（环境科学专业论文）喜树碱c9的区域选择性硝化反应研究.pdf

的收率分别为1 9 8 和3 6 9 。在对此结果分析时认为，在酸性体系中，c - 1 2 位硝基上的o 与b 环n 上的矿间的场效应是使1 2 硝基喜树碱更稳定的主要因素。2 在分离9 一硝基喜树碱和1 2 硝基喜树碱时，将洗脱剂由文献中的c h c l 3 和c h c h c h 3 0 h ( 9 7 ：3 ) 改为c h c l 3 c n 3 c o c h a ( 7 ：3 ) ，缩短了分离时间，降低了毒性。3 制各了1 0 - 羟基喜树碱并探索了用结晶法分离纯化1 0 羟基喜树碱，选择了以冰c h 3 c o o h 作纯化试剂，将1 0 一羟基喜树碱的含量由粗品中的5 0 提高到纯化后的8 0 以上。4 对1 0 羟基喜树碱分子进行了量子化学计算，得到( 2 - 9 位上的净电荷是一o 3 0 7 5 ，c 1 2 位上的净电荷是0 1 7 5 4 ，实验得出9 硝基1 0 一羟基喜树碱的收率为4 1 ，产物中没有发现1 2 硝基1 0 羟基喜树碱。在对此结果分析时认为，c 9 位上的净负电荷比c 1 2 位上的净负电荷大；c 一9 位硝基上的0 一与c - 1 0 位- o h 上的h 之间形成了氢键，且成六员环的结构，是稳定9 - 硝基一1 0 一羟基喜树碱的两个主要因素。5 制备了7 一乙基喜树碱，在纯化7 乙基喜树碱时，将洗脱剂由文献中的c h c l 3改为c h c l a c h 3 c o c h 3 ( 8 ：1 ) ，缩短了分离时间，减小了毒性。6 对7 乙基喜树碱分子进行了量子化学计算，得到c 9 位上的净电荷是o 2 0 6 2 ，c - 1 2 位上的净电荷是0 1 9 1 4 。首次对7 乙基喜树碱进行了硝化，实验得出7 一乙基9 硝基喜树碱和7 乙基1 2 硝基喜树碱的收率分别为4 0 和9 。在对此结果分析时认为，c 9 位上的净负电荷比c - 1 2 位上的净负电荷大：c - 9 位硝基上的o 与c 7 位c 1 - 1 3 c h 2 一上的h 之间的场效应，是使7 乙基9 硝基喜树碱更稳定的两个主要因素。关键词：喜树碱；1 0 羟基喜树碱；7 乙基喜树碱；区域选择性；硝化洗脱剂：净电荷nt h er e s e a r c ho nr e g i o s e l e c t i v en i t r a t i o na tc 一9o fc a m p t o t h e c i nm a j o r ：e n v i r o n m e n t a ls c i e n c ep o s t g r a d u a t e ：w a n gt a ot u t o r ：d a ih a r t s o n g#t h ec u r r e n tr e s e a r c hc o n d i t i o no fc a m p t o t h e c i na n dc a m p t o t h e c i nd e r i v a t i v e si sr e v i e w e d ，a n dr e g i o s e l e c t i v en i t r a t i o na tc - 9o fc a m p t o t h e c i na n dc a m p t o t h e c i nd e r i v a t i v e si ss t u d i e d c a m p t o t h e c i na n dc a m p t o t h e c i nd e r i v a t i v e ss h o wt h ee x t e n s i v ea n t i - c a n c e ra c t i v i t yo nt h ec l i n i c a lt r i a l 。9 - n i t r o 一2 0 ( s ) - c a m p t o t h e c i n ( 9 一n q ，w h o s et r a d en a m ei sr u b i t e e a n ，i st h ew a t e r - i n s o l u b l es e m i s y n t h e t i cd e r i v a t i v ed e v e l o p e db ya m e r i c a ns u p e r g e nc o m p a n ya n di t sa n t i c a l e e ra c f i v i t yi sp r o v e db ye x p e r i m e n tt ob eh i 曲e rt h a nt h a to ft h em o t h e rc o m p o u n d t h em e t h o d so ft h ep r e p a r a t i o no f9 - n cr e p o r t e di nl i t e r a t u r e sa r et on i t r i f yc a m p t o t h e c i nd i r e e t l yw i t hd i f f e l 世n tn i t r a t i n gr e a g e n 