（药物化学专业论文）天然产物tubulysins的合成方法学探究.pdf

南开大学学位论文使用授权书 根据南开大学关于研究生学位论文收藏和利用管理办法，我校的博士、硕士学位获 得者均须向南开大学提交本人的学位论文纸质本及相应电子版。 本人完全了解南开大学有关研究生学位论文收藏和利用的管理规定。南开大学拥有在 著作权法规定范围内的学位论文使用权，即：( 1 ) 学位获得者必须按规定提交学位论文( 包 括纸质印刷本及电子版) ，学校可以采用影印、缩印或其他复制手段保存研究生学位论文， 并编入南开大学博硕士学位论文全文数据库；( 2 ) 为教学和科研目的，学校可以将公开 的学位论文作为资料在图书馆等场所提供校内师生阅读，在校园网上提供论文目录检索、文 摘以及论文全文浏览、下载等免费信息服务；( 3 ) 根据教育部有关规定，南开大学向教育部 指定单位提交公开的学位论文；( 4 ) 学位论文作者授权学校向中国科技信息研究所和中国学 术期刊( 光盘) 电子出版社提交规定范围的学位论文及其电子版并收入相应学位论文数据库， 通过其相关网站对外进行信息服务。同时本人保留在其他媒体发表论文的权利。 非公开学位论文，保密期限内不向外提交和提供服务，解密后提交和服务同公开论文。 论文电子版提交至校图书馆网站：h t t p ：2 0 2 1 1 3 2 0 1 6 1 ：8 0 0 1 i n d e x h t m 。 本人承诺：本人的学位论文是在南开大学学习期间创作完成的作品，并已通过论文答辩； 提交的学位论文电子版与纸质本论文的内容一致，如因不同造成不良后果由本人自负。 本人同意遵守上述规定。本授权书签署一式两份，由研究生院和图书馆留存。 作者暨授权人签字： 扬修丕 2 0 1 0年5月2 6 日 南开大学研究生学位论文作者信息 论文题目 天然产物t u b u l y s i n s 的合成方法学探究 姓名杨修东学号 2 1 2 0 0 7 0 7 3 6 答辩日期2 0 1 0 年0 5 月2 1 日 论文类别博士口学历硕士口硕士专业学位口高校教师口同等学力硕士口 院系所药学院专业 药物化学 联系电话1 3 8 2 0 3 0 1 7 3 9e m a i l o l d n i c e 16 3 c o m 通信地址( 邮编) ：天津市卫津路9 4 号天南大联合大厦d - 7 0 4 ( 3 0 0 0 7 1 ) 备注：是否批准为非公开论文 否 注：本授权书适用我校授予的所有博士、硕士的学位论文。由作者填写( 一式两份) 签宇后交校图书 馆，非公开学位论文须附南开大学研究生申请非公开学位论文审批表。 南开大学学位论文使用授权书 根据南开大学关于研究生学位论文收藏和利用管理办法，我校的博士、硕士学位获 得者均须向南开大学提交本人的学位论文纸质本及相应电子版。 本人完全了解南开大学有关研究生学位论文收藏和利用的管理规定。南开大学拥有在 著作权法规定范围内的学位论文使用权，即：( 1 ) 学位获得者必须按规定提交学位论文( 包 括纸质印刷本及电子版) ，学校可以采用影印、缩印或其他复制手段保存研究生学位论文， 并编入南开大学博硕士学位论文全文数据库；( 2 ) 为教学和科研目的，学校可以将公开 的学位论文作为资料在图书馆等场所提供校内师生阅读，在校园网上提供论文目录检索、文 摘以及论文全文浏览、下载等免费信息服务；( 3 ) 根据教育部有关规定，南开大学向教育部 指定单位提交公开的学位论文；( 4 ) 学位论文作者授权学校向中国科技信息研究所和中国学 术期刊( 光盘) 电子出版社提交规定范围的学位论文及其电子版并收入相应学位论文数据库， 通过其相关网站对外进行信息服务。同时本人保留在其他媒体发表论文的权利。 非公开学位论文，保密期限内不向外提交和提供服务，解密后提交和服务同公开论文。 论文电子版提交至校图书馆网站：h t t p ：2 0 2 1 1 3 2 0 1 6 1 ：8 0 0 1 i n d e x h t m 。 本人承诺：本人的学位论文是在南开大学学习期间创作完成的作品，并已通过论文答辩； 提交的学位论文电子版与纸质本论文的内容一致，如因不同造成不良后果由本人自负。 本人同意遵守上述规定。本授权书签署一式两份，由研究生院和图书馆留存。 作者暨授权人签字：蔓鱼垒堡盘 2 0i o 年0 6 月。弓日 ， 南开大学研究生学位论文作者信息”t - 论文题目 天掣j声物t u 6 l t 岣锄5 ：酌令戒南法芎桎花 姓名 桶修京 学号 2 2 d 0 1 0 7 孔 答辩日期，一 如l d年亨月爿日 论文类别博士口学历硕士留硕士专业学位口高校教师口同等学力硕士口 院系所 鹅乓院 专业 旗饷7 乜譬 联系电话 l 弓y b 划1 ；c f e m a i l o t c t n ，c t epi 奴c 叭：。 通信地址( 邮编) ： 天j 幸南卫津旦务q 件号乇荐i 飞是台吱夏d 二7 升 。 ， 备注： 是台批准为非公开论文歪 ， 注：本授权书适用我校授予的所有博士、硕士的学位论文。