（有机化学专业论文）芳氨基乙酸衍生物的合成、表征及其生物活性研究.pdf

芳氨基乙酸衍生物的合成、表征及其生物活性研究 芳氨基乙酸衍生物的合成、表征及其生物活性研究 研究生：张颖新 指导教师：李荚俊 学科专业：有机化学 中文摘要本论文共有两部分i 作，第一部分采川超卢波辐射与相转移催化联川技术合成 了1 0 个新的1 芳氨基乙酰基- 4 - 芳乙酰基氨基硫脲化合物，这种台成方法只有反应条件温 和、反应时间较短、产率较高等优点。为合成新化合物还合成了1 2 个相关的中间体化合物。 新化合物及中间体化合物的结构利_ = i 熔点、i r 、hn m r 、”cn m r 羽i 元素分析进行_ r 表 征。对新化含物进行了初步的生物活性研究，实验结栗表明，该类化台物在较低浓度时对 玉米根部具有促进生长的作川。其中个别化合物对玉米幼苗具有促进生长的作用，在较高 浓度时对玉米幼苗和掇部均具有抑制作用。第二部分采用相转移催化法立体选择专一性合 成了1 0 个来地文献报道的n 州乙酰基- n 。芳氨基乙酰基h q 芳氨基乙歉七己酰口乳糖酯 和n ( n 乙酰基- n - 芳氨基乙酰基) n 芳氨基乙酸七乙酰芦- 麦芽糖酯，为合成新化合物还合 成了1 2 个相关的中间体化台物。新化合物及中间体化合物的结构利j _ j 熔点、l r 、1 hn m r 、 ”c n m r 、元素分析和m s 进行了表征，确证了它们的结构均为卢型异构体。利_ h j2 d n m r ( t o c s y 、g c o s y 、h m b c 、h s q c 、h o m 2 d j ) 技术通过对代表化合物进行详细的n m r 研究对所合成的代表化合物的c 、h 化学位移进行了归属，并给出了相应的偶合常数j 值， 有关糖环上七个乙酰基的c 、h 化学位移的归属尚未见文献报道这项研究结聚将对糖酯 类化台物的结构研究具有十分重要的意义。对所合成的1 0 个新化台物进行了抗肿瘤体外生 物活性试验，初步生物活性实验结果表明，该类化合物在浓度为1 0 1m o l l 时对人内血病 细胞株( h l 6 0 ) 和人乳腺癌细胞株( m d a m b - 4 6 8 ) 有明显的抑制作用，在浓度为1 0 0 m o l l 时没有明显的抑制作用，这一研究结果为进一步研究此类化合物的合成、生物活性的研究 奠定了基础。 关键词酰氨基硫脲，- 乳糖酯及卢- 麦芽糖酯，台成，生物活性，超卢波与相转穆催化 l 芳氨基乙酸衍生物的合成、表征及其生物活性研究 第一章文献综述 第一节芳氨基乙酸衍生物的研究现状 氨基酸是人体中不可缺少的化台物之，人体中禽有几十种氨基酸，它对人体起着重 要的作用而且各种氨基酸对人体起着不同的作用。二十世纪八十年代，国内外就已有人 蟹的关丁氨基酸类化台物的台成、应爿j 等方面的研究报道。近儿年，氨蕉酸的应用更是扩 展到各个领域。 氨基酸是最容易得到的天然手性配体”，氨基酸是各种酶分子的基本成分，有机硅氨基 酸衍生物有可能在模拟酶、气相和亲核层析、药物化学等方面有广泛地虑刚f “。凶此氨基酸 衍生物倍受化学家们关注。 芳氨基乙酸及其衍生物具有较强的生物活性，如：胪取代的芳氨基乙酸及其乙酯可作为 抗菌剂州，如抗镰刀霉菌和丝核菌，芳氨基乙酸类化合物在治疗糖尿病方面非常有效，荣 氨基乙酰肼的盐酸盐可抑制结核丝杆菌的生长芳氨基乙酸及其低碳烷基酯类化台物可怍 为光聚合反应的引发剂“芳氪基乙酸及其衍生物还是较好的植物生长调节剂。最初主要是 控制天然植物高度的生长，后来这种控制作用人们已经在单子叫和砹子n 植物的生长过程 中观察到尤其是在草、谷类作物、人豆、观赏植物生长过程中这种作心比较显著o ”，荣氨 基乙酸、月桂酰基苯氨基乙酸、苯氨基乙酸钠可作为防锈剂”。此外，n 苯基氨基乙酸也是 某些染料的重要中间体，含n 苯氨基乙酸衍生物还可以作为电子j ! c c 相的调色剂吼 由于芳氨基乙酸可以提供n 配位原子。能与金属形成稳定的配位化合物，从而可以提 高或改善某些化合物的生物活性。例如，双( 环戊二烯基) 二氯化钛中的卤原子被具有生 物活性的n ( 取代苯基) 氨基乙酸配体取代后，提商了双( 环戊二烯基) 钛配台物的抗癌 活性伽。 d n m i s r a 】等人在1 9 7 7 年报道了n ( 2 一羟基3 甲基丙烯酸) n ，苯基氨基乙酸及 n 苯基氮基乙酸的双苯酚甘氨酰甘氨酸是一种促进粘合的化台物，作为坚同牙齿的各种材 料的粘合剂被戍刚。樟脑醌n - 苯基氨基乙酸衍生物可用于牙齿的修复车i i 立体乎板印刷术的 一种新的引发剂杂化体系已被认识【1 2 1 。 一2 一 芳氪基乙酸衍生物的合成、表征及其生物活性研究 k u b r a o 等人在1 9 9 0 年报道了所台成的n 苯基氨基乙酸硝基衍生物因它们在 结构上类似于稳定的炸药t n t 雨i 特屈儿( 四硝基甲基苯胺) ，所以被州 二不同的爆炸形式。 y 、n ，c h 2 c o o r xn o ， x = h 、n o ， y = h 、n o ， r = h 、m e 、e t n 苯基氨基乙酸硝基衍生物 n 芳基氮基乙酸目前已被广泛地用作光聚合体系中引发剂“及光催化体系中的给予 体1 5 - 1 6 1 ，例如在芘( p y ) 诱导的苯氨基乙酸( n p g ) 的裂解中，电子从苯氨基乙酸转 移到活泼的单线态上然后脱去质子和二氧化碳产生苯氨基甲基自由基，即丽产生对甲基 苯胺( m a ) 。