姆o ru n d e rd j 簋b 瑚t 找撒藤蠢钮盘f o rs t e r i c0 1 e l e c t r o n i cf a c t o r s ，t h e1 2 一n i t r o - 2 0 ( s ) - c a m p t o t h c c i n ( 1 2 一n c ) i st h em a j o rp r o d u c t t or a i s et h er a t i oo ft h ec - 9n i t r a t e dc a m p t o t h e c i nt ot h ec - 1 2n i t r a t e dc a m p t o t h e c i n ，a c t i v a t i n gg r o u p sh a v eb e e ni n s t a n e d ，w h i c hi n c r e a s et h ee l e c t r o nd o u dd e n s i t yo fc y c l eaa n dbo fc a m p t o t h e c i nm o l e c u l e , a n da d j u s tt h e n e tc h a r g eo fe a c ha t o m t h en e tn e g a t i v ec h a r g eo fc - 9i si n c r e a s e da n dt h ec - 9n i t r a t e dc a m p t o t h e c i nb e c o m e sm o r ea sar e s u l t t h en e tc h a r g eo fe a c ha t o mo fc a m p t o t h e c i n ，1 0 一h y d r o x y - c a m p t o t h e c i n ea n d7 - e t h y l c a m p t o t h e c i n ei so b t a i n e dt h r o u g hq u a n t u mc h e m i s t r yc a l c u l a t i o n i nme x p e r i m e n t ，a f t e ri n s t a l l i n g o ha n d - c h 2 c h 3t oc - 1 0a n dc - 7r e s p e c t i v e l yo nc a m p t o t h e c i nm o l e c u l e ，t h er a t i oo fn i t r a f i o na tc 一9t on i t m t i o na tc - 1 2i si n c r e a s e dg r e a t l y n e wm e t h o d so fp u r i f i c a t i o nh a v eb e e ns e a r c h e da n dn e we l u e n t sh a v eb e e no b t a i n e di nt h ep r o c e s so fs e p a r a t i n ga n dp u r i f y i n gi n t e r m e d i a t e sa n dt h et i m eo fs e p a r a t i o ni ss h o r t e n e da n dt h et o x i c i t yi sr e d u c e d 1 t h eq u a n t u mc h e m i s t r yc a l c u l a t i o no fe a m p t o t h e c i nm o l e c u l es h o w st h a tt h en e tc h a r g ea tc 一9i s o 1 9 7 5a n dt h a ta tc 一1 2i s - 0 1 9 0 0 w h i l et h ec o n c l u s i o nf r o me x p e r i m e n ti st h a tt h ey i e l do f9 - n ci s1 9 8 a n dt h ey i e l do f1 2 一n ci s3 6 9 t h ef i e l de f f e c tb e t w e e nt h eo 。o fn i t r y la tc 1 2a n dt h ei - ro nno fr i n gbi sc o n s i d e r e dt ob et h em a i nf a c t o r 2 d u r i n gt h ep r o c e s so fs e p a r a t i n g9 - n ca n d1 2 - n c ，b yr e p l a c i n gc h c l 3a n dc h c l 3 - c h 3 0 h ( 9 7 ：3 ) e l u e n ts y s t e mi nu t e r a t u r e sw i t ht h ec h a 3 - c h 3 c o c h 3( 7 ：3 ) e l u