瑞香素衍生物的合成及其活性研究

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香豆素(Coumarin),是一大类天然杂环化合物,该类化合物同时含有苯环和-吡喃酮环结构。香豆素类化合物已报道具有很多的药理活性。目前,已有很多市售药物中都含有香豆素母核,如华法林、双香豆素、补骨脂素等已被广泛应用于临床治疗。在我国,瑞香科植物的根、茎、叶等部位常作为中药治疗包括风湿性关节炎、咽炎、跌打损伤等在内的各种炎症引起的疾病,具有悠久的药用历史。瑞香素(Daphnetin)属于香豆素类化合物,它是瑞香科植物中的主要活性成分,化学名为7,8-二羟基香豆素(7,8-dithydroxycoumarin),又名祖师麻甲素。瑞香素还是我国首创的新药,20世纪80年代已被批准作为心血管疾病的辅助用药,目前常用于关节炎、心绞痛、血栓栓塞性脉管炎等疾病的临床治疗。此外,它还是我国传统中成药祖师麻片中的主要成分。近年来,天然产物的药理活性研究受到了越来越多国内外研究学者的关注,成为药理研究的热门方向。天然瑞香素主要存在于长白瑞香科、黄瑞香、白瑞香等植物中,可通过乙醇提取法从植物中获得,这使天然瑞香素在我国药用天然活性成分开发中具有很大的优势。目前,国内外许多研究性文章报道了瑞香素具有多种生物活性,如抗癌、抗炎、抗氧化、降血糖、抗菌、免疫调节等。但是目前关于瑞香素活性的研究仍以天然瑞香素为主,关于其结构修饰和衍生物相关的活性研究较少,这使发掘瑞香素的药用价值受到了一定的限制。G蛋白偶联受体(GPCRs),是一大类存在于哺乳动物体内的膜受体,它还是约30%-50%的药物的作用靶点。其中B型GPCRs在治疗包括2型糖尿病、肥胖症、心血管疾病和精神疾病等多种人体代谢疾病中非常重要。GPCRs可以通过激活各种信号通路来调节人体功能,如内分泌和神经元、细胞行为和免疫反应,从而导致细胞或组织状态的变化。在前期工作中,我们发现瑞香素对小鼠G蛋白偶联受体具有一定的生物活性,但是活性较弱。因此,我们对瑞香素进行了一定的结构修饰,并评价了衍生物的生物活性,进一步地讨论了它们的构效关系。在本文中,我们首先综述了瑞香素全合成的方法及其有关活性。然后以天然瑞香素为作为先导化合物,在C-7和C-8位置上进行酚醛O-乙酰化/O-烷基化(亲核酰基/烷基取代),引入不同的取代基,合成了瑞香素C-7和C-8具有不同取代的系列衍生物1-14。另外还以邻苯三酚为原料、三氟甲磺酸钪[Sc(OTf)3]作为催化剂,通过Pechmann缩合反应与β-酮酯全合成了C-3或C-4位具有不同取代基的瑞香素结构类似物15-21。进一步地,用瑞香素类似物16与1-氯甲基-3-甲基-苯作为原料、碳酸钾作为催化剂,在丙酮中反应得到类似物22。最后,将经过分离纯化得到的瑞香素衍生物1-22通过核磁共振和质谱进行了结构表征,确定了其具体结构。最后,通过双抗体夹心酶联免疫吸附试验(DAS-ELISA)对化合物1-22在体外进行了生物活性筛选。并根据测定的活性数据分析了不同取代基团和不同取代位置对瑞香素GPCRs的影响,以期从中筛选出一些活性较好的化合物作为代谢性疾病治疗的候选药物。结果表明,在瑞香素C-7、C-8酚羟基和C-3、C-4位H引入不同取代基团时,其衍生物显示出从抑制到激活的不同活性表现。衍生物2-5、8、15、16和18-20对GPCRs具有中度激活作用。其中,衍生物3–5、16和19在GPCRs上表现出显著的活化能力,EC50值在1.18-1.91n M范围内。此外,衍生物6、11、14和18显示出对GPCRs的强抑制能力,IC50值在1.26-1.38n M范围内。并根据活性结果,我们进一步的分析了瑞香素一系列的衍生物结构与活性之间的关系。最后,本文中合成和研究的瑞香素衍生物将为未来新的GPCRs特异性调节剂(激活剂/抑制剂),为治疗代谢和神经元疾病提供有效的方法。
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