机理见下幽。 加p y y p y n 户+ p h n h c h 2 * 一m 芘( p y ) 诱导的举氨基己酸( n p g ) 的裂解机理 s i m o n c t a 首先发展了n 取代氨基乙酸聚合体多肽杂台体，或者叫“类肽”。这是人们 发现的作为一种新类型的药品被发现的聚合物。 一些新的n 苯基氨基乙酸衍生物可以作为有效的鼻肾上腙素受体兴奋剂l 。n 苯基 氨基乙酸衍生物是从4 羟基降麻黄碱和取代的氨基举乙基溴经过相应的酯制得。接着皂 化光活性的4 - 羟基降麻黄碱用l - 酒石酸通过它的商业上可以利用的消旋体的光学拆分而获 得，曾叙述了各种氨基酸酯及氨基酸的制法，其中包括氨基乙酸和氨基丙酸以及各种类型 取代衍生物的台成。 x ，、：二珂n c 。2 8 r ；h ，c 。；x ：b ，。h 在1 9 5 4 年g e a r i e m 等报道了n - 2 萘氨基乙酸和n - 2 豢p 氨基丙酸的衍生物是一 芳氨基乙酸惭生物的台成、表征及苴生物活性研究 种具有催产活性的化台物，合成了n ，2 荣甘氨酸、n 甲基n 2 蔡氨基乙酸及其甲酗、乙酯、 酰胺类衍生物，井测试了它们的催产活性。实验结果表明，芳氨基乙酸乙基酯午n 甲基n 卢- 二二萘丙氨酸n , n - 二乙基酰胺具有催产活性。其中n 2 ( i ，2 ，3 ，4 - 四氢荣) 氨基乙酸 和n - 2 - ( 1 ，2 ，3 ，4 - 四氢蔡) 口丙氨酸催产活性较大。 ：；i ：二) n h c h 2 c 0 0 h n 2 ( 1 ，2 3 ，4 - 四氢萘) 氨基乙酸 在筛选抗植物病毒荆的研究中发现1 2 0 l 较好的抑制烟草花1 1 i 病海( t m v ) 的活性。 4 ：! ：； ：二了n h c h 2 c h 2 。h n 2 ( 1 ，2 ，3 4 - 四郧氢蔡) 1 3 丙氨酸 n ，n 一：( 邻硝基苯氨基乙基) 氨基乙酸具有 如卜c o o h 第二节酰氨基硫腮的研究进展 1 9 6 6 年b u r c e 等人发现脲类衍生物具有某些生物活性，二十世纪七十年代初荷兰 p n i l i p h s d u p h a r 公司首次发现了苯甲酰脲类化合物d u l 9 1 1 具有杀虫作j h ；| 。从此，不断有 关于酰基脲类化合物研究报道，其中已有许多化合物被开发成产品投入到杀虫市场。1 9 8 7 年m o k 等人发现芳基脲类化合物具有抗细胞分裂的活性，可有效的抑制杂草的生k ，从此 脲类化合物的研究倍受化学家们的关注i ”i 。 早在上个”t 纪六十年代末，硫脲类化台物托布津( t h i o p h a n a t e ) 利甲基托布津( m e t h y l 一4 一 芳氨基乙酸衍生物的台成、表征厦其生物活性研究 t h i o p h a n a t e ) 作为杀虫荆投放市场，此类杀虫剂可有效地防治多种竹：物病害，而且对植物 的药害小，对哺乳动物的急性毒性低，是一类性质优良的杀菌剂m 】。硫脲类化台物具有“ 泛的生物活性，近十儿年来，有许多新的硫脲类农约相继商品化。对硫脲类衍生物深入研 究是当今农药界热点之一，杀螨隆【1 特j 基- 3 - ( 2 ，6 - 二异丙基- 4 - 苯氧基苯基) 硫脉】是一种快 捷高效新型杀虫杀螨剜f 2 3 j 。因此，许多国内外学者先后进彳亍了硫朦类化合物的台成及其化 学性质与生物活性关系方面的研究i ：作 2 4 - 2 7 j 。 酰氨基硫脲是硫腮衍生物中一类重要的化合物这类化台物的结构中既含有硫艨基团 又含有酰胺基团这两类活性基团聚集在同分子中，能与肽键形成氯键，因而易被有机 体吸收。从而改善了其生物活性，因此，此类化合物具有较高生物活性。c a t h e y 等曾经指 出，含有c c n n 结构骨架的分子对植物有健进生欧的作用，酰氨基硫脲类化台物的分子 中含有c - c - n n 骨架此类化合物除具有植物生长调节作用之外，还具有广谱的抗菌活性 1 2 “”，例如1 异烟酰基4 ( 对碘苯基) 酰氨基硫腮具有较强的抗结核凿性能1 3 0 j 。另外有些 酰氨基硫脲在治疗血糖过低疾瘸中比较有效【”】。酰氨基硫脲在农业上也有较广泛的应川， 具有除草、杀虫、防治水稻白枯叶病、柑桔溃疡病和两红柿青桔痫等生物活性。植物桶 毒对寄生极物的危害，素有“植物癌症”之称如何控制、减轻或消灭植物病毒的危害， 向人类提出了新的挑战f 3 3 j 因此，酰氨基硫脲类化合物受到了化学家”j j “泛重视。井为此 进行了深入的研究。 1 9 7 5 年e d w a r d s 等人将二茂铁引入青霉素、先锋霉素分子中，提高了这些药物的抗茵 活性 j 4 - 3 5 i ，借此王积涛等人将二茂铁甲酰肼与芳基晃硫氰酸酯进行加成反应台成了一系 列禽有二二茂铁甲酰基的氨基硫脲化合物初步生物活性实验表明该类化台物对植物生长有 明显的促进或抑制作用p 6 i 。 