e n ts y s t e m t h ep r o c e s si ss h o r t e n e da n dt h et o x i c i t yi sr e d u c e d 3 1 0 一h y d r o x y - c a m p t o t h e c i nh a sb e e ns y n t h e s i z e da n dt h em e t h o dt os e p a r a t ea n dp u r i f y1 0 - h y d r o x y - c a m p t o t h e c i nb yc r y s t a l l i z i n gh a sb e e ns e a r c h e d ，w h e nt h ea c e t i ca c i di su s e da sap u r i f y i n gr e a g e n t ，t h ep u r i t yo f1 0 - - h y d r o x y - c a m p t o t h e c i ni n c r e a s ef r o m5 0 t o8 0 o rm o r e 4 t h eq u a n t u mc h e m i s t r yc a l c u l a t i o no f1 0 h y d r o x y c a m p t o t h e c i nm o l e c u l es h o w st h a tt h en e tc h a r g ei s 一0 3 0 7 5a tc 一9a n d - 0 1 7 5 4a tc 一1 2 i n 盘ee x p e r i m e n t t h ey i e l do f9 - n i 仃o 1 0 - h y d r o x y - c u m p t o t h e c i ni s4 1 a n dn o1 2 - n i t r o - 1 0 - h y d r o x y - c a m p t o t h e c i ni sf o u n d t h em o r en e tn e g a t i v ec h a r g eo fc 一9t h a nt h a to fc - 1 2a n dh y d r o g e nb o n db e t w e e nt h eo o fn i t r y la tc 一9a n dt h eho f o ha tc - 1 0 w h i c hf o r m sah e x a t o m i cr i n g , a l ec o n s i d e r e dt ob et w om a i nf a c t o r st os t a b i l i z e9 - n i t r o - 1 0 - h y d r o x y c a o m p t o t h e c i n 5 7 - e t h y l c a m p t o t h e c i n eh a sb e e ns y n t h e s i z e d d u r i n gt h ep r o c e s so fs e p a r a t i o n ，t h ec h c l 3 一c h 3 c o c h 3 ( 8 ：1 ) e l u e n ts y s t e mi n s t e a do fc h c l 3i n l i t e r a t u r e ss h o r t e n st h et i m eo fs e p a r a t i o na n dr e d u c e st h et o x i c i t y 6 t h eq u a n t u mc h e m i s t r yc a l c u l a t i o no f7 - e t h y l c u m p t o t h e c i n em o l e c u l es h o w st h a tt h en e tc h a r g ei s - 0 2 0 6 2a tc 一9a n d 0 1 9 1 4a t ( 、1 2 i ti st h ef i r s tt i m et on i t r i f y7 - e t h y l c a m p t o t h o c i n e 1 1 1 ee x p e r i m e n tr e s u l tt h a tt h ey i e l do f7 - e t h y l 一9 n i t r o c a m p t o t h e c i n i s4 0 a n dt h a to f - e t h y l 1 2 n i t m c a m p t o t h e c i ni s9 i si na c c o r d a n c ew i t ht h eq u a n t u mc a l c u l a t i o n t h er c s u l tt h a tn e tn e g a t i v ec h a r g eo fc 一9i sl a r g e rt h a nt h a to fc 一1 2 a n dt h ef i e l de f f e c tb e t w e e nt h eo 。