甲基，氰基。[6]R3、R4或R5、R6之間，可脫水形成環氧結構，或形成烯烴、烯醇、烯胺結構。
3.通式(I)化合物的製備方法(a)通式(I)中，當R1為C00R7，其中R7為苄基、R2為甲基，R3與R4形成環氧基，R5與R6 為烯鍵，即19-苄氧羰基巖大戟內酯(JolkinoIide)A(Ia),其製備方法為[1]將甜菊苷溶於水中，加入高碘酸鈉攪拌5 50h。反應體系中加入氫氧化鉀加熱攪拌1 10h。反應體系放冷後酸化。然後用有機溶劑提取。提取物濃縮柱層析得甜菊醇。[2]甜菊醇溶解於DMF、DMSO、THF或HMPA等偶極非質子性溶劑中，分別加入碳酸鉀或碳酸鈉或苛性鹼，滷化苄。加熱O 100°C攪拌1 20h。冷卻反應液至室溫，加水，過濾得到甜菊醇苄酯。[3]甜菊醇苄酯溶解於丙酮或THF或DMF或醇類溶劑中，分別加入二氧化硒，過氧叔丁醇。室溫攪拌1 1 後，反應體系加水，用有機溶劑提取。提取物濃縮後柱層析得到15-羥基甜菊醇苄酯。[4]15-羥基甜菊醇苄酯溶解於CH2Cl2或醇類溶劑中，外溫降至-10 -78°C，經臭氧氧化斷鍵，所得產物溶解於乾燥的苯中，分別加入吡啶，醋酸銅，四醋酸鉛，氮氣保護加熱回流反應1 他。蒸去溶劑，柱層析得化合物19-苄氧羰基-A8(14)-PodOCarpen-13-酮。[5]化合物19-苄氧羰基-A8(14)-PodOCarpen-13-酮溶解於丙酮或THF或DMF或醇類溶劑中，分別加入10% NaOH, 30% H2O2，室溫反應1 10h。蒸去部分溶劑，乙酸乙酯提取， 柱層析得化合物8，14-環氧-13-Podocarpanone。[6]化合物8，14-環氧-13-Podocarpanone溶解於DMF中，加入叔丁氧基雙二甲氨基甲烷，加熱25 80°C反應1 8h，冷卻至室溫，反應液加水，乙酸乙酯萃取，蒸乾溶劑後溶解於CH2Cl2，加入四苯基卟啉，冷浴-20 -78°C下通入O2，恆溫反應1 10h。柱層析得化合物 8,14-環氧-12- 15 _13_Podocarpanone。[7]化合物8，14-環氧-12-羥基-13-Podocarpanone溶解於CH2Cl2中，分別加入自製的 2- (Diethylphosphono) propanoic acid, DCC, DMAP。室溫反應 1 24h，反應液過濾，乙酸乙酯萃取，柱層析得化合物8，14-環氧-12-羥基-13-Podocarpanone，該化合物溶解於 THF或乙醚中，加入50 60% NaH,室溫反應1 12h，乙酸乙酯萃取，柱層析得目標化合物 19-苄氧羰基巖大戟內酯(JolkinoIide)A(Ia)。(b)通式(I)中，當R1為C00R7，其中R7為苄基、R2為甲基，R3與R4形成環氧基，R5與R6 形成環氧基，即19-苄氧羰基巖大戟內酯(J0Ikin0Iide)Bab),其製備方法為[1]化合物19-苄氧羰基巖大戟內酯A(Ia)溶解於CH2Cl2或氯仿中，加入65 85% m-CPBA,室溫反應5 Mh。乙酸乙酯萃取，柱層析得目標化合物19-苄氧羰基巖大戟內酯 (Jolkinolide)B(Ib)。(c)通式(I)中，當R1為(CH2)nXR7、其中η= 1，X為0，R7為甲氧甲基，R3與R4之間為烯鍵，R5與R6都代表氫，即19-甲氧亞甲氧基巖大戟內酯(JolkinoIide)E(Ic),其製備方法為[1]參照19-苄氧羰基巖大戟內酯A(Ia)的製備方法得到化合物15-羥基甜菊醇苄酯。[2]15-羥基甜菊醇苄酯溶解於DMF，THF或DMSO等偶極非質子性溶劑中，加入氧化劑 PDC或PCC，室溫攪拌12 24h後，反應液中加水，乙酸乙酯萃取，分別用稀鹽酸，飽和碳酸氫鈉洗滌兩次，乾燥，蒸乾得褐色油狀物。