大环内酯类化合物

第八章大环内酯类化合物,主讲教师：吴文惠,海洋药物学,第一节概述,以内酯环做为基本的结构特征结构复杂多样的化合物。,一、什么是大环内酯？macrolides,海洋药物学,二、什么是海洋大环内酯？marinemacrolides,主要来自于海洋微生物、海藻、苔藓植物、软体动物、被囊动物中的大环内酯是海洋大环内酯类化合物。该类化合物大都具有潜在的生物活性,大环内酯类化合物在感染性疾病、呼吸系统疾病、消化系统疾病、心血管疾病等方面有很好的疗效,海洋药物学,海洋药物学,第二节化学结构与生物活性,一、海洋大环内酯有哪些类型？,简单大环内酯（脂链大环内酯）氧环大环内酯大环多内酯类大环内酯,按照分子中酯键的数量可分为大环一内酯、大环二内酯、大环四内酯，按照内酯环的大小可分为十二元环大环内酯、十四元环大环内酯、十六元环大环内酯以至六十元环大环内酯，,按照化学结构特征,海洋药物学,脂链为环,海洋药物学,问题1为什么maduralide被分为简单大环内酯？,酯环上有氧环,amphidinolide,海洋药物学,问题2为什么octalactinA被归类为氧环大环内酯？,海洋药物学,2个以上内酯键,海洋药物学,Halichoblelidefrom海洋链霉菌in2000byYamada,海洋药物学,问题3比较marinomycinA和halichoblelide细胞毒活性的大小？,海洋药物学,除上述外的大环内酯,内酯环含有氢化吡喃螺环、噁唑环、-羟基氨基酸的类大环内酯化合物,海洋药物学,discokiolides,结构特征26元环构成有酰胺或亚酰胺结构噁唑环的存在-羟基氨基酸的存在,海洋药物学,问题4分析类大环内脂和其他大环内脂细胞毒活性的特性？,海洋药物学,补充内容IC50是指被抑制一半时抑制剂的浓度EC50是指能引起50%最大效应的浓度LC50在动物急性毒性试验中,使受试动物半数死亡的毒物浓度GI50细胞50%生长抑制所需的药物浓度,海洋药物学,第三节理化性质和波谱学特征,一、海洋大环内酯化合物有哪些理化特性？1.物理特性多为无色油状或白色无定形固体易溶于甲醇、乙醇、氯仿、苯等有机溶剂。大环内酯类化合物的熔点多在167-231，旋光度范围较宽，从D-126.6到D48,海洋药物学,2.化学特性大环内酯类化合物分子内一般含有多个双键，所以会体现出二烯的性质和内酯的性质，这些性质通过一系列分子间和分子内周环转变反应体现出来。,海洋药物学,在氢氧化钠等碱性溶液中，尤其在加温的情况下，内酯开环生成羟基酸盐而溶解，酸化则重新环合而析出内酯。,海洋药物学,具有双烯合成(Diels-Alder反应)反应共轭二烯烃(双烯体)与具有碳碳双键或三键的化合物(亲双烯体)的1,4-加成反应,海洋药物学,海洋药物学,大环内酯类化合物的羰基碳原子是否容易受到亲核试剂的进攻？亲电试剂在大环内酯类化合物的位易发生取代反应？,海洋药物学,内酯类化合物的定性反应，多采用异羟肟酸反应、重氮反应和亚硝酸铁氰化钠反应。,海洋药物学,三、波谱特征1.如何从波谱特征判断大环内脂？紫外最大吸收波长因生色团不同而在225nm、232nm、240nm、280nm有强弱不同的吸收峰，末端吸收也常常出现。大环内酯类化合物可于红外光谱的1715-1740cm-1看到内酯羰基的伸缩振动所引起的吸收。,海洋药物学,海洋药物学,大环内酯类化合物的质子偶合常数相当高是这类化合物的典型特征。大环内酯化合物烯烃质子偶合常数一般在10Hz以上。,海洋药物学,大环内酯类化合物的烯烃碳均为sp2杂化，其13C-NMR的化学位移在100-160区域内，其中和酯键相连的碳因受共轭或共轭效应的影响而在较低场，在166-175出现的羰基碳信号是这类化合物的典型特征，其它烷烃碳信号常常出现在14-40。,海洋药物学,大环内酯类化合物常常具有特征的质谱断裂方式，片断峰是M-CO+和M-COOCH2+，是大环内酯的特征峰。,海洋药物学,问题5用表列出简单大环内脂、环氧大环内脂和大环多内酯的紫外光谱、红外光谱和核磁共振谱的差别,海洋药物学,简单大环内脂环氧大环内脂大环多内酯,AplyolideC,AmphidinolideOAmphidinolideP,紫外nm280，240或末端240或末端220-230红外波数1717-17331710-17151715-1700质谱M，M-18M，M-18，M-36，M-54多为片段峰氢谱质子偶合常数大，信号分布广同前碳谱165以上，100-150区段和40-80区域近170有2个信号,海洋药物学,第四节提取分离方法及研究实例,一、大环内酯的提取分离方法,大环内酯的提取方法大体分为有机溶剂提取法和碱性溶剂提取法两类。,多选用氯仿、丙酮、甲醇、乙醇、乙酸乙酯等有机溶剂进行充分的提取。,碱性溶剂提取法多用0.5%氢氧化钠乙醇溶液或氢氧化钙水溶液提取，使大环内酯变成盐而提取出来。,两种方法所得的粗内酯，再经过重结晶或柱层析比如凝胶柱层析（SephadexLH-20），反相硅胶快速柱层析（ODS）和制备性高效液相层析等先进分离技术分离精制。,海洋药物学,海洋药物学,二、分离方法总合草苔虫BugulaneritinaLinnaeus提取用95%乙醇室温浸提一周，共提取4遍（300L4），合并乙醇提取液，减压回收乙醇，得浸膏2kg。