多年来药物学家为了增强紫杉醇的水溶性和靶向性,持(共18页)

1、水溶性紫杉醇衍Sinenxan A(SI-A,3)3是由南方(nnfng)红豆杉愈创组织培养得到的含量较高(干重可达2%)的新型(xnxng)紫杉烷化合物,具有紫杉醇母核类似骨架和14-含氧基团(j tun),而无相应的1,7,9,13位含氧基团,为寻找新的抗癌药提供了可以不依赖自然资源的原料。因此,我们围绕SI-A母核进行了系统的结构修饰,合成了一系列14-侧链紫杉醇衍生物4。本文报道我们工作的一部分。经计算机分子计算,化合物4和5分子表面静电势与紫杉醇相似5,有可能具有较强的抗肿瘤活性,因此这两个化合物成为我们要合成的目标分子。化合物4的合成路线见图2。从SI-A出发经11步反应可以得到起

2、始中间体66。6用氢氧化钾选择性水解10位酯基高收率地得到7,7随后经TPAPtetrapropylammoniumperruthenate()氧化生成8。我们参考Nicolaou在全合成紫杉醇所用的方法7,在叔丁醇钾和苯硒酸酐(PhSeO)2O作用下,化合物8的羰基-氢被氧化为羟基生成9,化合物9的9位羟基构型经NOE差谱证实处于位。在对9进行硅胶柱分离纯化时,发现9在硅胶中易转变成10。紫杉烷类化合物的10位羰基/9位羟基在硅胶中转变为10位羟基/9位羰基,未见文献报道。与Nicolacu的方法7相比,利用该方法将化合物9转变为10,条件温和,副产物少,容易操作。Nicolaou在全合成紫

3、杉醇时将10位羰基/9位羟基转变为10位羟基/9位羰基,采用的方法是先用叔丁醇钾在-78进行烯醇化生成烯二醇,然后用醋酸酸化实现转变。但我们在实验中发现Nicolaou的方法不适合我们这类化合物,产物很复杂,生成很多极性大的产物,可能是由于这类化合物的四员氧环对酸更敏感,醋酸的酸性已导致四员氧环的开环。图2制备(zhbi)目标化合物4的合成路线Fig.2Synthesis route for target compound 4在4-二甲胺基吡啶(DMAP)作用下,将9进行(jnxng)乙酰化得到11。用四丁基氟化胺(tetrabutylammonium fluoride,TBAF)脱去11的T

4、ES保护基时,生成(shn chn)的产物主要为双键转移化合物12,预期的产物13很少。改用0.5%稀盐酸去除TES能得到高收率的13。在二环己基碳二亚胺(DCC)和DMAP作用下,13与用ee保护的侧链酸14偶联生成15,随后用0.5%稀盐酸脱去ee保护基得到目标化合物4。化合物5的合成见图3。与合成4的方法相同,先将10进行乙酰化、脱去TES保护基得到17,17与用ee保护的侧链酸14偶联后,用稀盐酸去除ee保护基顺利得到目标化合物5。所有化合物的结构都经IR、1HNMR、13C NMR、FAB-MS证实。目标化合物4和5的结构还经高分辨质谱验证。图3制备目标化合物5的合成路线Fig.3S

5、ynthesis route for target compound 5将4和5进行了体外肿瘤细胞抑制试验(MTT法)和微管聚合试验(浊度测定法)6。药理结果表明,这两个化合物对人口腔癌细胞(KB)的IC5010g/ml-1,在浓度为10M时对微管无聚合作用。而紫杉醇对KB细胞的IC50为2.5910-3g/ml-1,在10M时对微管有聚合作用。从药理结果可以看出,目标化合物的细胞毒活性比紫杉醇差3个数量级以上,说明分子表面静电势不是(b shi)影响活性的关键因素。紫杉醇的构效关系研究(ynji)表明,分子北部基团(7,9,10位含氧基团)对活性影响不大8,这与我们的初步研究结果相同(xin

6、 tn)(9,10位含氧基团互换对活性无明显影响)。从分子结构对比看,目标分子的侧链处于14-位而不是13-位,并且缺乏紫杉醇相应的1位羟基,这可能是导致化合物活性差的主要原因。有关研究正在进一步进行中。28天然产物研究与开发Vo1.12No.1收稿日期:1999-07-19紫杉醇(Taxol,1)1是近十多年来出现的治疗晚期乳腺癌、卵巢癌等疗效最好的药物之一,现已成为治疗这两种癌症的临床一线用药.它的作用机理独特2、化学结构新颖复杂,已引起人们的广泛关注.但紫杉醇也存在水溶性差、对某些癌症无效、易产生多药耐受性等缺点.目前紫杉醇临床用药只能靠从植物中直接提取,或由植物中含量较高的10-dea