柱層析得15-羰基甜菊醇苄酯。[3]15-羰基甜菊醇苄酯溶解於二氯甲烷或氯仿溶解，分別加入80 % m-CPBA,碳酸氫鈉。室溫攪拌6 1 後，加入飽和亞硫酸鈉溶液。乙酸乙酯萃取，乾燥，柱層析得油狀物。 分別加入乾燥的四氫呋喃溶解，四氫鋰鋁，加熱回流反應5 10h。冷卻反應液至室溫，冰水浴條件下依次加入水，4M的氫氧化鈉溶液。過濾。蒸乾濾液得黃色油狀物。加入四氫呋喃使其溶解，分別加入水，高碘酸鈉。室溫攪拌12 24h後，加入稀鹽酸，蒸去部分溶劑，乙酸乙酯萃取。乾燥，柱層析得化合物19-羥基-A8(14)-PodOCarpen-13-酮。[4]化合物19-羥基-A8(14)-P0dOCarpen-13-酮溶解於二氯甲烷或氯仿中，分別加入氯甲醚，N, N-二異丙基乙胺，加熱回流反應1 池後，蒸去部分溶劑，乙酸乙酯溶解，依次用稀鹽酸，飽和碳酸氫鈉洗滌兩次。乾燥，柱層析得化合物19-甲氧甲氧基-Δ 咖-Podocarpen-13-酮。[5]二異丙胺溶解於THF或乙醚等溶劑，降溫至_78°C加入正丁基鋰，反應攪拌1 池後，加入化合物19-甲氧甲氧基-Δ8(14)-Podocarpen-13-酮的THF或乙醚溶液。-78V反應 3h後升溫至-15°C，加入TMSCl。室溫反應汕後，蒸乾反應液，乙酸乙酯萃取，蒸乾溶劑後溶解於CH2Cl2中，加入80% m-CPBA,降溫至_60°C反應3 釙後，升至室溫，向反應液中加入TABF的四氫呋喃溶液，室溫攪拌6 1 後，蒸乾溶劑，乙酸乙酯溶解，柱層析得化合物 19-甲氧甲氧基-12-羥基-Δ 8(14)-Podocarpen-13-酮。[6]化合物19-甲氧甲氧基-12-羥基-Δ8(14)-Podocarpen-13-酮溶解於CH2Cl2或氯仿中，力口入 DCC, 2-(diethoxyphosphoryl) propanoic acid。室溫反應 1 5h 後，蒸去部分溶齊U，乙酸乙酯溶解，蒸乾溶劑後溶解於THF或乙醚中，加入氫化鈉，室溫反應6 IOh後， 蒸乾溶劑，乙酸乙酯萃取，柱層析得目標化合物19-甲氧甲氧基巖大戟內酯(Jolkinolide) E(Ic)。(d)通式(I)中，當R1為(CH2)nXR7,其中η= 1，X為0，R7為羥基，R3與R4之間為烯鍵， R5與R6均為氫，即19-羥基巖大戟內酯(Jolkin0Iide)E(Id),其製備方法為[1]化合物19-甲氧甲氧基巖大戟內酯(JolkinoIide)E(Ic)溶解於四氫呋喃中，加入 10% HC1，室溫反應1 池。蒸去部分溶劑，飽和碳酸氫鈉洗滌兩次，乾燥，柱層析得目標化合物19-羥基巖大戟內酯(JolkinoIide)E(Id)。
4.具有通式為(I)的化合物及其衍生物，或與其它藥物的任意組合，與適量的載體化學助劑摻合，配成適當的製劑，作為抗腫瘤、抗菌、消炎藥物。
5.具有通式為(I)的化合物及其衍生物，或與其它農藥的任意組合，與適量的載體、表面活性劑、分散劑或通用的農用化學助劑摻合，配成適當的製劑作為殺蟲劑農藥。
全文摘要
以甜菊苷為原料，通過系列化學反應，有效地合成出一種具有通式(I)的巖大戟內酯(Jolkinolide)類化合物，給出詳細的製備方法，得到的典型化合物，經過對多種典型的腫瘤細胞株體外篩選，證明具有較好的細胞毒活性，可作為抗腫瘤藥物的苗頭化合物。本發明的提供的化合物結構類型通式(I)如下。
文檔編號A01N43/12GK102558288SQ201010611440
公開日2012年7月11日 申請日期2010年12月29日 優先權日2010年12月29日
發明者吳家強, 吳曉明, 張大永, 施連勇 申請人:中國藥科大學