萃取浸膏用90%甲醇悬浮分散，用正己烷萃取5次（10L5），得正己烷萃取物560g，经体外抗癌活性筛选无活性。,新鲜采集60kg，干重,海洋药物学,萃取含水甲醇层再加水使成80%甲醇水溶液，用CCl4萃取5次（10L5），得CCl4萃取物60g(IC50=7g/mL，P388)为活性部位。层析该活性部位经快速硅胶柱层析（200-300目）得活性组分2BH-10（2.7g，IC50=2.4g/mL，P388）。层析2BH-10经过SephadexLH-20凝胶柱层析，以CH2Cl2-MeOH(1：1)洗脱，流速60mL/h，得到两个活性组分A(1.7g,IC50=0.3g/mL，P388)和B(1.1g，IC50=0.8g/mL，P388)。层析对B组分分别进行凝胶柱层析，依次以Hexane-CH2Cl2-MeOH(4：5：1)和Hexane-CH2Cl2-MeOH(10：10：1)洗脱，分别得到纯度更高、活性更强的两个组分C(0.7g，IC50=0.1g/ml，P388)和D(0.5g，IC50=810-2g/mL，P388)。,海洋药物学,层析C、D两组分仍含有较多的绿色素，故将两者合并，进行ODS快速柱层析，以50%80%MeOH梯度洗脱，得浅黄色活性组分E(0.8g，IC50=4.810-2g/ml，P388)。层析该组分经硅胶柱层析，以Hexane-acetone(5：11：1)梯度洗脱，得到两个部分F(0.4g)和G(0.2g)。HPLCF经反复HPLC制备，以83%MeOH为流动相，分别得到bryostatin18(10mg)、bryostatin10(65mg)、bryostatin4(50mg)。层析G经过一次Lobar柱制备分离，以5080MeOH梯度洗脱，得到3个组分G1(5mg)、G2(12mg)、G3(34mg)。,海洋药物学,层析G1经反复HPLC制备，以75MeOH为流动相，得到化合物bryostatin5(2.1mg)。层析G2、G3分别经HPLC制备，以85MeOH为流动相，分别得到bryostatin6(5.8mg)和bryostatin11(18mg)。,海洋药物学,三、结构解析,P173-176以草苔虫内酯4为例,1.26元环macrolactin2.3氧环大环内脂3.大环上有3羟基，4个甲基4.4个带有酯键的側链5.强极性化合物,海洋药物学,一、理化特性草苔虫内酯4（bryostatin4），白色无定型粉末，融点198200。紫外吸收显示bryostatin类大环内酯化合物的特征吸收峰max(MeOH)228.7nm。ESI-MS给出M+Na+H+(m/z918)和2M+Na+3H+(m/z1814)，示分子量894。,海洋药物学,二、氢谱特征特征性1HNMR谱中低场区给出草苔虫吡喃环（bryopyranring）中几个特种质子的信号：5.98(d,J=16.5Hz,34-H),5.78(d,J=15.83Hz,17-H),5.68(s,30-H),5.32(dd,J=15.83,8.58Hz,16-H)。,海洋药物学,利用COSY和TOCSY谱，从环上烯质子16-H，17-H出发，可以找到与之处于同一偶合系统的氢信号，即15-H(4.08,ddd,J=10.89,8.58,2.31Hz),14eq-H(3.66,brd,J=11.2Hz),14ax-H(1.9,m)。同样方法，可以准确找到如下一系列自旋偶合系统H-27-26-25-23-22，H-2-3-4-5-6-7和H-10-11-12。借用高分辨2DNMR技术，对高场区一些亚甲基质子的化学位移进行了精确归属。如14位亚甲基的2个不等价质子14ax-H和14eq-H,文献中其化学位移比较接近(1.85,m;2.05,m)。H-HCOSY+H-CCOSY=TOCSY（Totalcorrelationspectroscopy）,海洋药物学,在ROESY谱中，可以观察到一些列与这些甲基的NOE相关点，见右图。28-3H(1.017,s)/6-H(1.43,m),10-H(2.20,m)；29-3H(0.938,s)/7-H(5.11,dd,J=11.87,4.95Hz),10-H(1.65,m)；32-3H(1.158,s)/17-H(5.78,d),2-H(2.30,m)；33-3H(1.005,s)/16-H(5.32,dd)，20-H(5.13,s)。,海洋药物学,海洋药物学,海洋药物学,三、碳谱特征,海洋药物学,海洋药物学,四、合成特性,海洋药物学,五、生物活性和药理作用Bryostatin1bindstoandactivatesproteinkinaseC,butitsbiologicaleffectsdiffergreatlyfromthoseinducedbyotherproteinkinaseCactivators。Amacrocycliclactonewithantitumorproperties.PotentlyactivatesproteinkinaseCandexhibitsahighbindingaffinity(Ki=1.35nM).,海洋药物学,Bryostatin2isaproteinkinaseCactivat