皂苷是广泛存在于自然界中的一种具有广泛活性的三萜及甾体的糖缀合物。是很多中草药的活性成分。然而,皂苷在自然界总是以结构类似的大家族存在,使得分离纯化这一类化合物成为一个棘手的问题,从而限制了这类具有广泛药用前景的天然产物进行深入细致的生物活性研究。而利用化学合成方法可以解决这个瓶颈难题,建立该类化合物分子库,为构效关系研究和药物研究奠定一定的基础。一、齐墩果烷型三萜皂苷的合成和生物活性评价1.天然产物Scabiosaponins E-G的合成三萜皂苷Scabiosaponins E-G是从一种多年生草本植物“山萝卜”(Scabiosa tschiliensis)中提取得到的,具有良好的脂肪酶抑制活性,当浓度为1 mg/mL时,脂肪酶抑制活性能达到70-80%。Scabiosaponins E-G是一类结构独特的齐墩果酸双糖链三萜皂苷,以常见的齐墩果酸为苷元,28位连有酯糖苷中常见的龙胆二糖片断,而3位连接的D-木糖的2位又连有—L-鼠李糖,L-鼠李糖的3位又分别连接有D-木糖、D-葡萄糖和以1,4连接的葡萄糖二糖,这将给其合成带来很大的挑战性。正是由于皂苷Scabiosaponins E-G的结构特点并显示出很强的生物活性,吸引着我们将其作为我们合成的目标分子。本文首先以三氯乙酰亚胺酯为糖基供体,利用两步连续糖苷化方法完成了关键中间体的构建,接着利用三氯乙酰亚胺酯和对甲苯硫苷两种糖基供体,一锅顺序糖苷化策略形成目标化合物的前体,最后脱除前体化合物中所有的酰基保护基就合成了目标分子Scabiosaponins E-G。2.齐墩果烷型单糖链皂苷Prosapogenin lb及类似物的合成2004年,Nikaido, T等人从Scabiosa分离得到的13种齐墩果酸皂苷中,其中皂苷1的次苷元prosapogenin lb显示出了比其它皂苷还要好的脂肪酶抑制活性,当浓度为1 mg/mL时,脂肪酶抑制活性接近100%,进一步的药理研究表明,0.12 mg/mL浓度的此化合物相当于阳性对照药奥利斯特0.005 mg/mL浓度时的脂肪酶抑制活性。本文基于化合物Prosapogenin lb,合成了系列类似物2-56-2-63,研究糖分子在此类结构中的作用,初步确定其构效关系。合成过程中,我们采用没有气味的2-甲基-5-叔丁基苯酚为前体,合成了鼠李糖2-甲基-5-叔丁基苯硫苷,并以此硫苷和三氯乙酰亚胺酯为糖基供体,一锅顺序糖苷化得到了目标化合物的前体。我们在脱除前体化合物中L-阿拉伯糖的3,4位丙叉保护基时,发现产物中L-阿拉伯糖的构象是非正常的’C4构象,当其它所有保护基全脱除后,目标化合物中的L-阿拉伯糖的构象又恢复到了正常的4C1构型。3.齐墩果烷型单糖链皂苷β-Hederin及类似物的合成皂苷β-Hederin是一种齐墩果烷型单糖链三萜皂苷。Sashida, Y.小组、Lee, K.小组和Balansard, G.小组分别研究了皂苷β-Hederin对不同肿瘤细胞株的细胞毒性,结果均显示出了重要的抗肿瘤活性。进一步的研究表明,齐墩果烷型三萜皂苷的苷元3位连接的α-L-鼠李糖-(1→2)-α-L-阿拉伯糖这种糖链结构(尤其第二个鼠李糖)对抗肿瘤活性的影响非常重要。迄今为止,关于这类化合物的构效关系研究并不是很全面。本文以皂苷β-Hederin为基础,保留活性必需的2位鼠李糖,改变苷元3位连接的单糖类型以及糖苷键的构型,设计合成了化合物2-104-2-108,从连接在苷元3位的第一个糖的类型和糖苷键的构型两个方面出发,进一步研究探讨这类化合物的构效关系。4.齐墩果烷型三萜皂苷的生物活性研究本文对所合成的22个齐墩果烷型三萜皂苷Scarbiosaponins E-G, Prosapogenin 1b,2-56-2-63,β-Hederin,2-104-2-112进行了脂肪酶抑制活性和抗肿瘤活性(HL-60,A549和A375)的研究,初步确定了该系列三萜皂苷的构效关系。合成的所有化合物对脂肪酶都显示出了很好的抑制活性,抑制率范围为75%-100%。而齐墩果烷型双糖链皂苷以及苷元3位羟基连接的单糖(如D-葡萄糖、D-半乳糖和L-阿拉伯糖)的3位或2,3位均连接有L-鼠李糖的皂苷对测试的人体白血病细胞HL-60没有抑制活性。而有一个共同的特点是,苷元28位的羧基游离的皂苷对脂肪酶抑制活性和抗肿瘤活性都是有利的,且在鼠李糖的3位连接由糖基的多少对活性没有太大的影响。二、海洋甾体皂苷Linckosides类似物的合成神经营养因子(neurotrophic factors, NTFs)在抑制和治疗神经退行性疾病已经被认为是很好的候选药物,然而,一般内源性的神经营养因子分子量和体积太大,使得其不能有效地通过血脑屏障,使其应用受到限制,因而不能真正有效的成为药物用来治疗疾病。而外源性的低分子量的化合物可以用来模拟或增强神经营养因子的活性,它们可能发展成为治疗各种神经退行性疾病的有潜力的药物。海洋甾体皂苷Linckosides是天然产物中一类重要的多羟基甾体皂苷类小分子化合物,具有NGF mimics和NGF enhancer的重要的生物活性,是治疗老年性痴呆的一类新的小分子骨架。但由于此类皂苷分离纯化困难、结构复杂,因此设计合成系列结构类似物,确定分子中的活性必需官能团、简化分子结构,获得治疗老年性痴呆先导化合物,是研究开发此类分子的有效途径。本文基于Qi,J.等人从the Okinawan Starfish Linckia laevigata海星样品分离得到的新型皂苷Linckoside B,设计合成了系列Linckosides类似物,为筛选药物先导化合物奠定了基础。