吉马酮的制备、结构修饰及活性评价

发布时间：2020-11-03 00:45

　　 目前癌症的发病率和死亡率高居不下,我国面临的形势尤为严峻。癌症的治疗目前主要包括手术和化疗,但由于癌症的术后高复发性和耐药性,使得寻找到一种高效低毒的新型抗癌新药成为热点。莪术作为一种主要的中药材被广泛利用,具有抗炎,抗病毒,抗肿瘤等功效,莪术挥发油作为莪术的重要活性成分,表现出比较好的生物活性。作为莪术油中一种重要的倍半萜类化合物,吉马酮有明显的抗癌活性。但同时吉马酮也存在着作用靶点不够明确、药物的生物利用度比较低以及不稳定等劣势,因此寻找出一种高效低毒靶点明确的新型吉马酮类衍生物成为了研究的热门。迄今为止,采用药物合成的方法对吉马酮进行结构修饰的报道较少。从天然产物中发现并优化先导化合物是新药研究与开发的重要途径之一。本课题组在对莪术油抗癌作用研究中,分离纯化得到吉马酮并对其进行衍生化和活性评价。试验结果表明,该类衍生物具有较强和较为广谱的抗癌活性。本实验的主要研究内容和研究结果如下:运用星点设计-效应面优化法优化莪术油中吉马酮的提取工艺,并利用高效液相色谱法对其进行含量测定,根据最佳条件提取的吉马酮平均得率为8.13%,和理论预测值的结果相符。通过对莪术油中吉马酮的极性段进行多次硅胶柱层析粗分,然后通过半制备液相制备得到高纯度吉马酮,再配以萃取等分离纯化手段,浓缩得到吉马酮,经HPLC测定,纯度为99.0%;13C-NMR、1H-NMR进行结构确认,得到高纯度吉马酮。以吉马酮的母体结构为研究基础,通过对其C-8位羰基的结构进行改造,衍生合成了还原产物吉马醇,再对吉马醇C-8羟基的修饰,设计和合成了两个系列共11个新型吉马酮羧酸酯类和吉马酮磺酸酯类衍生物,包括(E,E)-3,7-二甲基-10-(1-甲基亚乙基)-3,7-环癸二烯-1-乙酸酯,(E,E)-3,7-二甲基-10-(1-甲基亚乙基)-3,7-环癸二烯-1-对甲苯甲酸酯,(E,E)-3,7-二甲基-10-(1-甲基亚乙基)-3,7-环癸二烯-1-间甲苯甲酸酯,(E,E)-3,7-二甲基-10-(1-甲基亚乙基)-3,7-环癸二烯-1-对三氟甲基苯甲酸酯,(E,E)-3,7-二甲基-10-(1-甲基亚乙基)-3,7-环癸二烯-1-肉桂酸酯;(E,E)-3,7-二甲基-10-(1-甲基亚乙基)-3,7-环癸二烯-1-甲磺酸酯,(E,E)-3,7-二甲基-10-(1-甲基亚乙基)-3,7-环癸二烯-1-三氟甲磺酸酯,(E,E)-3,7-二甲基-10-(1-甲基亚乙基)-3,7-环癸二烯-1-乙磺酸酯,(E,E)-3,7-二甲基-10-(1-甲基亚乙基)-3,7-环癸二烯-1-苯磺酸酯,(E,E)-3,7-二甲基-10-(1-甲基亚乙基)-3,7-环癸二烯-1-对甲苯磺酸酯,(E,E)-3,7-二甲基-10-(1-甲基亚乙基)-3,7-环癸二烯-1-对氟苯磺酸酯等,并对合成路线的机理进行研究和优化,所有化合物均经过确征,所选合成路线操作简便、原料易得,收率较高。通过MTT法测定了吉马酮及其衍生物对人肝癌Bel-7402细胞株、HepG2细胞株、人非小细胞肺癌A549细胞株和宫颈癌Hela细胞株的抗肿瘤活性,结果表明吉马酮衍生物对这四种肿瘤细胞均表现出较好的抑制作用且大多数都强于吉马酮,其中甲酸酯类衍生物(E,E)-3,7-二甲基-10-(1-甲基亚乙基)-3,7-环癸二烯-1-对甲苯甲酸酯的活性最强,其对HepG2细胞株的IC_(50)值为68.23μM;磺酸酯类衍生物对甲基苯磺酸酯的活性最好,它对HepG2细胞株的IC_(50)值为56.22μM。同时对吉马酮衍生物进行c-Met激酶活性实验,结果表明对甲基苯甲酸酯和对甲基苯磺酸酯活性最强,和MTT实验相吻合。根据MTT实验以及c-Met激酶活性实验,对合成的两类吉马酮衍生物进行了分子对接研究,分子对接结果显示,大多数化合物与c-Met位点均有作用力产生,吉马酮(E,E)-1,5-环癸二烯系统和靶点蛋白晶体之间的疏水作用很强,其他作用力包括π-π堆积作用和σ-π共轭效应等;同时为了进一步验证分子对接的结果,本课题进一步对对接效果最好的化合物进行了分子动力学模拟,在8ns的模拟过程中,衍生物和口袋的结合趋向稳定可靠,ΔGpred计算结果为-28.36 kcal/mol,低于-25 kcal/mol。综上所述,本课题主要对莪术挥发油进行提取分离、纯化得到高纯度的吉马酮,并优化了提取工艺、纯化方法等,在此基础上,设计并合成了两类共11个尚未报道的新型吉马酮衍生物,对所有反应均进行了机理研究和条件优化,得到的吉马酮衍生物针对四种不同的癌细胞和c-Met靶点均具有较好的抗肿瘤活性,同时运用分子对接以及分子动力学模拟验证和解释了这些衍生物的活性。
【学位单位】：广东药科大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：R284;R285
【部分图文】：