由作者填写( 一式两份) 签字后交校图书 馆，非公开学位论文须附南开大学研究生申请非公开学位论文审批表。 南开大学学位论文使用授权书 根据南开大学关于研究生学位论文收藏和利用管理办法，我校的博士、硕士学位获 得者均须向南开大学提交本人的学位论文纸质本及相应电子版。 本人完全了解南开大学有关研究生学位论文收藏和利用的管理规定。南开大学拥有在 著作权法规定范围内的学位论文使用权，即：( 1 ) 学位获得者必须按规定提交学位论文( 包 括纸质印刷本及电子版) ，学校可以采用影印、缩印或其他复制手段保存研究生学位论文， 并编入南开大学博硕士学位论文全文数据库；( 2 ) 为教学和科研目的，学校可以将公开 的学位论文作为资料在图书馆等场所提供校内师生阅读，在校园网上提供论文目录检索、文 摘以及论文全文浏览、下载等免费信息服务；( 3 ) 根据教育部有关规定，南开大学向教育部 指定单位提交公开的学位论文；( 4 ) 学位论文作者授权学校向中国科技信息研究所和中国学 术期刊( 光盘) 电子出版社提交规定范围的学位论文及其电子版并收入相应学位论文数据库， 通过其相关网站对外进行信息服务。同时本人保留在其他媒体发表论文的权利。 非公开学位论文，保密期限内不向外提交和提供服务，解密后提交和服务同公开论文。 论文电子版提交至校图书馆网站：h t t p ：2 0 2 1 1 3 2 0 1 6 1 ：8 0 0 1 i n d e x h t m 。 本人承诺：本人的学位论文是在南开大学学习期间创作完成的作品，并已通过论文答辩； 提交的学位论文电子版与纸质本论文的内容一致，如因不同造成不良后果由本人自负。 本人同意遵守上述规定。本授权书签署一式两份，由研究生院和图书馆留存。 作者暨授权人签字：墨玉退 2 01 0 年月6 日 南开大学研究生学位论文作者信息 论文题目 墼抿痘辛物而b uf “虾no 铜尘金狡丽吃 姓名 玉i 姨l 学号i1 l 上d 司q 1 j zi 答辩日期i如fo年占怠1 日 论文类别博士口学历硕士硕士专业学位口高校教师口同等学力硕士口 院系所亏i 专业i 苁蜘协! 联系电话 e m a i l ii i ni o n l 通信地址( 邮编) ：天；童书口； 备注：l 是含批准为非公开论文 注：本授权书适用我校授予的所有博士、硕士的学位论文。由作者填写( 一式两份) 签字后交校图书 馆，非公开学位论文须附南开大学研究生申请非公开学位论文审批表。 南开大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所 取得的研究成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包 含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所 涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本 学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。 学位论文作者签名：扬修丕 2 0 1 0年5 月2 6 日 非公开学位论文标注说明 根据南开大学有关规定，非公开学位论文须经指导教师同意、作者本人申 请和相关部门批准方能标注。未经批准的均为公开学位论文，公开学位论文本 说明为空白。 论文题目 申请密级 口限制( 2 年)口秘密( 1 0 年)口机密( 2 0 年) 保密期限 2 0 年月日至2 0年月日 审批表编号批准日期 2 0 年月日 限制2 年( 最长2 年，可少于2 年) 秘密1 0 年( 最长5 年，可少于5 年) 机密2 0 年( 最长1 0 年，可少于1 0 年) 中文摘要 中文摘要 随着癌症病人总数的飞速上升，对抗肿瘤药物的研究也越来越成为一个热 点。作为其重要的组成部分，微管靶点药物也因此吸引了越来越多人的眼球。 天然产物t u b u l y s i n s 作为近几年新发现的一种以微管为靶点的化合物，以 其特殊的抗癌机理，出众的抗癌活性以及新颖的分子结构，吸引了众多科学家 对它的关注。 本论文以t u b u l y s i n s 化合物为目标分子，通过进行不同的方法学探索，为 最终实现其全合成打下基础。 目前，由于樟脑磺酸衍生物作为手性辅基时具有的立体选择性好，易结晶 等特点，而使它成为一个研究热点。因此我们决定利用樟脑磺酸衍生物作为手 性辅基来控制目标分子中的手性。通过不断地探索，我们已合成出以樟脑内磺 酰肼为基础的各种腙类化合物，并且下一步关键的腙的不对称加成也已经得出 了一些结果，使得我们在合成t u b u l y s i n s 化合物方面迈出了坚实的一步。另外， 我们还对樟脑亚磺酰胺作为手性辅基进行了探究。 近年来，有机小分子催化剂因在构建手性化合物时的高效性、可靠性以及 操作简便而变得炙手可热，而在这领域中，脯氨酸类化合物催化的烯胺的不对 称m i c k a e l 加成反应更是发展迅速。