7、cetyl baccatin半合成获得.由于该植物生长缓慢,且这两条途径都易造成自然资源的破坏.因此,寻找高效低毒、抗瘤谱广、综合性能好又不依赖自然资源的新一代紫杉醇类抗癌药具有重要意义. 1合成路线设计Sinenxan A(SI-A,2)3是由南方红豆杉愈创组织培养得到的紫杉烷化合物(干重可达2%),具有14-含氧基团和与紫杉醇母核类似的骨架,而无相应(xingyng)的1,7,9,13位含氧基团,为进行结构修饰、寻找新的抗癌药提供了可以不依赖(yli)自然资源的原料.因此,围绕(wiro)SI-A母核进行了系统的结构修饰,合成了一系列14-侧链紫杉醇衍生物46.同时作为对SI-A进行系统结

8、构修饰研究的一部分,还对其10位进行结构改造,考察10位基团的极性变化、亲疏水性改变以及空间效应对活性的影响,合成了10位为羰基、羟基、甲氧基乙酸酯、苄氧基乙酸酯、羟乙酸酯等共6个新的14-侧链紫杉醇衍生物.目标化合物的合成路线分别见图1和图2.从SI-A出发经7步反应可以顺利得到起始原料(3)7.由于化合物(3)的4位羟基空间位阻大于2位,在二环己基碳二亚胺(DCC)和4-吡咯烷基吡啶(4-pyrrolidinopyridine,4-PP)作用下,选择性苯甲酰化得到(4).在夺质子能力很强的lithium bis(trimethylsilyl)amide(LHMDS)作用下,以乙酰氯作为酰化

9、剂得到(5).用氢氧化钾水解化合物(5)的10位乙酸酯,选择性不高,除得到所需的化合物(6)外,还得到(7)6以及多羟基化合物.用TES(三乙基氯硅)保护(6)的10位羟基,随后水解14位乙酸酯得到化合物(9).在DCC和4-二甲胺基吡啶(DMAP)作用下,(9)与侧链酸(10)偶联后,用稀盐酸同时(tngsh)去除ee(乙氧基乙基)和TES保护(boh)基得到目标化合物(13).(9)与用ee保护(boh)的-内酰胺侧链(11)偶联8,再用稀盐酸同时去除ee和TES保护基则得到另一个目标化合物(15).a)PhCO2H,DCC,4-PP,PhMe,80;b)LHMDS,THF,AcCl,0;

10、c)KOH,MeOH;d)TESCl,imidazole,DMF,0;e)KOH,MeOH;f)10,DCC,DMAP,PhMe;g)11,LHMDS,THF,0;h)HCl,EtOHFig1The synthetic route for target compounds (13) and (15)目标化合物(19),(22),(25),(26)的合成见图2.由紫杉烷中间体(16)5出发,参照Holton的方法9、用tetrapropylammonium perruthenate(TPAP)/N-methylmorpholineN-oxide(NMO)氧化得到(17),(17)用稀盐酸脱去TE

11、S保护基后,与带ee保护基的侧链酸(10)偶联,再用稀盐酸去除ee得到目的物(19).中间体(16)直接进行酰化后,采用合成(19)的类似方法,即先去除14位TES保护基,再与侧链酸(10)偶联,最后脱去ee得到化合物(22)和(25).不同之处在于改用四丁基氟化胺(TBAF:tetrabutylammonium fluoride)去除TES.由于用稀盐酸去除TES,反应时间长,常常需要数天时间才能反应完全,而用TBAF仅需几个小时,二者收率相当.以氢氧化钯为催化剂,化合物(25)经常压氢化得到目的物(26).191期刘瑞武等:10位结构修饰14-侧链紫杉醇衍生物的合成及其抗肿瘤活性紫杉醇(p

12、aclitaxel)是治疗(zhlio)卵巢癌的一线药物，易引起骨髓抑制、神经毒性(d xn)、心脏毒性等不良反应，降低了紫杉醇临床应用价值(jizh)。为了避免或减少紫杉醇在应用中产生的毒副作用，国内外相关学者开展了实验室和临床的广泛研究。尤其是近五年来对紫杉醇的新剂型如乳剂、胶囊、包合物、脂质体、纳米粒、凝胶、植入剂和药物释放支架等1，给药方法如静脉给药、腹腔给药、每周给药法等，以及联合用药等的研究较多，至今已取得阶段性成果。美国蒙大拿州立大学植物病理系化学家Andre Stierle博士8从短叶红豆杉的韧皮部分离到一株能产紫杉醇的真菌Taxomyces andreanae。紫杉醇产生菌的

13、发现,为紫杉醇资源提供了一条新途径。从而,从植物内生菌中筛选具有疗效的新型化合物9。1紫杉醇的药源保护人工栽培和综合利用植物资源是紫杉醇药源保护的要途径。首先,依靠种子繁殖及扦插等无性繁殖方法,有计划大批量培育红豆杉科植物的幼苗,是当前有效保护和再资源的主要方法之一。美国BMS公司在1991年已种植红豆杉树400万株5。我国的云南、湖南等地也开展了大片栽培试验,云南已成功繁育了5万株红豆杉树,成活率达943%;湖南已首次人工繁殖出红豆杉幼苗3 000多株,移栽大田长势良好6。据笔者调查,近年,广西晖昂生化制药有限公司在广西资源县等地进行曼地亚红豆杉引种实验并取得成功,目前长势良好。其次,综合利

