苦參堿的研究

1、,制作人：孫朋,苦參堿合成路線及其發(fā)展概況,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

2、內(nèi)容,1,苦參堿概述…………………………………………………………………………,苦參堿衍生物的合成研究 …………………………………………………………………………,苦參堿的藥理作用概況 …………………………………………………………………………,2,3,苦參堿的改造方法,成鹽改造,常見的幾種方法,衍生物的合成,結(jié)構(gòu)改造,配位改造,內(nèi)酰胺水解改造,基本結(jié)構(gòu)和主要性質(zhì),苦參堿,,分子化學(xué)式為:C15H24N2O分子量：248.37,溶解

3、性：溶于水，苯，氯仿，乙醚和二氧化碳，難溶于石油醚。,熔點(diǎn)：77 ℃沸點(diǎn)：396.7 °C at 760 mmHg閃點(diǎn)： 172.7 °C水溶性：3.3 g/L (20℃)蒸汽壓：0.000124mmHg at 25°C,合成研究,2.1苦參堿14位的結(jié)構(gòu)改造,,苦參堿14位C上的H由于受15位羰基吸電子的影響，比較活潑，因此是苦參堿結(jié)構(gòu)改造和修飾的首選位點(diǎn) ，活性研究表明，這些化合物抗癌活性大部分

4、均優(yōu)于苦參堿，呈現(xiàn)出較好的抗癌活性。,,何雄等用苦參堿與取代芳甲醛經(jīng)過 Claisen-Schimidt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，合成路線如圖1-2所示。尤葉君等還合成了3個(gè)14位取代的芳甲酰類 苦參堿，合成路線如圖1-2所示。,苦參堿14位的結(jié)構(gòu)改造,,苦參堿先與二異丙基氨基鋰作用形成烯醇鋰中間體，然后再與相應(yīng)的溴代烷烴和溴甲芳烴反應(yīng)，共計(jì)合成了28個(gè)14-烷基和14-苯甲基苦參堿衍生物，其中飽 和脂肪族取代的苦

5、參堿衍生物抗癌活性較之苦參堿差別不大，芳香族取代的苦參堿衍生物的抗癌活性明顯優(yōu)于苦參堿，反應(yīng)路線如圖1-3所示。,,,苦參堿14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。,,

6、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.1-4Thesyntheticrouteofbenzenylandbenzoylmatrinederivativeslinkingupmethylsalicylates,苦參堿14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Claisen- Schimidt縮合反應(yīng)，

7、制備了4個(gè)芳香基苦參堿衍生物?；钚匝芯勘砻?，對(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)過高碘酸氧化、羧基活化、酰胺化反應(yīng)后，再與苦參堿的羰基反應(yīng)相連，經(jīng)過四步反應(yīng)制備了苦參堿與地塞米松的拼合物，但活性未見報(bào)道，合成路線如圖1-6所示。,,苦參堿的15位改造,,苦參堿在勞森試劑的作用下，15位的羰基氧被硫置換，

8、生成15-硫代苦參堿，該化合物對(duì)人前列腺癌Pc-3細(xì)胞的抑制活性優(yōu)于苦參堿，反應(yīng)路線如圖1-7所示。,,,,苦參堿的15位羰基在氫化鋁鋰的作用下被還原為亞甲基，生成苦參次堿，其抗癌活性優(yōu)于苦參堿，反應(yīng)路線如圖1-8所示。,,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

9、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,內(nèi)酰胺水解改造路線,,,藥物的含量測(cè)定方法,,NO供體型苦參堿衍生物,對(duì)苦參堿進(jìn)行NO供體改造?？鄥A在堿性

10、條件下開環(huán)形成苦參酸，然后用芐基對(duì)16位N進(jìn)行芐基保護(hù)，然后再水解，得到N-芐基苦參酸，最后羧基通過連接基 團(tuán)與NO供體呋喃氮氧化合物進(jìn)行偶聯(lián)，得到NO供體型苦參堿衍生物13個(gè)，其抗癌活性均優(yōu)于苦參堿，合成路線如圖1-10所示。,,,,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

11、供體型苦參堿衍生物?；钚匝芯勘砻?，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)行烷基化或酰基化，以及羧基的還原等合成了一系列的

12、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

13、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，然后再與桂皮酸反應(yīng)成酯，但活性未見報(bào)道，反應(yīng)路線如圖1-16所示。,,苦參堿衍生物合成,,通過將苦參堿在堿性條件下水解開環(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

14、蘭氏陽性菌（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。,,槐果堿的結(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13,14-去氫產(chǎn)物?；惫麎A具有了α,β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