我们的课题就是利用上述方法来实现 t u b u l y s i n s 化合物的一个重要片段的合成。 我们已成功探索出一条新的路线来合成出m i c k a e l 加成反应的前体，并对 手性胺催化的不对称加成反应进行了尝试，取得了可喜的结果，为尽快合成出 t u p 片段提供了保证。 关键词：微管t u b u l y s i n s 手性辅基樟脑磺酸衍生物脯氨酸m i c k a e l 加成反应 a b s t r a c t w i t ht h er a p i d l yi n c r e a s ei nt h et o t a ln u m b e ro fc a n c e rp a t i e n t s ，t h e a n t i t u m o r a g e n t si sb e c o m i n ga h o ts p o ti n c r e a s i n g l y a sa ni m p o r t a n tp a r t ，m i c r o t u b u l ed r u g t h u sa t t r a c t sm o r ea n dm o r ep e o p l e sa t t e n t i o n b e c a u s eo fi t ss p e c i a la n t i - c a n c e rm e c h a n i s m s ，s u p e r i o ra n t i c a n c e ra c t i v i t ya n d n o v e lm o l e c u l a rs t r u c t u r e ，n a t u r a lp r o d u c tt u b u l y s i n sa san e wd i s c o v e r y 1 1 1r e c e n t y e a r sh a sa t t r a c t e da t t e n t i o no fm a n y s c i e n t i s t s w em a k et h et u b u l y s i n sc o m p o u n da s0 1 1 1 t a r g e tm o l e c u l ea n de x p l o r ed i f f e r e n t m e t h o d o l o g i e sf o rt h ef i n a ll a y i n gt h ef o u n d a t i o n t oa c h i e v ei t st o t a ls y n t h e s i s c u r r e n t l y , c a m p h o rs u l f o n i ca c i dd e r i v a t i v e s ，w h i c hh a v eh i g hs t e r e o s e l e c t i v i t y , e a s yt oc r y s t a l l i z ea n do t h e rf e a t u r e s ，h a v eb e c o m eah o t r e s e a r c ht o p i ci nc h i r a l c o n t r o i s o 、 r ed e c i d et ou s ec a m p h o rs u l f o n i ca c i dd e r i v a t i v e sa sc h i r a la u x i l i a r yt o c o i l n - o lt h et a r g e tm o l e c u l e sc h i r a l i t y b yc o n s t a n t l ye x p l o r i n g ，w eh a v es y n t h e s i z e d v a r i o u sh y d r a z o n ec o m p o u n d sb a s e do nc a m p h o rs u l f o n y lh y d r a z i d ea n dw ea l s o h a v eo b t a i n e ds o m er e s u l t si nt h ec r i t i c a ls t e po ft h ea s y m m e t r i ca d d i t i o nr e a c t i o n a l lo ft h e s el a yaf o u n d a t i o nf o rt h es y n t h e s i so ft u b u l y s i n i na d d i t i o n ，w ea l s oh a v e e x p l o r e dt h ec a m p h o rs u l f o n a m i d ea s t h ec h i r a la u x i l i a r y i i lr e c e n ty e a r s 。