CN101786953A - 贝壳杉烷型二帖类化合物及其制备方法和医疗用途 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种贝壳杉烷型二帖类化合物，为一种新化合物，具有抑制蛋白酪氨酸磷酸酯酶1B的活性。同时还提供了其制备方法以及在医疗用途，从菊科植物豨莶草中提取、分离获得该类化合物具有明显的PTP1B抑制活性，可在制备糖尿病、肥胖症及并发症药物应用。对开发利用中国的药用植物资源具有重要意义。

Description

贝壳杉烷型二帖类化合物及其制备方法和医疗用途

技术领域

本发明公开一种贝壳杉烷型二帖类化合物，同时还提供了其制备方法以及在医疗用途，涉及医药技术领域。

技术背景

目前临床上常将糖尿病分为胰岛素依赖型(IDDM，I型糖尿病)和非胰岛素依赖型(NIDDM，II型糖尿病)两类，其中II型糖尿病在糖尿病中占90％。WHO预计，由于人口老龄化、肥胖、不健康的饮食以及缺乏运动的生活方式，到2025年，糖尿病患者的数目将由1995年的1.35亿上升为3亿。

II型糖尿病的特征是胰岛素敏感组织如骨骼肌、肝、脂肪组织对胰岛素作用的抵抗。虽然其具体机制尚不清楚，但胰岛素信号在其传导通路中的减弱甚至阻断必定是直接关系。PTPases在胰岛素信号通路中多个环节起作用，如将自身磷酸活化的IR去磷酸化，从而降低受体激酶活性；或将IRS-1、IRS-2、Shc等胰岛素受体的底物中蛋白酪氨酸残基至去磷酸化，从而负调控胰岛素作用受体后通路。特定PTPases和胰岛素通路中的酪氨酸激酶间的酶活性不平衡可能是引起II型糖尿病胰岛素抵抗的原因。因此，通过寻找选择性作用于该通路中PTPases的抑制剂抑制其活性，加强和延长胰岛素信号，成为越来越受重视的治疗II型糖尿病的新途径。

PTP1B选择性抑制剂的研究取得了一定的进展，但大多研究局限于肽类和类肽化合物，例比如根据PTP1B去磷酸化的底物序列设计的抑制剂EEDE(F2PMP)M、Glu-F2PMP-F2PMP，虽然这些肽类化合物具有较强高的选择性和较强的抑制活性，但它们的不易穿透细胞膜和其肽类磷酸结构使很难成为药物候选化合物。最近，在非肽类PTP1B抑制剂的报道中2-羧甲氧基苯甲酸类化合物对PTP1B有很强的抑制作用，更重要的事，其中(2S)-2-[4′-(2-苄基-苯并呋喃)-3-联苯-4-氧]-3-苯基-丙酸化合物不仅对PTP1B有很强的选择抑制性，还对降低ob/ob小鼠血浆中的葡萄糖和胰岛素水平有显著作用。这是第一例从药理学上直接证明PTP1B抑制剂具有抗糖尿病活性的证据[Malamas，M.S.et al.J.Med.Chem.2000，43，1293-13 10]。这为我们从天然资源里寻找高效、高选择性的小分子非肽类PTP1B抑制剂提供了机遇。

豨莶草(Siegesbeckia orientalis L.)为菊科植物，生长于我国湖南，湖北，江苏等地。原植物生长于山野、荒地、灌丛和林下。用于风湿麻痹，筋骨疼痛，中风，言语不清，半身不遂等。

本发明是首次从菊科植物豨莶草中分离得到贝壳杉烷型(kaurane-type)二帖类化合物，经多次药理实验研究表明，该类化合物具有抑制蛋白酪氨酸磷酸酯酶1B的显著活性，经文献检索，未见该类化合物具有此方面的报道。

发明内容

本发明提供一种贝壳杉烷型二帖类化合物，为一种新化合物，具有抑制蛋白酪氨酸磷酸酯酶1B的活性。

本发明还进一步提供上述化合物的制备方法，从植物豨莶草中提取分离提取。

本发明的另一个目的是提供了该化合物的医疗用途，作为抑制蛋白酪氨酸磷酸酯酶1B(PTP1B)的抑制剂和胰岛素增敏剂，可用于治疗各种糖尿病、肥胖症及其它由此引发的并发症。

本发明的贝壳杉烷型(kaurane-type)二帖类化合物，具有如下化学结构：

其中R₁为羟基、乙酰氧基、异丁酰氧基，R₂为甲基、异丁酰氧基。如CH₃、OH、CH₃COO、(CH₃)₂COO等。

化合物1：R₁＝OCO(CH₃)₂，R₂＝CH₃；

化合物2：R₁＝OH，R₂＝CH₃；

化合物3：R₁＝OCOCH₃，R₂＝OCO(CH₃)₂

其中：

化合物1(命名为17-isobutyryloxy-16αH-kauran-19-oic acid)的立体构型如下：

理化性质如下：白色粉末，溶点为185-187℃，负离子模式点喷雾离子质谱m/z390.7[M-H]^-；分子式为C₂₄H₂₈O₄。其¹H和¹³C-NMR(Pyridine)图谱如图1、图2。

