薯蓣皂苷元糖基化衍生物的合成及抗肿瘤活性研究

发布时间：2020-03-29 12:48

【摘要】：糖类因其结构的复杂性及多样性,不仅可以作为生物体的结构骨架以及生命活动提供能量,是除蛋白质、核酸以外的第三种重要生命物质,而且作为细胞间的识别、通讯分子,同时参与了从受精发育至衰老死亡的全过程。另外天然产物糖基化的分布也十分广泛,糖基部分具有增加溶解度、提高结合率和调节半衰期等作用,因此对于天然产物进行糖基化修饰的研究热度不断增加。薯蓣皂苷元广泛存在于豆科和薯蓣科植物中,主要来通过水解、发酵、萃取等方法从盾叶薯蓣、穿龙薯蓣等植物块茎中获取,一般被用来生产孕烯醇酮、孕酮等药物。现代研究表明,薯蓣皂苷元具有抗肿瘤、抗艾滋病、降血糖、抗动脉硬化、抗氧化,预防关节炎;保护胃黏膜、祛痰、增强心脏收缩力、改善微循环等多种功效。而薯蓣皂苷及呋甾皂苷也拥有着类似苷元的生理活性,如地奥心血康的主要成分即提取自穿龙薯蓣的水溶性薯蓣皂苷。同时有较多通过汇聚式合成策略或线性逐步合成策略合成二糖、三糖甚至多糖链薯蓣皂苷的文献报道。但仍受限于产率低、反应步骤繁琐、操作复杂等因素困扰。近年来,对于薯蓣皂苷元类化合物糖基化的化学修饰方式以O-糖基化修饰为主。而O-糖基化修饰方法主要为经典的Koenigs-Knorr法以及Schimt法,两种方法各有优劣,但都具有步骤繁琐、效率低下等不足。1998年甲氧胺基的随机氮糖苷化出现,并在2005年引入对强心苷类药物的结构修饰中,此类方法以还原糖为糖供体,与甲氧胺基取代的苷元在酸性条件下直接进行成苷反应,快速而高效的得到大量的氮苦化合物,避免了O-糖基化反应过程中对糖的保护、取代活化、脱保护等步骤。而目前对于薯蓣皂苷元的仍停留在O-糖基化修饰中,N-糖基化则几乎没有报道。本文以薯蓣皂苷元为原料,通过新的开环方式制备较为稳定的呋甾皂苷元以及首次利用甲氧胺基取代的薯蓣皂苷元,运用D-葡萄糖、D-半乳糖、L-鼠李糖等8种常见单糖,同时引入稀有糖L-岩藻糖,完成以下工作:(1)首次通过Koenigs-Knorr法合成9种3位薯蓣皂苷元单糖苷,并对其中合成难度较大的单糖通过三氟化硼乙醚催化法进行成苷反应,大大提高了反应效率产物包括:3-O-β-D-葡萄糖薯蓣皂苷、3-O-β-D-半乳糖薯蓣皂苷、3-O-α-L-阿拉伯糖薯蓣皂苷、3-O-α-L-鼠李糖薯蓣皂苷、3-O-α-L-岩藻糖薯蓣皂苷、3-O-β-D-木糖薯蓣皂苷、3-O-α-L-木糖薯蓣皂苷、3-O-β-D-核糖薯蓣皂苷、3-O-β-D-甘露糖薯蓣皂苷;(2)通过乙酸酐对薯蓣皂苷元3位羟基保护,并进行开环反应,产率高、稳定性好且杂质少。随后进行合成5种26位薯蓣皂苷元单糖苷,包括:(25S)-26-O-β-D-葡萄糖基-呋甾-5,(6)-烯-3β-醇、(25S)-26-O-ββ-D-半乳糖基-呋甾-5,(6)-烯-3β-醇、(25S)-26-O-α-L-鼠李糖基-呋甾-5,(6)-烯-3β-醇、(25S)-26-O-α-L-岩藻糖糖基-呋甾-5,(6)-烯-3ββ-醇、(25S)-26-O-α-L-阿拉伯糖基-呋甾-5,(6)-烯-3β-醇;(3)首次合成7种甲氧胺基取代薯蓣皂苷元单糖苷包括Diosgenin(3R)-N(MeO)-β-D-Gluc opyranoside、Diosgenin(3S)-N(MeO)-β-D-Glucopyranoside、Diosgenin(3R)-N(M eO)-β-D-Galactopyranoside、Diosgenin(3S)-N(MeO)-β-D-Galactopyranoside、Diosg enin(3R)-N(MeO)-a-L-Fucopyranoside、Diosgenin(3R)-N(MeO)-β-D-Mannopy ranoside、Diosgenin(3S)-N(MeO)-α-L-Rhamnopyranoside。其中5种呋甾皂苷类似物以及7种薯蓣皂苷元氮苷类似物均为新化合物,同时对所合成的产物进行了NMR分析确认结构,最后进行MTT细胞实验,其中化合物(25S)-26-O-α-L-岩藻糖糖基-呋甾-5,(6)-烯-3β-醇(51)、diosgenin(3S)-N(MeO)-β-D-glucopyranoside(55)、diosgenin(3S)-N(MeO)-β-D-galactopyranoside(57)、diosgenin(3R)-N(MeO)-α-L-fucopyr anoside(58)对肿瘤细胞的半数抑制率IC50低于50 μM,平均达到30-40 μM,其余产物的结果均大于50 μM。薯蓣皂苷元糖基化衍生物的抗肿瘤活性仍需进一步探索。
【图文】：