s m a l lo r g a n i cm o l e c u l ec a t a l y s tf o rs y n t h e s i z i n gc h i r a lc o m p o u n d s h a v eb e c o m ep o p u l a rb e c a u s eo fi t se f f i c i e n c y , r e l i a b i l i t ya n de a s yo p e r a t i o n , a n d i l l t h i s f i e l d a s y m m e t r i cm i c k a e l a d d i t i o nr e a c t i o nu s i n gp r o l i n ec o m p o u n d s l s d e v e l o p i n gr a p i d l y o u rw o r ki st ou s es u c hs t r a t e g yt o a c h i e v et h es y n t h e s i so fa l l i m p o r t a n tf r a g m e n t w eh a v es u c c e s s f u l l ye x p l o r e dan e wr o u t et os y n t h e s i z ep r e c u r s o r s t h e nw e h a v ec o n d u c t e dt h ec h i r ma m i n e c a t a l y z e da s y m m e t r i c a d d i t i o nr e a c t i o na n d o b t a i n e da l le n c o u r a g i n gr e s u l t a l lo ft h e s ep r o v i d eag u a r a n t e ef o rt h es y n t h e s i so f t h et u pf r a g m e n ta ss o o na sp o s s i b l e k e yw o r d s ：m i c r o t u b u l e ，t u b u l y s i n s ，c h i r a la u x i l i a r y , c a m p h o r s u l f o n i ca c i d d e r i v a t i v e s ，p r o l i n e ，m i c k a e la d d i t i o n r e a c t i o n i i 目录 目录 中文摘要i a b s t r a c t i i i 第一章绪论1 第二章t u b u l y s i n s 化合物的发现及研究进展3 第一节一些以微管为靶店的药物及t u b u l y s i n s 化合物的发现3 第二节t u b u l y s i n s 化合物的生物活性研究。5 2 2 1 以微管为靶点的药物的作用机理5 2 2 2t u b u l y s i n s 化合物的活性机理探究6 第三节t u b u l y s i n s 化合物的合成研究进展1o 2 3 1t u b u l y s i n s 化合物的生物合成1 0 2 3 2t u b u l y s i n s 化合物的化学合成1 0 参考文献2 0 第三章课题的提出及研究内容2 2 参考文献2 4 第四章新型手性辅基方法学探究及t u b u l y s i n s 片段的合成2 5 第一节樟脑内磺酰肼的作为手性辅基的方法学探究。2 5 4 1 1 樟脑樟脑内磺酰肼的合成与制备。2 5 i l l 目录 4 1 2 樟脑樟脑内磺酰脎的合成与制备2 7 4 1 3 腙的加成反应3 4 4 1 4 利用樟脑内磺酰肼合成t u v 片段初探一3 9 第二节手性辅基樟脑亚磺酰胺作为手性辅基初探4 1 4 2 1 樟脑亚磺酰胺的制备与合成4 l 4 2 2 樟脑距磺酰胺与醛酮的缩合4 3 4 2 3 樟脑哑磺酰胺作为手性辅基的加成反应。“ 参考文献4 6 第五章手性胺催化的t u p 片段合成4 7 第一节反应物前体及手性催化剂的合成4 7 5 1 1 前体1 ，1 - 苄基硝基乙烯的合成探究4 7 5 1 2 手性胺催化剂的合成5 0 第二节t u p 片段的合成探索5 3 5 2 1 手性胺催化的1 ，4 m i c k a e l 加成反应5 3 5 2 2 完成t u p 片段的后续反应初探5 5 参考文献5 6 第六章结论5 8 附录5 9 附录a 化合物的1 hn m r 和1 3 cn m r 5 9 附录b 单晶化合物的结构图及参数。