o fn i t r y ! a tc - 9a n dt h eh o ft h ee t h y la tc - 7i sc o n s i d e r e dt ob ea n o t h e rm a i nf a c t o rt os t a b i l i z e7 - e t h y l - 9 n i t r o c a m p t o t h e c i n k e y w o r d ：r e g i o s e l e c t i v i t y ；n i t r a t i o n ；c a m p t o t h e c i n ；1 0 一h y d r o x y c a m p t o t h e c i n ；7 - e t h y l - e a r n p t o t h e c i n e ；e l u e n t ；n e tc h a r g ev喜树碱及9 ，鞘基喜树碱的研究蕊状( 综述)第一章喜树碱及9 硝基喜树碱的研究现状( 综述) 。 前言瘸症的化学治疗近年来取褥迅猛发展，新抗癌药不断出现。喜树碱衍生物、紫杉醇以及维生索甲类化合物抗癌治疗作用的证实被誉为2 0 世纪9 0 年代抗癌药秘戆三大发现吒其孛，喜糖城愆生貔在骥臻试验上显琴了广泛的抗浚活性。晷蔚，多种喜树躐衍生物已进入i i 期强床并鬣示出令入搬奄的药效，藏为箍床抗瘸治疗的生力翠。有关研究者在2 0 0 2 年发现喜树新物种c a m p t o t h e c al o w r e y a n a 后认为，新物种的发现有望使当前抗癌药的生产发生革命性的变化。喜辩碱耩垒凌在今惹冗年蠹鸯簿缝超；童襄移辩，成为获癌药耱稳重要毙譬证合物f 2 】。预计到2 0 1 0 年，喜树碱及其系列生物类抗癌药的总销售额将超过1 0 亿美冗，并成为一大炭重要临床用抗肿瘤制剂【3 1 。1 22 0 ( s ) 喜树碱类纯舍物的研究状况赢树( c a m p t o t h e c aa c u m i n a t ad e c a i s n e ) 是我国特有树种。1 8 7 3 年，法国人j o s e p hd e c a i s n e 在我国江西庐山发现了誊树，但最早的文字记载始予1 8 4 8年豹。疆魏名实黧考( 圈1 ) 瓣。强1 密辑懿形状f i g u r e l t h e f i g u r e o f c a m p t o t h e e a a c u m i n a t a d e e a i s n e天然产物2 0 ( s ) 喜树碱e 2 0 ( s ) c a m p t o t h e c i n ，简写c r r 3 ，化学名称：( s ) - 4 -乙慧一4 一羟基一1 h 。蹴噙【3 ，4 ，6 ，7 撮茚【l ，2 - h i 一囔啭一3 ，1 4 一( 4 h ，1 2 码二酮，英文名：m镕kmm”ti主毒喜祷碱及髑基喜糖碱的磺究境撬( 综述)( s ) - 4 - e t h y l 一4 一h y d r o x y 一1 h - p y r a n o 3 , 4 ，6 ，7 】i n d o l i z i n o 1 ，2 - b 】q u i n o l i n e 3 ，1 4 - ( 4 h ，1 2 h ) - d i o n e ，是1 9 6 6 年由w a l l 等人善次扶零| 静妻我弱鹣植物珙桶秘喜撵c a m p t o t h e c aa c u m i n a t a ) 抨巾分离得到豹基有抗痞活瞧的一种砒疆【3 ，4 - b 】喹啉嫩物碱【5 】。研究发现，喜树碱在治疗头颈部肿瘤、肝癌、胃癌、结肠癌、膀胱瘸和白血病等多种恶性肿瘤方面均有一定的近期疗效，但伴有较大的毒副佟溺，细夤蘧籀稍、躯往、藤纛蠢箍泻等，骥已箨壹搜嚣驿, 7 1 。1 9 8 5 年h s i a n g i s 等人发现喜树碱殿其衍生物怒以拓朴异构酶i ( t o p o i ) 为作用靶抑制脱氧核糖核酸的合成丽发挥抗癌作用的机制后，它们再一次引起人们的关浊，成为抗瘰领域磅究的凝熬点。喜辩溅及其戆生物瓣发震历史魏表l f 9 l ，表1 誉树碱及其衍生物的发展历史t a b l e l t h e h i s t o r y o f t h ed e v e l o p m e n t o f c - a m p t o t h e c i na n d c a m p t o t h e c l n d e r i v a t i v e s2喜辨嚏琵9 稍基喜树碱的研兜现状( 综述)1 。2 1 喜树碱的物化性质嚣橱碱势子式为饼i l 越q 4 ，分子量势3 穗。3 4 ，呈浚荧色镑敬鑫镩，熔点为2 6 4 2 6 7 ；该分子为五环结构，含有一个毗咯 3 ，4 - b 喙啉环( 环a 、b 、c ) ，一个按轭的毗啶粥环( 环d ) 和一个六元a 一羟基内酯环( 环e ) 。对喜树碱的碘乙熬愆生凌避霉x ，瓣线磅究，发瑷英唯一豹攀整。饕尧s 黧。分子结构黧凑褰不饱和态，五环之间有连续自共辍系统 5 1 。2 0 ( s ) 喜树碱的结构如图2 。