1 9 7 9 年g u p t a 等人p 7 j 报道了芳氧乙酰基氨基硫脲类化台物及其环化产物，且有糸成 熟蟑螂、杀葡萄状球菌及杆状细菌的活性。 1 9 8 9 年v a s i l e v 等人川报道了肽氨基硫腮z - x g l y n h n h c s n h r ( 弘p h c h 2 0 2 c ， x = p h e ，r = a u y l ，b u ，p h ；x = g l y , r = a l l y l ，p h ) ，具有除草和调节植物生长活性。同时还有文献报 道，吲哚满二酮氨基硫脲具有抗炎活性【。 一5 一 芳氨基乙酸衍生物的台成、表征搜其生物活性研究 1 9 9 2 年，e a s m o n 等人【4 0 】报道，缩氨基硫脲r l c r 。：n n h c s n r 3 r 4 具有抗疱疹单一病 毒( h s v ) 和人体免疫缺陷病毒( h 1 v ) 的活性。 由上述讨论可知，酰氨基硫脲是一类非常重要的化合物，在医药、农药等方面有着j 泛的应用价值。目前酰氨基硫腮的合成方法主要有经典台成方法1 4 1 ( 印需加热、搅拌、无 水溶剂等条件) 和相转移催化合成方法【4 “。因此合成出一系列新的酰氨基硫脬化台物探 索出新的合成方法，研究其生物活性，结构与活性的关系是一个十分有意义的研究课题。 第三节超声波辐射与相转移催化合成技术 3 1 超声波技术 3 1 1 超声波的概念 上个世纪2 0 年代，人们首次发现了超声波可以加速化学反应，随后，产生了研究在超 声波作用下物质进行化学反应的- - f 新兴学科一声化学。芦化学是指利_ j 超声波加速化 学反应、提高反应产率的一新兴交义学科。通常把频率范围为2 0k h z 1 0 0 0k h z 的卢波 称为超声波( u l t r a s o u n d ) 。有机声化学合成所用的超卢波频率一般为2 0 - - - 8 0k h z 。在化学 领域，虽然早在2 0 世纪2 0 年代就发现超声波有促进化学反应的作用但氏期以米术引起 化学家们的重视。直到2 0 世纪8 0 年代中期，随着火功率超声设备的普及和发展，声化学 ( s o n o e h e m i s t r y ) 才得以迅速的发展，终于成为化学领域的一个新的分支。 3 1 2 超声波在化学反应中的作用机理 超声波促进化学反应并不是声场与反应物在分子水平上直接作川的简单结果。这是因 为常用超声波( 2 0k h z 1 0m h z ) 的能量很小，甚至不能激发分子的转动能级，因此根本 不可能打开化学键而引发反应。超声波也不像微波那样主要通过加热反应体系来促进化学 反应，这是因为即使有的介质吸收超声波而使其本身温度升高，但温度升高幅度不人况 且有的反应体系对超声波的吸收系数很小几乎没有明显的热效应。虽然超声波对液相反 应体系有显著的机械作用( 如振荡作用) 可加快物质分散、乳化、传热和传递等过程在 一定程度上可促进化学反应。但这也不足己解释超声波能成倍甚至上百倍的加快反应速度 和增火产率的实验事实。火墼的研究结果表明超声波之所以能加快化学反应，其主要作 一6 一 芳氨基乙酸衍生物的台成、表征及其生物活性研究 用是超声波的卢空化效应1 4 ”。超声空化是指液体在超声波的作用f 激活或产生空化泡( 微 小气泡或空穴) 以及空化泡的振荡、生长、收缩及崩溃( 爆裂) 等一系列动力学过程，空 化可以看作是聚集声能的一种形式。 超声作为一种特殊的能量作_ 【；i j 形式，与热能、光能和离子辐射能有显著的区别，其在 作刚时间、压力及每个分子可获取的能量等方面与传统能源的差别如| 鳘| 1 所示。 超声作用于化学反麻，不仅来源于分子间的相互作用，更主要的是来源于超声空化现 象。超声波引起的空化包括：气泡的形成、成长和崩溃如图2 所示 “l 。 一 = o - k 嘲 1 5 0 童1 0 0 嘲 摹 0 1 0 2 图1 参与化学反应的几种能量形式 1 0 图2 超声空化引起气泡的形成、成长和崩溃过程 一1 芳氨基乙酸衍生物的合成、表征及其生物活性研究 如图中所示，气泡在几微秒之内突然崩溃，由此产生局部的高温高压。s u s l i c k 等人 用实验方法测定了气相反应区的温度达到t 5 2 0 0 - x 6 5 0k ，液相反应区的有效温度在1 9 0 0k 左右，局部压力在5 0 5 x 1 0 7 p a 以上，而气泡液相层厚度在2 0 0n m 3 0 0 n m 之间【4 6 i 。同时这 种局部高温、高压存在的时间非常短仅有儿微秒，所以温度变化率商达1 0 9k s 。例如在 高温条什r ，有利丁反应物种的裂解和自由基的形成h “”，从而形成，更为活泼的反戊物 种，有利丁二次反戍的进行，提高了化学反应速率。同时，气泡崩溃时产生的高压，一方 面有利于高压气相中的反应【4 9 1 另一方面由于高压存在导致的冲击波和微射流现象，在液 周体系中起到了很好的冲击作抖j ，特别是导致分子间强烈的相且碰撞和聚集。对吲体表面 形态、表面组成都起着极为重要的作刚。 超声波的空化效应所产生局部的商能环境可引起分子热解离、分子离子化年产生i = _ j 由 基等，引发和加快了一系列化学反应。