6 9 b 1 化合物l 一樟脑内磺酰肼异丁腙( r 8 0 7 1 8 b ) 的结构及参数一6 9 b 2 化合物l - 樟脑内磺酰肼苯乙腙f f j ( r 8 0 9 2 6 d ) 单晶结构及参数7 8 目录 致谢8 8 个人简历及在学期间发表的学术论文与研究成果8 9 v 第一章绪论 第一章绪论弟一早珀磁 来自世界卫生组织( w h o ) 的一份最新报告得出的结论称，癌症正在加速成 为世界头号“杀手疾病 。据w h o 统计，自2 0 0 3 年以来，癌症病人总数在飞 速上升，如2 0 0 0 - 2 0 0 3 年间，全球每年新增加的恶性肿瘤病人总数平均为4 9 0 万人，而2 0 0 3 年至今，全球每年纯增1 0 9 0 万恶性肿瘤病人，比1 0 年前翻了一 倍还多。目前的癌症高发区在北美州，该地区每年将新增1 6 0 万名癌患者，约 占当年全球新增癌症病例的1 4 5 ；而中国则成为世界第一大癌症高发国，中 国每年新增2 2 0 万名癌患者，约占全球癌症病人总数的2 0 。中美两国已成为 世界两大癌症高发国。目前临床上采用的治疗方法依然以药物化疗为主。癌症 发病率的提高正在推动世界抗癌药物市场的快速扩展。目前，国际医药市场上 常用抗癌药物已增至近百种，其中公认为疗效较好的约有6 0 种。销量最大的抗 癌药物有紫杉醇、埃博霉素、长春碱、吉西他滨、长春瑞滨、拓扑替康、伊立 替康、泰索帝( 半合成紫杉醇) 、足叶乙苷( 鬼臼毒素衍生物) 、阿霉素和博莱 霉素等。除最后两种产品外，其他抗癌药物均从植物中提取由此看来，天然抗 癌药物要比化学合成抗癌药更受医院和病人欢迎。 在2 0 0 7 年的医学前沿论坛暨第十届全国肿瘤药理与化疗学术会议上，甄永 苏院士、陆士新院士、孙燕院士等人提出了今后抗癌药物的研究方向，即目前 临床上还是要采取以细胞毒治疗为主，配合靶向治疗的方案( 陆士新院士) ，一 些针对新靶点的药物，如阻断肿瘤新生血管内皮细胞生长因子的药物显示出独 特的疗效( 孙燕院士) ，某些抗肿瘤药物对癌细胞有极强的杀伤作用，可以作为 高效“弹头”药物，用于构建抗体靶向药物如化学免疫偶联物。抗肿瘤药物与抗 体工程技术的结合可以作为新的技术平台，制备一系列的针对不同靶点的、用 于治疗癌症的抗体靶向药物( 甄永苏院士) 。在这样的背景下，一类专以细胞微 管蛋白为靶点的药物在癌症治疗中扮演起越来越重要的角色。其中，天然产物 t u b u l y s i n s 以其特殊的抗癌机理，出众的抗癌活性以及新颖的分子结构，吸引 了众多科学家对它的关注。 本论文主要论述了目前天然产物t u b u l y s i n s 的生物和合成方面的研究进 展，并介绍了新型手性辅基的方法学探究以及利用手性胺催化的不对称加成反 第一章绪论 应的方法来合成化合物t u b u l y s i n s 的重要片段。这些探索为以后能顺利完成该 化合物的全合成奠定了基础。 2 长春碱是一种双吲哚型生物碱。它的研发时间较早，在临床中应用时间长， 用途也很广泛。例如长春花碱对绒毛膜上皮癌疗效较好，对急性白血病、乳腺 癌、卵巢癌、睾丸癌、头颈部癌、口咽部癌、均有一定疗效；对淋巴肉瘤、网 状细胞肉瘤、恶性黑色素瘤也有效。而长春新碱治疗急性淋巴细胞性白血病的 疗效较好，对其他淋巴肉瘤、网状细胞肉瘤和乳腺癌也有疗效。目前全球销售 额仅次于紫杉醇。但是，长春碱一类化合物的毒负作用也制约了其在临床中的 应用。 v i n b l a s t i n e 图2 1 1 一类专以细胞微管蛋白为靶点的药物 紫杉醇是红豆杉属植物中的一种复杂的次生代谢产物，也是目前所了解的 惟一一种可以促进微管聚合和稳定已聚合微管的药物。通过临床研究，紫杉醇 合物的光明前景后，人们开始着手努力寻找具有更优良生物活性的新型化合物。 2 0 0 0 年，h o f l 等人首次报导了一种从粘细菌中分离提取的线性四肽小分子 例。由于它们主要作用在细胞的微管蛋白细胞骨架( t u b u l i nc y t o s k e l e t o ) 上，因此 把这一类化合物命名为t u b u l y s i n s ( 2 1 2 1 。 研究发现，t u b u l y s i n s 具有很高的抗癌活性( t u b u l y s i nd 的i c 5 0 约为紫杉醇 的1 0 0 5 0 0 0 倍，为埃博霉素b 的1 0 倍以上) 【4 】，并能够有效地抑制耐药性癌细 胞的生长，但它的具体作用机理却是与埃博霉素和紫杉醇相反，即促进微管蛋 白的聚合。因此t u b u l y s i n s 在科学领域得到了非常多的关注。 