c a m p t o t h i n ( c p t )豳2 喜树碱的结构和碳序号f i g u r e 2 , t h es t r u c t u r ea n dt h es o f i 越n u m b e ro f c a r b o n a t o mo f 2 0 ( s ) - c a m p t o t h e c i n与一般生物碱不同，喜树碱没有明显的碱性，属于中性的生物碱，对碘化铋钾试剂不显色，不溶于酸，与酸不易成盐，难溶于水及一般有机溶剂，可溶予懿捷、二荦耍爨、二等墓串魏薮、醋酸器戴接与孚醇戆灌合溶滚孛。逶续豹共轭瓢键使喜树碱在紫外光下黧现强烈的蘸色荧光。角荧光仪测定时，浓度在每毫升l 微克以下即于4 4 0 毫微米处( 激发光3 7 0 毫微米) 显极强的峰。张胶g 薄层层檬在荧光下显蘸彝色斑点，r f = o 5 c h c l 3 。c h 3 c o c h 3 ( 7 ：3 ) 。喜树碱在浓硫酸辛溶解呈黄绿色阎。在稀碱性缓；串介痰中，内嚣环与歼环羧酸楚之阉存在动态平衡。当p h 7 4 时以开环的羧酸盐为主。所以早期临床试验多采用聊溶性钠盐制齐! | 。但后来的研究表明：开环的羧酸簸对t o p o i 蘩麓掺惩菝兰毒，其蕊癌活赣廷毒蠹鼙嚣形式鹣卡努之一l 埘。h e r z b e r g 1 2 】等人认为喜树碱钠熊在体内的抗肿瘸活性是在舷浆中转化威辫树碱，由此可以推断喜树碱分子中完憝的内酯结构燎抑制t o p o i 的煎要基团。3喜树碱及9 埔基喜树碱的研究现状( 综述)1 2 2 喜树碱的抗癌机制1 9 8 5 年，h s i a n g 8 】等人发现喜树碱及其衍生物的抗癌机制是以拓朴异构酶i ( t o p o i ) 为作用靶抑制脱氧核糖核酸的合成。t o p o i 是生物体内广泛存在的核酶，它催化松弛超螺旋的脱氧核糖核酸双链，参与脱氧核糖核酸的复制、转录、重组和修复。t o p o i 先与脱氧核糖核酸结合形成可裂解复合物，在脱氧核糖核酸磷酸二酯上形成一个单链缺口，让未受损的单链从缺口中回转。使脱氧核糖核酸松弛，以利于复制和转录，随后将缺口连接。喜树碱及衍生物为s 期特异性的抗癌药物，t o p o i 是其主要的作用部位，由于喜树碱衍生物稳定了t o p o i 一脱氧核糖核酸断裂复合物，c p t - t o p o l - 脱氧核糖核酸三元复合物的形成，使其可裂解复合物稳定化，导致脱氧核糖核酸单链断裂，不能再度连接【1 ”，从而抑制了复制的进行，遏制了复制叉的移动；同时喜树碱衍生物使t o p o i 一脱氧核糖核酸断裂复合物的物理特性发生改变，当停用药物后，也不能使断裂复合物还原，形成了喜树碱及其衍生物s 期特异性细胞杀伤作用的机制i 。近来研究发现，t o p o i 过度表达在不同的肿瘤中，如结肠癌细胞中t o p o i 的表达是邻近正常细胞的5 倍，在卵巢癌和食管癌的细胞中也观察到相似的现象。1 2 3 喜树碱衍生物的分类由于喜树碱不溶于水，加之其钠盐用于临床实验研究发现毒副作用较大，所以人们对喜树碱的结构改造进行了广泛研究，旨在解决提高溶解度，降低毒性，延长内酯环在体内的保留时间及增加生理活性等问题。迄今所报道的衍生物已经达七、八十种之多。但总体来看，临床研究喜树碱衍生物按水溶性可分为两类：一类为水溶性衍生物如喜树碱钠盐、伊立替康、拓扑替康、d x8 9 5 1 f 、g g2 1 1 和c d k6 0 2 ；另一类水不溶性衍生物如9 硝基喜树碱( 9 n c ) 、9 - 氨基喜树碱f 9 a c ) 、g i m a t e c a n ，k a r e n i t e e i n 和b n 8 0 9 1 5 。这些化合物的结构见图3 【9 j 。c a m p t o t l l e c mn as a l t4喜树碱及9 硝基喜树碱的研究现状( 综述)5k a r c i i e c i n ( b n p 1 3 5 0 )喜树碱厦9 - m 基喜树碱的研究现状( 综述)图3 批准用于临床研究的喜树碱衍生物f i g l i r e 3t h ec a m p t o t h e c i nd e r i v a t i v e s a p p r o v e df o rc l i n i c a lt r i a l喜树碱钠盐( c 阼n a ) 【1 5 】：由于喜树碱的内酯形式难溶于水，故早期临床试验用喜树碱的开环形式钠盐。在2 0 世纪7 0 年代初的i 期临床试验中，观察到c p t - n a 在人体内抗肿瘤活性低，且产生严重的副作用如骨髓抑制、胃肠毒性和出血性膀胱炎等，这些副作用的常见症状是脱发、恶心、呕吐和腹泻。期临床评价限于晚期胃肠肿瘤和恶性黑色索瘤，响应率比i 期临床更低。伊立替康( c p t o l l ) 1 1 6 ：日本y a k u l t 和p a i n i c h i 公司合作开发的一种前体药物，本身没有抗癌活性，经体内代谢成7 一乙基1 0 一羟基喜树碱( s n 一3 8 ) ，对多种肿瘤如结肠癌、小细胞肺癌、自血病等都有明显的抑制作用。具有水溶性好，抗癌广谱等特点【1 7 1 。该药于1 9 9 4 年由日本厚生省批准上市，主要用于晚期结肠癌、直肠癌的治疗。拓扑替康( t p t ) 【1 8 j ：美国s m i t h k l i n eb r c h a m 公司开发的一种半合成衍生物有较好的水溶性。