15、底物，對(duì)其酰胺鍵的α、β-不飽和鍵進(jìn)行加成，分別合成了13位α-甲氧基、α-乙氧 基、α-甲氨基、α-乙氨基以及α-(2-氨基)乙氧基五個(gè)苦參堿衍生物；并經(jīng)過水解得到槐果堿酸，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，但未見活性報(bào)道；研究了一鍋

16、法綠色合成二硫代(N,N-二烴基)氨基甲酸苦參堿酯，無需金屬催化劑，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。,,槐果堿的結(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

17、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位烷氧化的苦參堿衍生物，然后通過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?？拱┗钚员砻鳎绢愼パ苌飳?duì)人肝癌細(xì)胞HepG2體外抑制活性均低于苦

18、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。,,槐果堿的結(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所示。,,槐果堿的結(jié)構(gòu)改造,,以槐果堿為原料，通過

19、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。,,苦參堿的成鹽改造,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。期望通過藥物拼合原理將一些酸性藥物與苦參

20、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

21、堿，但 活性未見報(bào)道，合成路線如圖1-26所示。,苦參堿的成鹽改造,,,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)出離子型和螯合型兩種配位方式，如圖1-28所示。,,苦參堿的配位改造,,苦參堿分別與Fe(Ⅲ)，Ga(Ⅲ),Au(Ⅲ),Sn(Ⅳ)進(jìn)行配位。其中，[H-MT]

22、[GaCl4]與[H-MT][AuCl4]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- MT][GaCl4]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

23、性。[H-MT][AuCl4]對(duì)6種 細(xì)胞株均有較高的抑制活性，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-MT][FeCl4]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

24、，甚至對(duì)鼻咽癌細(xì)胞CNE2的抑制率 為負(fù)值?？鄥A與四氯化鐵和氯化鋅的配合物，但未見活性報(bào)道。氧化苦參堿分別與Fe(Ⅲ)和Zn(Ⅱ)的配位，分別制備了[H-OMT][FeCl4]和 [Zn(H-OMT)Cl3]，活性研究表明，對(duì)人前列腺癌Pc-3細(xì)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。,苦參堿的配位改造,,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、

25、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)?？鄥A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,,目前研究表明，苦參堿的抗腫瘤作用是通過8種途徑實(shí)現(xiàn)的：,苦參堿的

26、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.

27、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)

28、通路有關(guān)。,苦參堿的抗病毒作用,3.3苦參堿的抗病毒作用研究概況,任衍菊和董培智等發(fā)現(xiàn)苦參堿和氧化苦參堿均具有抗乙型和丙型肝炎病毒的藥理活性，二者均可在體外抑制乙肝病毒DNA的復(fù)制和基因的表達(dá)。進(jìn)一步研究 表明二者與乙型病毒DNA聚合酶無直接關(guān)系，而與分子伴侶熱應(yīng)激蛋白有關(guān)。前者具有直接的抗HCV作用。 李南等研究了苦參堿作為臨床治療乙型肝炎的藥物既 可以單獨(dú)使用，也可以聯(lián)合干擾素、拉夫咪唑，免疫抑制劑等其它藥物共同使用。 萬妮婭等

29、采用阿德福韋酯與苦參堿聯(lián)合用藥的方法治療乙型肝炎，阿德福韋酯與苦 參堿聯(lián)合用藥的治療效果更顯著。另外，氧化苦參堿與拉夫咪唑聯(lián)合用藥可以顯著提高療效，并且抑制耐藥性的產(chǎn)生。目前對(duì)抗丙肝作用的臨床應(yīng)用較少，其它抗病 毒作用目前尚處實(shí)驗(yàn)研究階段。,苦參堿的抗病毒作用,,吳建國等研究了苦參堿可以抗腸道病毒71型，可以直接抑制病毒復(fù)制，提高細(xì)胞對(duì)病毒感染的預(yù)防作用。樊宏偉等和劉小雷等研究了苦參堿總堿可抑制柯薩 奇病毒CVB3和5型，對(duì)腺病毒3和7

30、型，合胞病毒(RSV)、流感病毒甲3型、副流感病毒3型、水泡性口腔炎病毒(VSV)均有一定的抑制作用 。孫永梅等研究了苦參堿和氧化苦參堿都對(duì)CVB3感染的大鼠心肌細(xì)胞具有保護(hù)作用。趙昕等研究了苦參堿對(duì)抗豬繁殖呼吸與綜合征病毒(PRRSV)的體外抑制作用和機(jī)制，結(jié)果表明，苦參堿在體外能有效的抑制PRRSV對(duì)Marc- 15細(xì)胞的感染，其機(jī)制可能是干擾病毒的復(fù)制或直接殺滅病毒。張璐燁等研究了苦參堿對(duì)視網(wǎng)膜母細(xì)胞(RB)細(xì)胞凋亡抑制蛋白su