t u b u l y s i t u b u l y s i t u b u l y s i t u b u l y s i t u b u l y s i t u b u l y s i a ：r = i s o - b u t y i r = o h b ：r = 九p r o w l r = o h c ：r = e t h y l r = o h d ：r = i s o - b u t y l r - h e ：r = n p r o w l r = h f ：r = e t h y l r 。= h 图2 1 2t u b u l y s i n s 天然产物 4 图2 2 1 完整细胞周期的四个阶段 在有丝分裂阶段，微管起着重要作用，它是细胞骨架的重要组成部分，由q 和p 两种微管蛋白的异二聚体组成，长度以微米计算( 图2 2 2 ) t 5 1 。 图2 2 2 n p 微管二聚体的结构 5 增的 、飞矿点决究黼柏、蜕夕椎舣砘 细遮 影体约细是 始鼍一。硝彩矿 舞 o?。二嗲、 稳t 史 循利，冷 藏 第二章t u b u l y s i n s 化合物的发现及研究进展 微管是高动力聚合体，这种聚合动力受到时空的调节。纺锤体即为微管的 一种，具有独一无二的动力，由于大多数细胞中有丝分裂进程很快，因此各阶 段都需要纺锤体高动力的微管。因为肿瘤细胞分裂快，有更多的机会来经历有 丝分裂这一过程，所以肿瘤细胞对药物比正常细胞要敏感。在没有药物干预下， 分裂中期与微管相连的染色体在高张力下前后振动，同时微管不断伸长和缩短。 这种振动是纺锤体的一种正常功能。如果加入药物对振动进行干预，就可能使 单个染色体不能与纺锤体的双极连接，这使细胞不能向后期过渡。细胞停止在 分裂前中期或者中期，然后凋亡。微管在有丝分裂中的重要作用，使之成为抗 癌药物的有力靶点。各种微管靶点药物在肿瘤临床治疗中的成功应用，也说明 微管是抗癌药物的有效靶点。 长春碱类的靶点即为微管蛋白和微管。高浓度长春花碱可以聚合微管，破 坏纺锤体，使肿瘤细胞有丝分裂受阻。低浓度长春花碱不聚合微管，但仍能阻 止有丝分裂使细胞凋亡。它们能够减慢微管伸长和缩短的速度，增加微管静止 的时间，阻止纺锤体微管的正常组合以及减少染色体着丝点上的张力。有丝分 裂被延误在一个类似中期的阶段，染色体与纺锤体的极点相连，细胞从中期向 后期过渡的信号被阻滞，从而造成细胞凋亡。 紫杉醇类不易与游离微管蛋白结合，但易与装配好的微管紧密结合。紫杉 醇的结合部位在b 微管蛋白亚单位上，隐蔽在微管内表面。紫杉醇可从结合部位 通过微管小孔道出入或从网格结构的振动中解离出来。紫杉醇与微管内表面的 结合使微管稳定，增加微管聚合力，从而抑制了微管动力，使有丝分裂因缺少 有功能的微管束而停止【6 j 。 埃博霉素具有与紫杉醇相似的稳定细胞微管的活性，它们结合在微管上的 紫杉醇的结合位点，通过增加原丝间的作用强度而增加微管的稳定性，使细胞 的纺锤体不能形成，从而导致细胞凋亡。 t u b u l y s i n s 和上面所述几种药物一样，也是一类以微管为靶点的抗癌化合物。 2 2 2t u b u l y s i n s 化合物的活性机理探究 2 0 0 6 年，k h a l i l 等人以t u b u l y s i na 为基础，对化合物t u b u l y s i n s 的活性机理进 行了深入的研究【刀。他们发现，在培养的细胞中，t u b u l y s i na 能够促使微管的解 聚，而等量的e p o t h i l o n eb 或紫杉醇则不行( 图2 2 3 ) 。 6 他们又以小鼠纤维组织母细胞为对象，发现加入了t u b u l y s i l l a ，潜伏期过后 两天，细胞主要集中在细胞循环的g 2 - m 阶段( 图2 2 4 ) ，说明细胞在进入有丝分裂 期后开始凋亡。 在体外试验中，利用电子显微镜可以观察到t u b u l y s i l l a 对已组装好的微管解 聚后的产物( 图2 2 5 ) 。 2 0 0 l ，。1 8 0 窘 薹1 0 0 墨 u s o o 05 0 钧d1 2 0 0 2 f j 0 2 1 辩 复) o 1 5 0 1 0 0 5 0 o 0 5 0 1 1 翩2 5 0 o5 01 0 01 8 0 2 0 0 2 5 0 图2 2 4t u b u l y s i n 对细胞循环的影响 7 l墨q一薹ll罨u 黝 猫 锵 锵 弱 o |墨口e3c一器 第二章t u b u l y s i n s 化合物的发现及研究进展 “文智j ：j 冀j 鼍“鼍：“j 中”? i ；j 聱p 臻 瓯。，一，07 ， 。， 一劾 。 f i 毒鬻 ：磊：i 滋菇荔 图2 2 5t u b u l y s i na 促使解聚后的低聚体 同时在无细胞体系中，t u b u l y s i n a 抑制微管蛋白聚合的活性也很高，只需要 1p , m 浓度的药物就可抑制5 0 以上浓度为1 0p , m 微管蛋白的聚合( 图2 2 6 ) 。从图 中我们可求出i c 5 0 值为0 7 5 “m ，与同样作用机理的长春碱相比，活性要高出很 多。另外在加入促进微管蛋白聚合的化合物( 如紫杉醇和埃博霉素) 后，t u b u l y s i n a 同样表现出高的抑制活性( 图2 2 。