在实验动物模型上，它显示出高抗肿瘤活性和宽抗瘤谱，其活性均与给药途径无关【1 9 1 。拓扑替康对重复发病或耐药的神经细胞瘤、非小细胞肺癌、小细胞肺癌、卵巢癌、乳腺癌、结肠癌和食道癌均有较好的疗效，副作用有血毒症、中性粒细胞减少、呕吐和腹泻，其骨髓抑制作用可逆，可预知和控制。该药于1 9 9 6 年由美国f d a 批准上市。e x a t e c a n ( d x8 9 5 1 f ) 1 2 0 】：日本d a i i c h i 公司开发的一种水溶性全合成衍生物。在体内外抗肿瘤活性中，它不仅抗瘤谱广，而且优于伊立替康和拓扑替康。目前正在进行期临床研究。l u r t o t e c a n ( g c2 1 1 ) 2 1 】：美国( 3 1 a x o s m i t h l k i n e 公司开发的一种六环喜树碱6喜树碱及9 硝基喜树碱的研究现状( 综述)水溶性全合成衍生物。临床前研究结果显示，该化合物优于拓扑替康，目前正在进行i i 期临床试验。c k d 6 0 2 捌：韩国c k d p h a r m 公司开发的水溶性衍生物。目前正在进行i i期临床研究，主要针对结肠癌、胃癌和卵巢癌。9 - 硝基喜树碱( 9 n c ) 田1 ：美国s u p e r g e n 公司开发的水不溶性半合成衍生物。试验证明它比母体化合物的抗癌活性更高。目前已完成针对晚期胰腺癌的m 期临床研究，正向f d a 提出新药申请。但该药在体内的内酯半衰期较短，故用脂质体来提高体内内酯稳定性。9 - 氨基喜树碱( 9 一a c ) t 2 4 j ：美国i d e c 公司开发的水不溶性半合成衍生物，它是9 硝基喜树碱在体内代谢产物，其抗癌活性比母体更高。g i m a t e c a n ( s t - 1 4 8 1 ) 1 矧：美国s i g m a t a u 公司开发的水不溶性全合成衍生物。目前正在进行针对恶性神经胶质瘤和其它实体瘤的i 、期临床研究。k a r e n i t e c i n ( b n p 一1 3 5 0 ) 2 6 1 ：美国b i o n u m e r i k 公司开发的水不溶性半合成衍生物。目前已完成i 期临床研究，正在进行针对非小细胞肺癌、卵巢癌、乳腺癌、结肠癌和黑色素瘤等肿瘤的期临床研究。d i f l o m o t e c a n ( b n 一8 0 9 1 5 ) 2 k 法国b i o m e a s u r e 公司开发的水不溶性1 3 一羟基内酯全合成衍生物。体内外抗肿瘤活性显示，它优于伊立替康和拓扑替康。由于该化合物与d n a - t o p o i 形成三元不可裂解复合物，因此体内内酯半衰期延长，目前正在进行期临床研究。1 2 4 喜树碱及其衍生物的构效关系( s t r u c t u r e - a c t i v i t vr e l a t i o n s h i p s ，简称s a r )( 1 ) 完整的内脂环( e 环) 是活性的必备结构：开环的羧酸盐对t o p o i 抑制作用相当小；其抗癌活性只有内脂环形式的十分之一【1 1 】。( 2 ) 手性构型必须为2 0 ( s ) ，2 0 ( r ) 或2 0 ( r ，s ) 构型均无活性【1 1 】。( 3 ) 五环结构有活性，四环、三环相似物均无活性 2 s l 。( 4 ) 通常情况下，a 环的9 。1 0 和1 1 位引入c k b r o h , o c h 3 ，- 1 r 1 2 等基团增加其活性，而且1 2 位的上述取代物则降低其活性【2 9 l 。( 5 ) b 环双键氢化所得四氢喜树碱无抗肿瘤活性，7 位引入一e t ，- c o o e t ，7喜树碱及9 埔基喜树碱的研究现状( 综述)c h 2 0 c o r ，c h o ，c n 等基团均增加其活性1 2 9 1 。( 6 ) 在a 环或b 环上引入庞大基团使其抗癌活性或减弱或者完全消失1 2 9 】。( 7 ) c 环c 5 位引入- o h ，一o c h 3 ，一o e h 9 ，o c h 2 0 h ，o c o c “h 5 ，c o c 6 h 2 ( o c h 3 ) 3 ，一o c o c h 3 等基团降低其活性i ”。侣) d 环唯一的活性点1 4 位的甲脂修饰证明无抗癌活性，而d 环的芳香化也使抗肿瘤的活性大大降低，说明d 环的吡啶酮结构是喜树碱抗癌活性所必需的f 3 0 】。( 9 ) e 环中内脂环中的氧原子被氮取代，内脂羰基还原为醇，羰基氧原子的硫代，c 一2 0 位羟基的除去以及羟基的乙酰化均降低或丧失喜树碱的抗肿瘤活性 3 0 , 3 1 】。e 环的c 2 0 位羟基被氯或溴原子取代时，由于卤素的可极化性，它可以和酶形成较稳定的复合物，因此分子仍具有一定的抗肿瘤活性【3 2 】。c a o 3 3 】和w a l l 删合成了两类喜树碱d 2 0 位羟基脂肪酸和氨基酸酯衍生物；潘显道【3 5 j 6 1也合成了c 一2 0 位羟基喜树碱芳氧乙酸和3 一( 4 取代哌嗪) 丙酸等两类脂衍生物，构效关系研究显示，当芳氧烷基酸的碳链增长时，细胞毒性逐渐下降。e 环c - 2 0位乙基若被甲基取代会失活。