这就为在一般条件f 难以实现或不可能实现的化学 反应提供了一种新的非常特殊的物理环境，打开了新的化学反应通道。这些能量足以断开 结台力强的化学键，并促进化学反应( 包括氧化、还原、取代、分子破碎以及自由基引发 的聚合、降解等化学反应) ，使很多以往不能进行或难以进行的反应顺利进行，提高化学 反应速率、增加产率、改善目的产物的选择性。超声波作为一种方便、迅速、有敛、安全 的技术大大优越于传统的搅拌、外加热等热力学手段。 3 1 3 起声波促进化学反应的特点 超声波促进化学反应可归纳为以f j l 个主要特点：( 1 ) 空化泡爆裂可产生促进化学反 应的高能环境( 高温高压) ，使溶剂和反应试剂产生活化物质，如离子、自由基等；( 2 ) 超 声波辐射溶液时还可以产生机械作用，如促进传热、传质、分散和乳化等作用，并且溶液 或多或少吸收超声波而产生一定的宏观加热效应；( 3 ) 对许多有机反应尤其是非均相反应 有显著的加速效应，反应速度可较常规方法快数十乃至数百倍，并且在人多数情况。r 可提 高反应产率，减少副产物：( 4 ) 可使反应条件在较为温和的条件进行减少甚至不用催化 剂并且还可以简化实验操作，火多数情况一f 不再需要辅以搅拌，有些反应不再需要严格 的无水无氧条件或分步投料方式；( 5 ) 对金属( 作为反应物或催化荆) 参与的反应，超声 波可及时除去金属表面形成的产物、中间产物及杂质等，一直暴露着清洁的反应表面，从 一8 一 芳氰箍己陵柠亍生物的台成、表征及其生物活性研究 而大火促进了这类化学反应。 3 1 4 超声波在有机合成中的应用 超声波在有机合成中的应用研究在近1 0 多年米发展非常迅速，超声波在有机化学中已 被应用于氧化反应、还原反应、加成反应、缩合反应、水解反应等，儿乎涉及有机化学的 并个领域”1 。它比传统的有机台成方法更方便和易r 操作，实验仪器也比较简单，易1 ：控 制，在超声波辐射卜可以使i f l ：多传统的有机反应在较温_ 平| i 的条什f 进行，同时可显著提高 产率和缩短反鹿时间，甚至还可使某些在传统条件f 难以发生或不能发生的反应得以进行。 超声波既能促进均相的有机反应，也能促进液一液多相和液- 同多相的有机反应。 超声波对有机化学反应的发展起着非常重要的作用，大大拓宽了研究领域而且对耗 能高、污染大的危险操作的化工生产变革产生了极其深远的影响。因此，这种方法其有相 当广阔的应用前景。超声波技术作为加速有机反应的手段，近年米在有机台成中得到迅速 发展，考虑到超声波可以加快反应速度、提高反应产率、降低反应温度及反成条什，i , q 此，本文对丁1 ，芳氨基乙酰基。4 芳乙酰基氨基硫脲的合成方法采川了超声波辐射合成技术。 3 2 相转移催化合成技术 当两种反戍物处于不同的相( 液相或i 矧相) 中时，反应物彼此不能靠拢，反应难咀进 行。加入少量的“相转移催化剂”( p h a s et r a n s f e rc a t a l y s i s ，简称为p t c ) 使两反应物转移 到同一相中，可以使反应顺利进行这种反应就称为相转移催化反庶。 相转移催化是六、七十年代发展起来的有机合成新方法有许多反应如果没有催化剂 则反应速度较慢，产率较低，甚至完全不能发生，相转移催化作用能使离子化台物与不溶 于水的有机物质在弱极性溶剂中进行，域加速这些反应。相转移催化剂一般是成本较低的 龋离子或某些金属离子的络合剂其基本作用是将作为反应物的盐类中的阴离子以离子对 的形式转移到有机介质中，由 ：这些阴离子米被溶荆化，因而具有较强的活性f 5 2 j 。 相转移催化的概念是在1 9 6 8 年s t a r k s ”i 首先提出的，与传统方法相比较，它有许多的 优点：不需要昂贵的无水溶剂或非质子溶剂；提高反应速度； 降低反应温度；通 过抑制副反应而提高产率： 促进某些条件不能进行的反应发生； 操作简单；可以_ i 氢氧化钠水溶液代替醇钠和氨基钠，使之在缓和条件下完成某些烷基化反鹿。 9 芳氨基乙酸衍生物的合成、表征及= i i ；生物活性研究 相转移催化主要_ l j 于液- 液体系- 也可用于液一| 】! i i 体系及液- 崮一液体系。以季铵盐为例 相转移催化过程如_ 卜- i ! l 所示： 水相q x 一m + y 季铵曲亲核试剂 负离r 交换 q + y 一+ m x 鄹卜卜p 塑 有机栩 q + x 一+ r y 羔j 豆塞墼尘：一q + y 一十r x 丰h 转移倦化机理示意幽 此反应是只溶丁：水相的亲核试剂_ 二元盐m + y 一与只溶于- 有机相的反应物r 一一x 作川，d j 丁 = 者分别在不同的相中而不能互相接近，反应很难进行。加入季铵盐q + x 一相转移催化和， 由于季铵盐既溶于水又溶于有机溶剂，在水相中m + y 一与q + x 一相接触时可以发生x 一和 y 一的交换反应生成q + y 一离子对，这个离子对能够转移到有机相中，在有机相中o + y 一 和r x 发生亲核取代反应，生成目的产物r y ，同时生成q + x 一，q + x 一再转移到水相， 完成了相转移催化循环。 相转移他化技术在有机合成中得到了广泛的应_ i 】。