1.1 癌症世界卫生组织(WHO)在 2015 年 4 月颁发了最新版的《全球癌症报告》，报告显示近年来全球癌症的死亡率和发病率都在以一种令人感到不安地方式在急剧增加，而在增加的部分中有近一半均出现在亚洲范围，而这其中大部分是在我国。在肝癌、肺癌以及宫颈癌等癌症中，我国患者均居世界前列。2012 年以来，癌症正以一种前所未有的速度逐渐成为人类第一位的死因，超过了结核、艾滋、疟疾等死亡率的总和。当前，人们对肿瘤本质的研究仍处于初级阶段，在过去的研究中，虽然在癌症的基础认识以及某些临床研究中取得了一些成就，但对于肿瘤的早期预防和诊断以及发病的根本原因尚无根本的突破，因此，癌症一直成为威胁人类健康和生命安全的重大疾病之一，对于其早期发现和有效治疗的研究，仍然是生命科学领域中最具有挑战性的研究之一[1]。

两类：莪术挥发油类（Zedoary Turmeric Oil）和姜黄素类（curcuminoids）。分通常存在于莪术油中，通常认为，莪术油是莪术抗微生物、抗炎、神经保瘤、抗病毒和抗血栓形成的主要活性成分，2015 版中国药典规定，莪术中精不得低于 1.5%。先前的研究结果表明，目前已经从莪术挥发油中提取并确定构有 20 多种，主要包括萜类，如吉马酮（Germacrone）、β-榄香烯（β-eleme醇（Curcumol）、莪术呋喃二烯（Furanodiene）、莪术二酮（Cudione）、酮（Furaneol）、樟脑（Camphor）、龙脑（Borneol）等（图 1.3）[43]。大部莪术的药理活性，其中 β-榄香烯的药理作用已经得以明确，也已应用于临床研究表明 β-榄香烯可以诱导细胞周期阻滞和 caspase-3,7,9 的活性，同时抑制达，最终诱导细胞凋亡，抑制肿瘤细胞增殖[44]。莪术中主要的非挥发性成分包括姜黄素、去甲氧基姜黄素等，与挥发性成分中非挥发性成分的含量要低的多。此外，生物碱、多糖以及微量元素，如锌铁、磷和钙，也已经在莪术中被检测到。

图 2-3 吉马酮标准曲线试验试验方法，对高效液相色谱仪的精密度进行考察，在重复进面积，对峰面积进行计算，得 RSD 为 0.54%，结果表明精验的 6 份供试品溶液进高效液相检测，根据标准曲线方程计3%，RSD 为 1.26%。结果表明，该检测条件满足样品检测试验稳定性进行考察，连续测定 10 天，RSD 结果计算得 0.8 天内具有较好的稳定性。
【参考文献】

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本文编号：2867830