喜树碱的构效关系( s a r ) 总结如图4 1 9 】：图4 喜树碱衍生物的s a r 图f i g u r e 4t h es a ro fc a m p t o t h e c i nd e r i v a t i v e s与国外相比，尽管我国在二十世纪七十年代初期就对喜树碱的提取和消旋体的合成进行过报道，但是对其结构改造的研究较少【10 1 。尤其到九十年代初，喜树碱及9 埔基喜树碱的研究现状( 综述)国外对喜树碱的药理和临床试验已经进行了非常深入的研究，而国内的研究工作进展仍然不大。不过由于喜树碱本身结构复杂，且只有天然的左旋体( s ) 构型才有活性【5 ，s l ，人工全合成的为外消旋体，得到单一s 构型的喜树碱难度很大【3 “，所以目前国内外研究所需要的原料都基本来自于天然提取物。我国是世界上的喜树之乡，喜树在长江以南大部分地区广泛分布，天然资源十分丰富，研究和开发喜树碱具有得天独厚的自然条件。且前，喜树碱及其衍生物已被列入国家抗癌药物研究的重点范畴。在我国医药工业走向世界的今天，发挥这一药物的天然资源，开发出具有自主知识产权的新喜树碱衍生物抗癌药物，使其在国际医药市场的竞争中取得优势地位，是我国的医药研究工作者应该作出努力的目标。1 39 硝基2 0 ( s ) - 喜树碱的研究现状m 19 硝基一2 0 ( s ) 喜树碱( 9 - n c ) 又称r f s2 0 0 0 ，商品名为鲁比替康( r u b i t e c a n ) ，是美 s u p e rg e n e 公司研制的半合成喜树碱衍生物。9 - n c 为五环结构，含有一个吡咯【3 ，g - b 喹啉环( a ，b ，c ) ，一个共轭的吡啶酮环( d ) 和一个六元a 一羟基内酯环( e ) ，a g 第9 位上有一个硝基。完整的a 一羟基内酯环是活性的必备条件，且只有2 0 ( s ) 构型有活性。9 - n c 的分子式为c 2 0 h l s n 3 0 6 ，结构式见图5 ：图5a - 硝g - 2 0 ( s ) 一喜树碱的结构f i g u r e 5t h es t r u c t u r eo f9 - n i t r o - 2 0 ( s ) - c a m p t u t h e c i n9喜树碱及9 稍基喜树碱的研究现状( 综述)1 3 1 作用机制人的t o p oi 为单体酶，共含7 6 5 个氨基酸，定位于第2 0 号染色体1 4 5 。其主要功能是松弛d n 气超螺旋，在d n a 的复制、转录、重组中起重要作用。已知t o p o i松弛d n a 的超螺旋结构分4 个步骤阁：首先，t o p oi 以非共价键的形式与d n a的一条链结合；然后t o p o i 通过其结构中的酪氨酸残基对d n a 的磷酸二酯键进行亲核攻击，使之与d n a 之_ 间形成共价连接，此过程中形成的中问体称为断裂复合物( c l e a v a b l ec o m p l e x ) ；之后，d n a 超螺旋中过大的扭力从断裂的缺口中释放，超螺旋被松弛；最后，断裂的d 1 q a 链通过磷酸二酯键重新连接，t o p o i 也从d n a分子上脱落下来。9 - n c 以t o p o i 为作用靶点，其作用机制可用复制碰撞模型( r e p l i c a t i o nc o l l i s i o nm o d e l ) 来解释。在作用过程中，9 - n c 的内酯环打开，酰基与t o p o l 的亲核部分相互作用，与t o p o i d n a 断裂复合物可逆结合，形成药物一t o p o i d n a 三元复合物，此过程稳定了断裂复合物，继而抑制了d n a 缺口的修复1 4 6 1 。当复制叉运动到此处时，与三元复合物发生碰撞，由此造成复制过程的阻滞，d n a 双链的断裂，且药物与断裂复合物的结合由可逆转变为不可逆，从而最终导致细胞的凋亡【蚓。有研究发现，处于s 期的细胞对药物诱导的凋亡最为敏感，约比g 1 或g 2 期细胞敏感10 0 0 倍【4 ”，其易感原因估计与d n a 复制有关。除此之外，在s 期出现的调节细胞周期进展的成分也可能是造成s 期细胞易感的原因【。另外，针对9 - n c 在s 期以外的活性，w u 等【5 9 】提出了转录碰撞模型( t r a n s c r i p t i o nc o l l i s i o nm o d e ) 。即：当r n a 聚合酶沿d n a 模板运动时，与药物t o p o i d n a 三元复合物发生碰撞，由此造成转录过程的阻滞，潜在的d n 叹链断裂，且药物与断裂复合物的结合由可逆变为不可逆，从而最终导致细胞死亡。有研究表明，癌细胞比正常细胞更易遭受t o p o i 簸j 抑制，因为癌细胞的生长繁殖速度更快，t o p o l 能j 含量也远远高于正常细胞。例如，结肠癌细胞 t o p o l水平比正常黏膜细胞高出5 倍，提示t o p o i 的抑制有选择性。1 3 2 抗肿瘤作用在2 种癌细胞肺转移的模型中，9 - n c - 均显示出良好的抗肿瘤活性。用9 - n c1 0喜树碱及9 q l j 基喜树碱的研究现状( 综述)脂质体气雾剂对接种有b 1 6 黑素瘤细胞的小鼠进行治疗，每周l h ，分5 d 给药。