化合物2(命名为17-hydroxy-16αH-kauran-19-oic acid)的立体构型如下：

理化性质如下：白色粉末，溶点为195-197℃，负离子模式点喷雾离子质谱m/z320.3[M-H]^-；分子式为C₂₀H₃₂O₃。其中¹H和¹³C-NMR(Pyridine)图谱如图3、图4。

化合物3(命名为17-acetoxy-18-isobutyryloxy-16αH-kauran-19-oic acid)的立体构型如下：

理化性质如下：白色粉末，溶点为195-197℃，负离子模式点喷雾离子质谱m/z448.3[M-H]^-；分子式为C₂₆H₄₀O₆。其中¹H和¹³C-NMR(CDCI₃)图谱如图5、图6。

本发明贝壳杉烷型二帖类化合物的提取方法，包括以下步骤：

将干燥粉碎的豨莶草(Siegesbeckia orientalis L.)全草1.5-2.0Kg用10L甲醇或乙醇室温浸泡3天提取一次，总共提取三次。合并甲醇或乙醇提取液，减压浓缩得浸膏(148g)。将浸膏溶于1.0-0.6L水中，成混悬液后用3.0-2.0L正己烷萃取，正己烷萃取液减压浓缩得正己烷浸膏(49g)；将正己烷浸膏经过200-300目硅胶柱层析，用以正己烷∶乙酸乙酯(V/V，100∶0-1∶1)为流动相进行梯度洗脱，收集的分离组分利用硅胶薄层层析检测，成份相同的分离组分合并、浓缩后得到A至G 7个分离组分。分离组分C和F利用反相高效液相色谱法，使用C₁₈柱进行分离，得到抑制活性的贝壳杉烷型二帖类化合物。

将上述步骤制备的C(363.4mg，12-16％乙酸乙酯)部分，经反相高效液相色谱法，使用C₁₈柱(10μm，250×10mm)，以乙腈∶H₂O＝80∶20-100∶0(V/V)作为流动相梯度洗脱，流速为2mL/min，柱温25℃，210nm波长下检测60min。收集30-33min的洗脱液，浓缩收集液得化合物1(24.5mg)。

将上述步骤制备的F(268.9mg，25-30％乙酸乙酯)部分，经反相高效液相色谱法，使用C₁₈柱(10μm，250×10mm)，以乙腈∶H₂O＝70∶25-92∶8(V/V)作为流动相梯度洗脱，流速为2mL/min，柱温25℃，210nm波长下检测70min。收集10.3-13.9min洗脱液，浓缩收集液得化合物2(35.8mg)。

将上述步骤制备的F(268.9mg，25-30％乙酸乙酯)部分，经反相高效液相色谱法，使用C₁₈柱(10μm，250×10mm)，以乙腈∶H₂O＝70∶25-92∶8(V/V)作为流动相梯度洗脱，流速为2mL/min，柱温25℃，210nm波长下检测70min。收集21.3-22.9min洗脱液，浓缩收集液得化合物3(27.9mg)。

本发明对所得贝壳杉烷型二帖类化合物进行了蛋白酪氨酸磷酸酯酶1B抑制活性试验，表明其具有明显的抑制活性。

测试原理：利用分子生物学手段在大肠杆菌系统表达人源蛋白质酪氨酸磷酸酯酶1B(hPTP1B)催化结构域，经纯化后的hPTP1B重组蛋白能水解底物pNPP的磷脂键，得到的产物在410nm处有很强的光吸收，因此可以通过直接检测410nm处光吸收的变化以观察酶的活性变化以及化合物对酶活性的抑制情况。标准的测活体系如下：10mM、Tris.CI，PH 7.6，10mM pNPP，2％DMSO，100nM hPTP1B。

观察指标：动态测定波长为410nm处的光吸收，时间为3分钟，其动力学曲线一级反应的斜率作为酶活性指标。

抑制率

试验例1

贝壳杉烷型二帖类化合物的PTP1B抑制活性试验

实验方法：用于筛选的蛋白酪氨酸磷酸酯酶PTP1B是从大肠杆菌中表达并纯化的GST融合蛋白。采用紫外底物pNPP，观察不同浓度对重组酶的活性抑制，以初步评价化合物的药用效果。PTP1B水解底物pNPP的磷脂得到的产物在410nm处有很强的光吸收。因此可以直接检测410nm处光吸收的变化以观察酶的活性变化以及化合物对其的抑制情况。阳性对照正钒酸钠的IC₅₀为2.0uM。实验结果如下：

实验结果显示，当化合物1-3的浓度分别为12.6，200和21.3uM时，对PTP1B有50％抑制作用(IC₅₀)，其中化合物1和3的抑制PTP1B活性强于化合物2。