7 ) 。 o2488 ot 2铒 f ，m i n 呻 图2 2 6t u b u l y s i na 对微管聚合的影响 t u b u l y s i n a 的浓度( 0 _ ，1 ，1 5 ，2g mv ) 绚 徽 铊 貔 a 众 疆 a 氇 f囊嚣葛8 第二章t u b u l y s i n s 化合物的发现及研究进展 & 2 o 1 0 o a a 0 4 o 娩 我 图2 2 7 加入紫杉醇后t u b u l y s i n a 对微管聚合的影响 t u b u l y s i n a 的浓度( 0 - ，1 ，2l a m ) ，7 分钟后加入ip m 的紫杉醇( 箭头所指) 州k n p 0 l c = o 州1 h o , c 1 ) h ，玲y j 划h 胛8 洲k n 矿n o 、c 0 2 h h 0 2 ；c x 日 h ，玲y i 刈h 肼3 州k v n o ；1 c 0 2 h h 0 2 c 、； h ：玲y | 划h 肼3 h n 氐h 2 h n 以n h 2 h n & n h 2 图2 2 8 各种叶酸一t u b u l y s i n s 类似物 9 望毋 f墓8瓮8 押 抻 押 为抗癌药的巨大潜力。 第三节t u b u l y s i n s 化合物的合成研究进展 虽然2 0 0 0 年就已在粘细菌中分离出t u b u l y s i n s ，但是其单晶结构直至| j 2 0 0 4 年 才被确定下来【l o 】。t u b u l y s i n s 极强的抗癌活性很快激发了科学界的研究兴趣，对 它的合成研究随即展开。 2 3 1t u b u l y s i n s 化合物的生物合成 科学家通过粘细菌发酵来实现生物合成【1 1 1 ，但是所用的粘釉r c h a n g i u m g e p h y r a 和i d n g i o c o c c u s 如c 咖厂聊西至今只能合成很少且的t u b u l y s i n s ，不到4 毫克 升，而且还需要几个非常繁琐的纯化步骤，因而科学家把目光投向了化学合成。 2 3 2t u b u l y s i n s 化合物的化学合成 根据反合成分析( 图2 3 1 ) ，t u b u l y s i n s 由四个氨基酸组成：n m e t h y l p i p e c o l i c a c i d ( m e p ) 、i s o l e u c i n e ( i l e ) 、t u b u v a l i n e ( t u v ) 和t u b u p h e n y l a l a n i n e ( t u p ) 。i l e ( 异 亮氨酸) 是可以直接购买的天然氨基酸，m e p 也较容易合成，只有两个氨基酸 片段t u v 和t u p 是合成的重点与关键，因此以下主要介绍这两个片段的合成路 线。 1 0 h o f l e 等人首先完成了对t u b u l y s i n s 的全合成( 图2 3 2 ) t 1 2 1 。两片段t u v 与 t u p 合成的最初起始原料均为氨基醇，但是都有选择性很差及产率很低的步骤， 即4 与7 的制备步骤。其第二条t u p 合成路线解决了选择性问题，却长达九步 反应( 注：图中没有介绍) 。 n h c b z h 等 掣h b o c1 o x i d a t i o n n诬fph5o h 、。“。” o o m e h c i 3 5 p d l c h 2 o o m ei 彳 1 l i o h 。h 2 0 2 2 c h 2 n 2 图2 3 2h o f l e 等人的合成路线 b o c h n暑 喜詈 ： 0 2 e t 第_ 二章t u b u l y s i n s 化合物的发现及研究进展 2 0 0 4 年，f r i e s t a d 等人报道了合成t u v 与t 叩片段的一条途径( 图2 3 3 ) 【1 3 】。他 们的关键步骤为m n 2 ( c o ) l o 调节的自由基反应，通过使用e v a n s 手性试剂作为手性 辅基，得到的化合物1 2 与1 6 的立体选择性均非常好( 毋 9 8 ：2 ) 。在合成t u p 片段时， 他们使用了同样的方法。虽然立体选择性同样出色，但所用的手性起始原料1 3 比较昂贵。 b 3s t e p s 0 i b n 人o h 1 3 1 0 1 t b s c i ，d m a p n e t 3 ，0 h 2 0 1 2 - - - - - - 。- - - - - - - - - - - - - - - - - - _ - 2 n a l ，a c e t o n e s t e p s t b s ：一t u v 1 4 1 t f a a ，d m a p 。 