治疗3 周后，小鼠肺重量减轻但= 0 0 0 5 ) ，肿瘤病灶数显著下降( p o 0 0 1 ) 。将此结果与未治疗组比较，肉眼可见的肿瘤结节明显缩小和减少( p 0 0 0 1 ) 。用相同给药方案对接种有人骨肉瘤的小鼠进行治疗，8 周或l o 周后，显微镜及肉眼观察到病灶的小鼠数量明显下降( p o 0 2 ) ，单个肿瘤结节的体积明显减小口 0 0 2 ) ，肺部总肿瘤病灶数也明显降低f p 9 8 ) ，四川省江源天然产物有限公司；薄层层析和柱层析用硅胶为青岛海洋化工厂产品。其余试剂皆为分析纯，天津市致远化学试剂有限公司、广东光华化学厂有限公司或成都科龙化学试剂有限公司产品。2 4 29 - 硝基2 0 ( s - ) 喜树碱( 9 n c ) 和1 2 硝基2 0 ( s ) 喜树碱( 1 2 - n c ) 的制备将准确称量的2 0 ( s ) 喜树碱( 3 5 0 r a g ，1 o o m m 0 1 ) j j i l 入三口瓶内，冰盐浴冷却，5 c 下溶于2 0 m l 9 8 h 2 s 0 4 ，搅拌均匀，得黄绿色浊液。5 分钟后向瓶内滴加发烟h n 0 3 0 9 m l ，黄色浊液立即变为黑色，滴加过程中使内温不超过5 c ，加毕后撤去冰浴，将反应温度提高到4 0 ，薄层板点样跟踪，2 4 小时后停止反应，得亮橙色液体。将反应液倒入1 7 5 9 碎冰中，用c h 2 c 1 2 ( 4 0m l x 5 ) 萃取，合并萃取液，用水洗至中性，加适量无水m g s 0 4 干燥，冰箱里静置过夜。次日将萃取液过滤，用旋转蒸发器减压除去溶剂，得黄色晶体状粉末o 3 6 4 8 9 。以1 0 0 2 0 0 目的硅胶湿法装柱。将9 - n c 和1 2 一n c 粗产品混合物溶于少量c h 3 0 h 中，用硅藻土( 2 曲吸附，减压除去溶剂，干法上样，用洗脱剂c h c l 3 - c h 3 c o c h 3 ( 7 ：3 ) 洗脱，每瓶3 0m l ，薄层板跟踪，9 - n c 先洗脱出来。第二章喜树碱c - 9 位的区域选择性硝化反应减压蒸发溶剂得黄色粉末9 - n c 7 8 m g ( 收率1 9 8 ) 和浅黄色粉末1 2 n c1 4 5 r a g ( 收率3 6 9 ) 。9 n c ：m p 1 8 3 1 8 7 。c ( 分解) ( 文献值：1 8 2 1 8 6 c ) ；m y 竺c m ：3 4 2 2 9 ( o n ) ，1 7 4 6 4 ( 1 a c t o n e ) ，1 6 5 9 7 ( p y r l d i o n e ) ，1 6 0 3 3 ( a r o m a t i c ) ，1 5 2 7 o ( n 0 2 ) ，1 3 9 4 0 ( n o g ；1 h - n m r ( 3 0 0 h z ，d m s o - d 6 ) d ：o 8 8 ( 3 h ，t ，j = 7 2h z ，h 一1 8 ) ，1 8 8 ( 2 h ，m ，h 1 9 ) ，5 3 4 ( 2 h ，s ，h 5 ) ，5 4 4 ( 2 h ，s ，h 一1 7 ) ，6 5 8 ( 1 h ，s ，h ：2 0 一o h ) ，7 3 9 ( 1 h ，s ，h 一1 4 ) ，8 0 4 ( 1 h ，t ，j = 8 1h z ，h - 1 1 ) ，8 5 1 8 5 8 ( 2 h ，m ，h 1 0 ，1 2 ) ，9 1 6 ( 1 h ，s ，h 7 ) 。1 2 一n c ：m p 2 7 4 2 7 8 。c ( 分解) ( 文献值：2 7 6 2 7 9 * ( 2 ) ；m ，竺c m ：3 4 2 8 o ( o h ) ，1 7 4 5 8 ( 1 a c t o n e ) ，1 6 6 2 3 ( p y r i d j o n e ) ，1 6 0 7 7 ( a r o m a t i c ) ，1 5 2 9 6 m 0 2 ) ，1 3 8 3 3 ( n o z ) ：1 h - n m r ( 3 0 0 h z , d m s o d 6 ) d ：0 8 7 ( 3 h ，t ，j = 7 2h z ，h 一1 8 ) ，1 8 6 i f 2 h ，m ，h 1 9 ) ，5 3 1 ( 2 h ，s ，h 5 ) ，5 4 4 ( 2 h ，s ，h - 1 7 ) ，6 6 2 ( 1 h ，s ，h 2 0 一o h ) ，7 2 6 ( 1 h ，s ，h 一1 4 ) ，7 8 4 ( 1 h ，t ，j = 8 1h z ，h 1 0 ) ，8 1 3 7 8 4 4 ( 2 h ，m ，h 7 ，9 ) ，8 8 9 ( 1 h ，s ，h 一1 1 ) 。2 4 31 0 一羟基2 0 ( s ) 一喜树碱( 1 0 o h c p t ) 的制备2 4 3 11 - 氧2 0 一( s ) 喜树碱( 1 0 一c p t ) 的制备在2 5 0 m l 三口瓶中依次加入准确称量的1 5 6 9 ( 4 5 r e t 0 0 1 ) 喜树碱靳1 5 5 乩冰醋酸，4 0 下搅拌均匀，得乳黄色浊液。再用恒压漏斗向三口瓶内滴加3 0 h 2 0 2 3 0 m l 此时反应液由乳黄色变为淡黄绿色，再到黄绿色，最后变为绿色，并伴有吸