14、用红豆杉植物的嫩枝、针叶,可节约天然资源。在一项由美国NCI和美国FDA共同资助的项目研究中,对欧洲几种不同红豆杉属植物的针叶样品测定结果显示,许多种针叶样品的紫杉醇含量可与干燥的短叶红豆杉树皮相当(约001%),在美国不同地区栽培的35种红豆杉新鲜针叶,至少有6种含量高于或等于干燥短叶红豆杉树皮,此项目已提供了1362万公斤干枝叶供提取和加工研究5。最后,从非红豆杉属植物中寻找和分离紫杉醇,将能很好地保护珍稀的红豆杉物种,拓展紫杉醇药源,又能保护生态环境。有研究报道6从一种常见的榛科植物榛中提取紫杉醇和其类似物,提取出来的紫杉醇纯度符合美国FDA制备针剂的要求,其化学性质与从红豆杉树皮中提取

15、的紫杉醇相一致。化学全合成法，尚无用于临床半合成法，等首次报道用10-去乙基-baccatin为原料半合成了紫杉醇,1992年Holton等12报道了紫杉醇半合成路线。10-去乙基-baccatin从欧洲红豆杉的针叶分离出,其产率可达01%,由于针叶再生能力强,为紫杉醇半合成提供了丰富的原料。半合成方法(fngf)是目前世界上紫杉醇原料药提供的主要途径(tjng),10-去乙基-baccatin在枝叶(zhy)中的含量是紫杉醇的3倍以上,与通过植物提取紫杉醇相比,半合成紫杉醇可以大大地改善紫杉醇供应的短缺情况;通过半合成,还可以使紫杉醇的侧链具有更大的可变性,有可能获得活性更高的紫杉醇衍生物1

16、3。内生真菌培养 安德列菌Taxomyces andreanae组织细胞培养代谢工程从红豆杉属植物中分离紫杉醇类似物,是寻找替代紫杉醇的新化合物或半合成紫杉醇前体的有效方法,迄今为止已从红豆杉树皮中分离出170多种紫杉醇类似物。徐学民等24从四川产云南红豆杉(T.yunnensis)的树皮中分得一个具有较强生物活性的新紫杉醇烷类似物,命名为紫杉次碱(Taxotine)。经TDR掺入法测定该化合物对P388淋巴细胞白血病DNA合成的抑制强度比平行操作的对照品紫杉醇大65倍(紫杉次碱的IC50112mg/ml,紫杉醇的IC50为74mg/ml)。除从天然资源中分离新的有效的紫杉醇类似物外,合成新的

17、有效的紫杉醇类似物还可克服紫杉醇自身的缺陷,如解决其水溶性问题。斯坦福大学Wender25以蒎烯为原料合成了一些紫杉醇类似物,并证实其中紫杉醇脱氧类似物对肿瘤有较高细胞毒作用。1988年法国Potie等在半合成紫杉醇过程中,以10-去乙基-baccatin为原料合成了docetaxel,doc-etaxel已由Rhone-Poulenc Rorer(RPR)公司开发生产,并于1994年4月在墨西哥上市,用于治疗乳腺癌和非小细胞肿瘤,随后RPR公司又向美国、日本、加拿大、瑞典、挪威、荷兰申请上市,半合成docetaxel被认为是唯一能与紫杉醇相媲美的抗癌药26,成为紫杉醇的第二代产品。在对紫杉醇

18、耐药的细胞中,docetaxel活性至少比紫杉醇高5倍,期临床试验表明,对晚期复发性乳腺癌的有效率为25%,对耐铂卵巢癌的有效率为35%27-29。因此,寻找和研究新的有效的紫杉醇类似物将成为开发抗癌药的新课题。13Ixempra(ixabepilone,伊沙匹隆)Ixempra是一种类似紫杉醇促使微管蛋白聚合并且抑制微管解聚活性的埃坡霉素(epothilones)类抗肿瘤新药。与紫杉醇相比,埃坡霉素类抗肿瘤药具有抗肿瘤活性更强、水溶性好、结构简单而易于化学合成和结构衍生化、对具有耐药性肿瘤细胞杀伤性强、无紫杉醇细胞内毒素活性不良反应等优点,有望成为比紫杉醇更有效的抗肿瘤药物。本品单药治疗蒽环糖苷类抗生素、紫杉烷衍生物和卡培他滨治疗无效(wxio)的转移性或局部进展的晚期乳腺癌,以及与卡培他滨联用治疗蒽环糖苷(tnggn)类抗生素和紫杉烷衍生物无效的转移性或局部进展(jnzhn)的晚期乳腺癌。Ixem-pra的费用为每人每年1. 842. 30万美元。预计到2012年, Ixempra的全球销售额将达到5亿美元。FDA对Ixempra的批准基于2项多中心、多国籍临床试验的数据,这两项试验共纳入878例,评价了Ixempra单药或与联用治疗无效的转移性或局部进展的晚期乳腺癌的有效性和安全性。结果Ixempra与卡培他滨