相转移催化荆也是一种两亲物质， 相转移催化反应产率高，反应条件温和，产物纯度商，操作简单，催化剂选择性强。相转 移催化技术使许多根本不能进行的反应得以顺利进行。 鉴于超声波辐射合成技术与相转移催化合成技术在促进有机台成反应中有许多优于传 统合成方法的优点，期望两项合成技术互为补充，以提高反应产率、缩短反应时间、降低 反应条件。因此，我们在进行1 芳氮基乙酰基- 4 - 芳乙酰基氨基硫脲的合成中选择了超声波 辐射和相转移催化联用技术的合成方法。 第四节合成一系列新的卜芳氨基乙酰基一4 一芳乙酰基氨基硫腮的立题依据 综上所述芳氨基乙酸及其衍生物 农药、医药等方面有糟较人的应_ l _ i 价值。 酰氮基硫脲类化台物均贝有较高l l | 勺生物活性，住 为了寻找出新的具有生物活性的化台物，我们依 一1 0 一 芳氨基乙酸衍生物的合成、表征及其生物活性研究 据活性子叠加原理将这两类具有生物活性的基团结台在一起，聚集在同一分于中，设计 并合成出一系列新的1 - 芳氮基乙酰基一4 芳乙酰基氨基硫脲化台物，研究其台成方法、生物 活性、结构与活性的芙系、谱学性质等，这将是一个r 分有意义的1 作。所台成的新化台 物有望具有较高的生物活住。 第五节寡糖化台物在药学中的研究进展 随着近年糖化学和糖生物学研究的快速发展，糖类化合物作为“生物信息分子”的重 要性正日益的得到广泛关注，对糖类化合物的生理功能有了新的认识，糖化台物是继蛋白 质、核酸之后成为生命科学领域中的义一研究热点i “j 。糖是存在f 所有生物体中的一类独 特物质，近年来随着对糖类认识的深入，大量的实验结果揭示了糖类烂携带着最大信息量 的一类生物分子，在生物体内发挥着多方面的生理作用。作为信号分子的糖参与了生命体 内儿乎所有的生物过程，它们能够控制各种各样的基因表达以至调节器官的生铤、发育1 5 ”， 能够参与精子与卵子的结台、胚腩发育中的细胞分化以及抗原的产生。此外，寄生性痫毒， 细胞和毒素总是先利用多种细胞表面的糖丽紧紧地附着在细胞表面，然扁再进入细胞进而 破坏细胞。同样，恶性、迁移性细胞能专一地识别细胞表面的糖，因而糖类和它j 的类似 物也被看作一类潜在的药物5 “。糖结合蛋白质、脂质及磷酸脂等成为一类“糖复合物”，其 作为信息分子对细胞的识别、增生、分异以及维持生命体免疫系统，生殖系统和新陈代谢 方面都具有重要作用，同时有些寡糖和多糖具有增强免疫力、抗辐射、抗肿籀活性，可作 为药物应埘丁是糖类遂成为继蛋i 匀质幂l 核酸之后的义一类生物人分子。 在过去的二十年中，有关糖的化学和生物学研究取得了长足进步，也重新唤起了药学 家对该类化合物的兴趣，使得基于糖类的药物研究得到了较大的发展l ”_ 5 8 i 。特别是糖基化 酶的成功克隆及其性质的认识，寡糖合成技术及细胞表面聚糖分析技术的提高，使人们能 清楚的了解这一类生物学分子所具有的重要药学价值姗通常。糖类药物被用于治疗糖尿 病、癫痫、血栓及关节炎等疚病；糖类化台物还可以被蜊来修饰其它药物( 包括重组蛋自 药物) ，修饰屙的杂合分子与母体药物相比，能使活性提高，副作_ i 减小。因此科学家们展 望，糖类化合物极有希望成为灌注损伤、流感和癌症的治疗药物。糖类化台物独特的结构 一1 i 芳氨基乙酸衍生物的台成、表征及j e 生物活性研究 性质是构成其重要弱理活性的基础。现代医学及生物学研究已证实，糖类化台物在诸多生 命过程中，如能量的存储和转运，蛋白质功能的修饰。细胞一细胞间的黏附和信号的传导 及肿瘤恶性转移等均起着重要作用【叫；还证明，大量致病菌和毒素对宿主的感染也是通过 细胞表面的糖链介导完成的【“i 。另一方面，糖类化台物作为药物或合成原料有其自身的优 势，如原料便宜、易得，具有天然的手性以及结构多样性( 由单糖台成简单寡糖时。理论 上会有火基异构体生成) ，因此，目前许多研究组都采用廉价的糖类化台物作为手性渊合成 新药【6 2 l ；利用组合化学方法制备糖类化合物研究也日益受到重视l “。 综合目前糖类化合物在药学中应用的情况，大致可以归纳以下二种： ( 1 ) 由糖类或类似物构成的基于糖类的药物。 ( 2 ) ( 被) 糖修饰的药物，糖基化是进行其它药物结构改造和修饰常_ i l j 的手段。 ( 3 ) 用于药物寻靶和药物运转的糖类化合物。 随着近年来糖化学和糖生物学研究的快速发展，寡糖和它们的衍生物在生物有机体中 所起的重要作用被逐渐发现。许多游离的寡糖具有较高的生物活性它们在控制基凶表达 及器官的形成过程中起着重要作用。对细胞生长发育、分化、代谢、识别反应和免疫反应 起调节作用酬。 许多具有生物活性的寡糖已作为药物应用于现代药物学中，如：a c a r b o s e ( 阿告波糖 已上市) 。是治疗糖尿病的药物：r e l e n z a ( 已上市) 可用于治疗流感；t o p i r e m a t e ( 托吡酯，已 上市) 用于治疗神经疾病的曲物。 h v o h 兰y o 、。h a c h n 、卅、巡 h n ；n h n h ， r e l e n z a 2 托吡酯( t o p i r e m a t e ) 芳氨基己酸衍生物的台成、表征及其生物活性研究 h 阿 波糖( a c a r b o s e ) h 转移是恶性肿瘤的重要特征，阻止肿瘤转移成为治疗癌症的焦点。