碳谱,氢谱,构型,产物

逦１逦２逡逑图２－１０邋２，３，４，６－四－Ｏ－乙酰基－ｙＳ－Ｄ－溴代葡萄糖苷逡逑反应试剂与条件：（ａ）Ａｃ２０，邋ＨＣｌ0４，邋０°Ｃ－ｒ．ｔ．；邋（ｔＯＳＳＱ／ｏＨＢｒ／ＡｃＯＨＪＣＴＣ－ｒ．ｔ．逡逑制备步骤：（ａ）量取１５．７ｍＬ的乙酸酐（１６６．５ｍｍｏｌ）于冰浴状态下的ｌＯＯｍＬ圆底逡逑烧瓶，并滴加高氯酸３０邋｜ｘＬ，搅拌１０邋ｍｉｎ后，称取Ｄ－葡萄糖５．０邋ｇ邋（２７．８邋ｍｍｏｌ）分批次逡逑投入，随后恢复室温，ＴＬＣ检测反应

溴代葡萄糖,乙酰基,试剂,条件

逦５５逡逑ｆｌ邋（ｐｐｅ）：…，逡逑图２－９两种构型产物的氢谱、碳谱比较逡逑第三节薯蓣皂苷元单糖类衍生物中间体的合成逡逑３．１全乙酰糖以及溴代糖的合成逡逑３．１．１邋２，３，４，６■四－０－乙酰基－／？－Ｄ■溴代葡萄糖苷（２）的合成逡逑ＯＨ逦0Ａｃ逦ＯＡｃ逡逑Ｈ０＾Ｙ＾＾°＼逦⑻－（ｂ）逦＞逦ＡｃＯ＾Ｙ＾＾０、逡逑ＡＣ0＇＾＾＾ｂＡｃｗ0Ａｃ逡逑Ｄ－葡萄糖Ｕ逦１逦２逡逑图２－１０邋２，３，４，６－四－Ｏ－乙酰基－ｙＳ－Ｄ－溴代葡萄糖苷逡逑反应试剂与条件：（ａ）Ａｃ２０，邋ＨＣｌ0４，邋０°Ｃ－ｒ．ｔ．；邋（ｔＯＳＳＱ／ｏＨＢｒ／ＡｃＯＨＪＣＴＣ－ｒ．ｔ．逡逑制备步骤：（ａ）量取１５．７ｍＬ的乙酸酐（１６６．５ｍｍｏｌ）于冰浴状态下的ｌＯＯｍＬ圆底逡逑烧瓶，并滴加高氯酸３０邋｜ｘＬ，，搅拌１０邋ｍｉｎ后，称取Ｄ－葡萄糖５．０邋ｇ邋（２７．８邋ｍｍｏｌ）分批次逡逑投入，随后恢复室温，ＴＬＣ检测反应进程，反应４邋ｈ后，将反应液分散于２００邋ｍＬ冰水逡逑－３９邋－逡逑
【学位授予单位】：北京中医药大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：R284;R285

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