p y 2 s m l 2 t b s t u p m n 2 ( c o ) l o ，i n c l 3 ，h v 3 t b a f 9 8 ：2 4 p h l ( o a c ) 2 图2 3 3f f i e s m d 的合成路线 t b s 同年，w i p 蹲人也都合成出了t u v 与t u p 片段( 图2 3 4 ) 【1 4 1 。他们如h o n e 路线 一样也是使用手型氨基醇为原料，利用d a v i s 试剂来控制手性，但路线比较长， 历经十步才合成出t u v 片段。在合成t u p 片段时，选择性并不好，而且路线比较 长的问题依然存在。 1 2 o 咯 n 影i a b o i _ 伯- b竺咐 型 ! 竺c b k- - - - - - - - - 、 c b z 1 n a h m d s m ：蹬p h c b k 湫删e t h f ，- 7 8 ，6 0r a i n ；6 6 t b d p s 2 m e o o h h 图2 3 aw i p f 等人的合成路线 2 2d - f3 ：1 2 0 0 6 5 ； e ，d o m l i n g 等人完成了对t u b u l y s i nu 和v 的全合成( 图2 3 5 ) 【1 5 】。他们 采用了一个非常有创意的“一锅”反应，使三个化合物2 4 ，2 5 与2 6 一步缩合成 化合物2 7 ，可惜其产率( 4 0 ) 与选择性( 3 ：1 ) 都很低( 图2 3 6 ) 。至于其两条t u p 的合 成路线，也没有在选择性问题上取得好的结果。 ? 嗯。 o t u b u l y s i n ur = a c t u b u l y s i n vr = h 图2 3 5 t u b u l y s i n u 和v h 第二章t u b u l y s i n s 化合物的发现及研究进展 n a o h t h f h 2 0 h i n + n c h o + 八s h 熹熹h 2 6 。 i o h i h n p h h 2 n h f r a g m e n t n h t s 善l p h 天夫 i i 3 4d f4 ：1 8 p r o p i o n i c a n h y d r i d e ， n e t 3 o h h 图2 3 6d o m l i n g 等人的合成路线 t s i n p h 2 紧接着，e l l m a n 等人首次完成- j t u b u l y s i nd 的全合成( 图2 3 7 ) 【1 6 】。他们采用 了同一类的手性化合物3 5 与3 9 。合成t u p 片段的路线非常精简，加上3 5 的制备， 总共也只有三步反应。美中不足的是，昂贵的手性诱导基团在脱保护反应中被 破坏；关键的自由基反应( 3 7 的合成) 没有好的选择性，用硅胶柱分离4 个非对映 异构体的程序将使大量合成变得非常困难。至于t u v 片段，用8 步反应合成4 2 ( 其 4 0 的合成为4 步) 的方案没有立体选择性差的问题( d r = 9 2 ：8 ) ，但昂贵的手性诱 导基团也将变成没有光学活性的亚磺酸，且用硅胶柱分离化合物4 0 的2 个非对映 异构体在生产中受限制。 1 4 1 c b z h b o c 、 图2 3 7e l l m a n 等人的合成路线 o 1 从 | 1i o o o h l 、j - 4 d e s a c e t o x y t u b u l y s i nh 9s t e p s b o c 、 c h 2 0 t b s+b o c 、 l ：2 11 竺! 。b o c 、 c h o c o o h s e c b u m g c i 6 0 c o o h p h 5s t e p s t b d p s b 0 c 、n h 图2 3 8z h i y o n gw a n g 等人的合成路线 1 5 c h 2 0 t b s c 0 2 a i l y l 阶 n h c即 n h b o c o n h b o c o h c o o e t p h b o c h n o o ( s ) c b s ，b h 3 m e 2 s d r yt h f 。0 t o r t 2h ：6 7 n h b o c o h c o o e t + t u p p h b o c h n p h 4 - b o c h n c o o e t ( - ) 一m e n t h o l ，d c c ，d m a p ( 2 0 0 h c h 2 c 1 2 ，6h ：6 4 2 7 0 一一一h ，”- o 图2 3 9z a n d a 等人的合成路线 1 6 o 第二章t u b u l y s i n s 化合物的发现及研究进展 2 0 0 9 年，对t u b u l y s i n s 的研究进入了高潮，先后有多篇高质量的论文发表。 t a m u r a 等人应用l ，3 偶极环加成来合成t u v 片