肿瘤转移过程很复 杂其中，肿瘤细胞与基膜成分的粘着肿瘤细胞与宿主细胞的粘台是转移过程中的重要 步骤而细胞表面糖链通过与肿瘤细胞凝集素结合参与细胞问的作用灿1 。为了抑制转移， 用小分子阻断癌细胞与基膜和宿主细胞的识别与粘台，通过控制癌转移的某一重要步骤可 达到治疗癌转移的目的。r a z 等”7 1 发现，乳糖、半乳糖、氨基，p 乳糖和n 乙酰基半乳糖能 抑制人黑色素瘸( a 3 7 5 ，s h 4 ，h s 9 4 ，h s 8 5 2 ，h s 9 3 9 ) ，人颈部腺瘤h e l a 。s 3 ，鼠熊色素瘤 b 1 6 f l 和鼠恶性纤维瘤u v 2 2 3 7 p 等的同型细胞粘着作用，其中乳搪的活性最强两d 甘露糖、l - 岩藻糖和n - 乙酰氨基葡萄糖则不具有这种活性。这种同型细胞的粘着正是舯瘤 转移的基础，因此，o g u c h i 等用芦- 乳糖甲苷与小鼠b 1 6 黑色素瘤细胞一起注射到小鼠体 内。发现能减少b 1 6 细胞在小鼠肺组织的集落。d e 柚进一步合成了一系列芦乳糖通过 碳连结臂与赖氨酸树结合的缀合物，发现其中有些具有明显的抑制肿瘤转移的作_ = i ，活性 大小与连结臂k 度有关。 乳糖是当今对先导化合物结构修饰的二糖中应用较多的一个。乳糖与细胞毒药物相连， 细胞毒药物多用于杀伤肿瘤，治疗癌症，而治疗肿瘤最关键的是抑制肿瘤细胞的转移，防 止原发肿瘤术后不可预料的多发性转移病毒。1 9 9 6 年。r u b i nd 在专利中发现乳糖可以阻 断肿瘤细胞转移和增殖过程的凝集索，从而防止肿瘤细胞锚定丁体 其它部位而增殖。乳 糖既可以单独给药也可以通过与细胞毒药物形成偶合物的形式给药。当与细胞毒药物结 合后它可以同时作川】= 初始癌细胞，更好的阻止肿瘤细胞转移。不仅如此，乳糖与肼帽 细胞表面的受体结合使结合乳糖的细胞毒药物可以长时间地富集于肿瘤细胞附近，起钊 协同治疗的效果。实验表明，一次剂量即可以破坏肿瘤受体，阻t 肿瘤的转移。乳糖与尿 一1 3 一 螽 g 芳氯基乙酸衍生物的合成、表征及其生物活性研究 素相连，尿素是一种常见的农药氮肥，1 9 8 4 年保加利亚科学家6 9 】以乳糖尿素结台物作为 反刍动物的富氮饲料，获得了很好的应用。 寡糖糖替可作为抗炎试剂。m o r i k a w a 等l ”i 于1 9 9 7 年合成了与神经氨酸、艘醇以及 新烷连结的寡糖糖苷( 含有2 - 6 个糖单元) 尤其是新橙皮糖糖苛，它们都是有效的抗炎剂， 并且毒性较小。此外，近2 0 年的分离技术与结构研究方法的不断发展，证实了糖链在结构 各异的糖复合物的生物活性方面起着重要作用。在一些皂甙类药物中甙元相同，只是糖链 结构的差异，药效上就显示了较人的差异如迄今为i 上：从中药黄芪中已分离山4 0 多种黄芪 皂甙，其甙元相同只楚糖链结构存在差异生物活性实验证明，黄芪皂甙是黄芪的土要 有效成分，其分子中的糖链结构对它的药效有很大影响。1 9 8 6 年，甘立宪等报道了从新捌 棉毛黄芪中分离得到1 6 种皂甙，它们的结构差异仅仅在糖链部分。许多事实还证明菜些皂 甙的抗肿瘤活性与甙元有关，也与糖链结构密切相关有细胞识别能力的糖链的变化可以 调控皂甙的生物活性大小。 另外许多研究还发现甾体的糖基化能够阻止其余激素受体的相互作州从而减轻绒消 除不良反应。如l n d 7 9 6 的正性肌力作用与地高辛的疗效相近，但较少导致心力火常与呕 吐等不是反鹿1 7 1 1 这很可能是糖链对特定细胞选择识别的结果。维生素d 类化台物接上糖 链后对心血管系统具有很强作用。还可以治疗关节炎哮喘等，显然糖链改变了维生素d 的药效作井j 。 总体看来，糖所修饰的先导药物不仅延长了药物作川时间，增强其药效，而且还能靶 向释药，降低其毒副作用，甚至扩增了被修饰的生物活性。此外，与药物结合的糖类能够 发挥其协同抗病作用在机体内通过抗病毒、参与细胞间信号传导、增强免疫力等多种生 化途径来提高药物的治疗效果。可见用糖类对药物及活性化台物进行结构修饰将大有可为。 氨基糖类不仅在生命信息传递过程中有极其重要的作用，而且由于其结构的独特性义 可作为具有多种重要药理活性的化合物。以氨基糖苷类抗生素为代表的寡糖糖苷类化合物 具有较强的抗菌活性，例如# 那霉素、妥布霉素、阿米每星等，是临床上常常使用的氨基 糖苷类抗生素药物i ”i 。 1 4 芳氨基z - 酸衍生物的合成、表征及媸生物活性研究 n h 2 # 那霉索 氨基酸是生命活动中不可缺少的网子，糖与氨基酸或小肽相连通常州作分析糖与蛋白 质在体内的相互作用，同时还具有一定的抑癌效果“。这样的糖类包括：五碳糖( 核糖、 术糖、阿拉伯糖) ，六碳糖( 果糖、脱氧果糖、半乳糖、葡萄糖、塔格糖或鼠李糖) 二糖 ( 麦芽糖、乳糖、乳果糖) 。它们都可以与一个氨基酸结合形成希夫碱、n 一糖营、酯或a m a d o r i 重排产物，从而产生定的抑瘤效果。例如，l - 位脱氧果糖的氨基正已酸化合物在体外就 显示了抑制恶性肿瘤转移的作刚，并抑制了小鼠肺部恶性肿瘤的增殖。此外，通过化学台 成得到果糖d 亮氨酸和乳糖l - 亮氨酸，经j 1 5 | 鼠实验表明，该化台物娃示d l 有效的抑制人 的白发性胸部癌症的活性，其可能的抑癌机理包括抑制芦g a l e e t i n 介导的同趔癌细胞增殖 诱导靶细胞凋亡。 尽管我国的糖药物学研究与国际研究的先进水平相比尚有较大的差距，但我国糖化 学和药物学家在现有的基础上，发挥自身优势，在糖药物学的基础研究方面己取得了不少 成绩。尤其在糖类衍生物的合成、生物活性研究、糖链的结构分析等方面取得了较大的成 绩。目前。我国的糖化学研究已进入世界先进行列。 第六节糖醋类化台物的研究现状 某些糖酗类化合物具有抗肿瘤、杀菌等生物活性且作为前提药物h 有较好的鲥效1 ”i 因此，有关糖醮类化合物的合成及其性质的研究已成为人们关注的课题。 寡糖衍生物具有较高的生物活性例如，烷基寡糖硫酸酯具有较高的抗生物体外的h i v 活性，低聚的口一乳糖酯是一种潜在的肿瘤转移抑制剂【7 5 l ，鞘糖酯是细胞膜的主要成分， 具有许多重要的调节功能如在生物体内的分子识别作用l ”i 。寡糖在血液当中的活性随时 一l5 一 龉秽驽 o h 芳氨基己酸衍生物的合成、表征及其生物活性研究 问的变纯而变化，糖基化可以提高未被糖基化的化台物的活性【1 ”，因此，乙酰化和部分乙 酰化的寡糖的制备被广泛的研究。 保护的糖类1 o 酰基衍生物常常被应用为糖类化学的开始材料或中间体。1 - o 酰基糖 存在于自然界中，且可以从一些植物中提取到，其中有一些具有生物特性，而引起化学家 注意的是一些测试过的化合物证明有抗癌活性。 n i s h i k a n a 7 8 1 在1 9 7 6 年首次将饱和的单羧酸及其酯的衍生物在小鼠中川埃尔利希水腹 肿癌进行抗肿瘤活性实验实验结果表明。所有的1 - 0 - 乙酰基卢- d - 葡萄糖酯显示出了较 弱的抗肿瘤活性，而蔗糖单酯1 4 烷酸的蔗糖单酯，表现出了较强的活性，同时也表现了较 强的毒性。此重大发现对后来糖酯类化合物的研究起着重要的作用。周年t r u e l o v e ”1 义发 现葡萄糖酯类化合物作为前体药物具有较好的药效从而糖酯类化台物引起了化学i ：作者 的广泛兴趣。1 9 8 7 年，t r i v e d ii s o l 等首次使用苯甲酰保护的溴化d d 一葡萄糖与桂皮酸类在 相转移催化荆三甲基十六烷基澳化铵的存在下合成了糖酯一芦一d 一葡萄糖桂皮酸酯。 随着糖酯众多生物活性的不断发现，对糖酯类化台物的研究已成为化学家们十分关注 的课题，因此，近年来有关糖酯类化台物的合成、生物活性的研究报道逐渐增多。 1 9 8 8 年李祥安、孙昌俊川等人合成了n 一乙酰基硫杂脯氨酸糖酯类化合物。它们在体 内糖苷酶和酯酶等的作用下有可能缓慢的分解并释放出硫杂脯氨酸( 简称t c a ，能使肿瘤 细胞逆向转化为具有正常特点的细胞) ，降低其毒性，提高抑癌散果f ”1 。 1 9 9 2 年。刘惠英等合成的系列芳香酸四乙酰葡萄糖醣( 苷) 类化台物中有的具有较好 的植物生长调节活性，并应片j 于减除悬铃术果毛危害的研究中l ”1 。他们在1 9 9 7 年合成的荣 环羧酸四乙酰葡萄糖酯类化台物也具有一定的植物生长调节活性“i 。文献报道，含二茂铁 基的四乙酰葡萄糖醅具有抗贫血活性l ”i ，5 - 芳基2 呋喃甲酸四乙酰葡萄糖酯具有一定的杀 菌活性【“。 在筛选植物抗病荆的研究中发现。n n 一二( 邻硝基苯氨基乙基) 甘氮酸具有较好的抑 制烟草花叶痫毒( t m v ) 的活性为提高其抗病毒活性，在分子中引入糖基后形成的n ，n 一 二( 邻硝基苯氨基乙基) 甘氮酸糖酯对烟草花叶病毒有一定的抑制作川1 8 7 | 。 苯并咪唑衍生物可作为农蚪j 杀菌剂如多菌灵，作为医药也有文献报道f 根据糖酯的 一1 6 一 芳氨基乙艘衍生物l l 勺台成、表征及其生物活性研究 生理活性比非糖酯好的特点人们合成了苯并咪唑苯氧乙酸糖酯，以期提高它们的抗烟草 花叶病毒( t m v ) 的活性而无药害，且内吸湿性好。实验结果表明，这类化合物具有较好 的内吸湿性和脂溶性。 随着年龄的增人和皮肤不断经受日光照晒肌肤表皮厚度减少构成真歧的纤维细胞 变小，能保持水分的角质层人量脱落，导致皮肤干燥、粗糙、起皱、无光泽及弹性f 降。 全反式维甲酸四乙酸葡萄糖酯作为外用药，具有抗皮肤老化、抗皱等生理作用，具体表现 为：表皮乳头明显增生，表皮增厚，血管内皮细胞明显增生等。较全反式维甲酸对皮肤刺 激性有所降低，其活性一样1 8 9 1 。 赵瑾等人合成了有关茄呢基胺类糖复合物，以便用于保肝、抗肿瘤等生理活性的研究。 研究结果表明这类糖酯化合物对人肝癌细胞( b e l - 7 0 0 ) 、人口腔上皮癌细胞( k b ) 和1 人 结肠癌细胞( h c t 8 ) 没有明显的活性。同时，他们义开展了有芙茄呢醇衍生物的合成及 生理活性研究并尝试将对有关茄呢醇衍生物的结构与生理活性闻的构效关系，报道了茄 呢醇二二糖类化台物的台成及初步的生物活性测定。合成的乙酰化乳糖酗羽j 麦芽糖酯，经过 生物活性实验表明，其中有的化合物对人肝癌细胞有弱的抑制作用i , o - 9 “。 糖酯类化合物具有广泛的生理活性，在医药、农药及日用化f 等方面都有十分一泛的 应用前景1 9 2 】。但作为抗病毒剂的研究还鲜有文献报道，戴志群等合成的一系列墩代苯e f t 酸 葡萄糖酯的衍生物，希望从中开发出具有抗病毒话性的新化合物的类型。初步的生物活性 实验表明，此类化合物具有弱的抗病毒 舌性。 糖酯是一类非离子型乳化剂，由于具有无毒、易生物降解及良好的表面活性，被广泛 用于食品、医药和化妆品等行业，是联台圈粮农组织推荐使用的食品添加剂。糖醣米源较 广泛，应用面广，安全性高因此特别适合用作食晶乳化荆。又由于糖酯有良好的杀菌作 用，它还可以用于食品保鲜作为微生物抑制荆”1 。 目前，对于葡萄糖的等单糖基的羧酸酯的合成已有较多研究，但对于二糖基的羧酸黯 的合成报道较少。合成糖酯类化合物主要采用的方法有州l ：e f i s c h e r 法、银盐法、酰氯法、 引入离去基团法、k e o n i g - k n o r r 反应法、均相法、相转移催化法f 蜘。但是各种方法各有利 弊酰卤法需将酸酰卤化且生成物是a 和卢异构体的混合物：银盐法雨i k e o n i g k n o r r 法 一1 7 一 芳氨基乙酸衍生物的台成、表征及其生物活性研究 都需要昂贵的银化台物，且需在无水条件f 进行；即使改进的k e o n i g - k n o r r 法也需使h 有 毒的汞化台物；引入离去基团法需用三氟乙酸、三氟乙酸酐和三氟磺酸将糖环上乙酰基交 换。综合以上因素，本文选择相转移催化法，合成一系列新的n ，( n 己酰基- n 芳氨基乙酰 基) - n 芳氨基乙酸七乙酰鼻乳糖酯取ln ( n 乙酰基n 芳氮基己酰基) n 芳氨基乙酸七乙酰 芦。麦芽糖酯，采_ l j 的相转移催化合成方法具有操作简单，产物容易提纯，且产率较高， 反应立体选择性强等优点，所合成的产物均为芦型异构体糖酯。 第七节肽类化合物的生物活性研究 所谓的肽( p e p t i d e ) 即是蛋白质的结构片段，是氨基酸的有机合成物。也是蛋白质的 水解产物( p r o t e i nh y d r o l y s a t e ) 。两个氨基酸通过肽键( 一c o - n h ) 连接成二肽，三个氨基酸 通过肽键连接成三肽，而多个氨基酸通过肽键连接成的肽叫多肽。一般把2 1 0 个氨基酸残 基组成的肽叫寡肽( o l i g o p e p t i d e ，o p ) 。因为肽的分子相对于蛋白质分子小得多，但生物活 性非常高少鳖的肽就能发挥非常重要的作_ i ；| j ，所以称为活性肽( a e t i v e p e p t i d e s ) 肽类化合物的研究是从二十世纪初f i s h e r 的工作开始的，已有几十年的历史，随着多 肽合成的各种经典方法的建立，在二十世纪五十年代出现了高潮。由丁许多肽基蛋白质在 生命过程中的突出重要性。有关的科技领域如药物化学、分子免疫学、动物学、农业及食 品工业的发展均需要犬馘各种结构的肽类似物以便进行结构和活性关系的研究脚i 。近年 来，寻找新颖的化学结构，设计开发具有独特作川方式及良好环境兼容性的新药一直是化 学工作者极其感兴趣的研究课题。而功能活性肽的研究己成为国际生命科学研究的热点。 例如，在全球s a i l s 病毒肆唐之时，中国科学院微生物研究所和武汉人学联合研制山可以 阻断s a r s 病毒侵入人体细胞，具有预防和治疗两种功效的多肽药物即l 。 2 0 世纪9 0 年代开始，寡肽及其相关营养品的开发研究备受重视。活性肽具有特殊的空 间构象，它们对于靶器官上的受体分子有专一的识别过程，多肽分子结构的复杂性又可能 使它对不同的靶细胞具有不同的选择性。关于活性肽对人体的作 i = i 。人们经研究发现，由 于活性肽分子量小，具有良好的溶解性，在受热或在酸碱离子浓度的条件下，有抗凝作用， 稳定性好，即使在高浓度条件下，仍有较好的流动性，并具有较强的吸湿性。因此，直接 一1 8 一 芳氨基乙酸衍生物的合成、表征及其生物活性研究 补充脓可加速体内氨基酸的吸收过程、提高机体对氮的利用率，提供人体生欧、发育所需 要的营养物质。同时，有些寡肽的氨基酸序列与体内某些生理活性调节物类似，而直接参 与机体生理活动的调节，或者具有刺激肠道受体激素或酶的分泌而对人体发挥许多非常重 要的生理作_ | _ j 。如调1 y 血艉、抵抗自由基、提高免授力、缓解疲劳、延缓衰老以及防治高 血脂等。这是原食品蛋白或其它氨基酸所不具备的1 9 8 l 。 活性肽对乳酸菌、戳歧杆菌平酵母菌等多种微生物的生k 具有显著的促进作_ i _ j ，冈而 有利于食物营养的消化、吸收。此外，寡肽的低抗原性避免了食后的过敏反应，寡肽的渗 透压比氨基酸低食后无腹胀、腹泻等不良反应。研究发现，多种食物蛋白质经酶解后可 产生类鸦片活性肽、抑制血管紧张素转换酶活性的降血压肽、调节免疫功能的免疫活性肽 以及促进钙、铁等矿物元素吸收的酪蛋白磷酸肽等等此外肽还具有较强的抗氧化性。 由上可知，肽对人体的作用具体表现在如f 方面”l ：( 1 ) 修复细胞，改善细胞代谢， 防止细胞变性，促进细胞生长、繁殖；( 2 ) 提高消化系统功能，促进营养物质的吸收，促 进蛋白质代谢，纠正机体富氮平衡；( 3 ) 清除体内氧自由基促进