试验例2：

化合物(1-3)分别对STZ致高血糖大鼠降血糖实验

以昆明大鼠46只(雄性)，随机分组成空白组、模型组(Diabetic control)、实验组(分别用化合物1，2，3)、消渴丸对照组(XKW)。除空白组外，各组禁食不禁水1d，以STZ(在4℃冰浴中用0.05mol/ml柠檬酸pH4.5溶液配制，立即使用)腹腔注射60mg/kg，造糖尿病模型。注射后72h断尾取血测定血糖(测前禁食6h)，血糖值高于11.1mmol/L用于实验。

实验组分别以化合物1、2和3灌胃(200mg/kg)；XKW组以消渴丸灌胃(250mg/kg)；空白组、模型组灌胃等体积生理盐水。给药12d，每天称重、给药一次。末次给药后，断尾取血测定血糖(测前禁食6h)。实验结果如下：

实验结果显示，化合物1和3组与模型组比较，对链脲佐菌素致高血糖大鼠有显著的降糖效果，其中化合物1组的降糖效果优于消渴丸对照组。因化合物2的结构与化合物1和3结构有所不同，所以其降糖效果弱于化合物1和3组。

试验例3：

化合物(1-3)分别对STZ致高血糖大鼠胰岛素敏感性的影响

实验组分别以化合物1、2和3灌胃(200mg/kg)；模型组灌胃等体积生理盐水。给药12d，每天称重、给药一次。以上各组在给药12d内，每天腹腔注射长效人胰岛素1IU/kg。12d后，各组大鼠四天内每天分别腹腔注射速效人胰岛素0.05、0.5、1.0、2.5IU/kg，测定给速效人胰岛素前后的血糖，计算比值。实验结果如下：图7。

实验结果显示，化合物1-3对链脲佐菌素致高血糖大鼠胰岛素敏感性均有改善，其中化合物1和3的作用强于化合物2。

实验结果的评价与解释：胰岛素敏感性降低和胰岛β细胞功能受损是2型糖尿病发病机制的主要因数，而PTP1B的高度表达可引起机体对胰岛素敏感性降低和瘦数抵抗，从而引起2型糖尿病和肥胖症。通过我们试验数据显示化合物(1-2)有显著抑制PTP1B活性(试验例1)。并通过STZ致高血糖大鼠降血糖实验(试验例2)，充分肯定了其对DM模型动物的降血糖作用，也提示各组药物均有缓解糖尿病临床多饮、多尿症状的作用特点，进一步通过STZ致高血糖大鼠胰岛素敏感性验研究表明(试验例3)，化合物(1-3)均能改善机体对胰岛素敏感性，提高胰岛素的生物利用度。通过上述相关试验数据表明，贝壳杉烷型二帖类化合物对治疗2型糖尿病、肥胖症及并发症有潜在的实际意义。

本发明的积极效果在于：从菊科植物豨莶草中提取、分离获得的具有抑制蛋白酪氨酸磷酸酯酶1B活性的贝壳杉烷型二帖类化合物，该类化合物具有明显的PTP1B抑制活性，可在制备糖尿病、肥胖症及并发症药物应用。对开发利用中国的药用植物资源具有重要意义。

附图说明

图1为本发明贝壳杉烷型二帖类化合物1的H谱图；

图2为本发明贝壳杉烷型二帖类化合物1的C谱图；

图3为本发明贝壳杉烷型二帖类化合物2的H谱图；

图4为本发明贝壳杉烷型二帖类化合物2的C谱图；

图5为本发明贝壳杉烷型二帖类化合物3的H谱图；

图6为本发明贝壳杉烷型二帖类化合物3的C谱图；

图7为本发明化合物(1-3)分别对STZ致高血糖大鼠胰岛素敏感性的影响图。

具体实施方式

下面结合具体实施实例对本发明进一步阐述，但不限制本发明。

¹H-NMR用Varian Mercury AMX500型仪测定；MS用VG ZAB-HS或VG-7070型仪测定，除注明外均为EI源(70ev)；所使用的硅胶，包括200-300目和G254为青岛海洋化工厂；所使用的聚酰胺为浙江省台州市路桥四青生化材料厂生产；所使用的TSK HW-40F为日本TOSOH公司生产；所使用的C18为E.Merck公司生产；所使用的MCI GEL 20P为日本Mitsubishi Chemical Corporation生产；STZ(链脲佐菌素)，sanland产品，分析纯，临用前在4℃冰浴中用0.05mol/ml柠檬酸pH 4.5溶液配制，立即使用；消渴丸，广州中一药业有限公司，批号：GF0055。

实施例1

贝壳杉烷型二帖类化合物的制备

将干燥粉碎的豨莶草全草2.0Kg用10L甲醇(或乙醇)室温浸泡3天提取一次，总共提取三次。合并甲醇或乙醇提取液，减压浓缩得浸膏(148g)。将浸膏溶于0.6L水中，成混悬液后用3.0-2.0L正己烷萃取，正己烷萃取液减压浓缩得正己烷浸膏(49g)。

实施例2

分离化合物1：

将实施例1制备的正己烷浸膏经过200-300目硅胶柱层析，用以正己烷∶乙酸乙酯(V/V，100∶0-1∶1)为流动相进行梯度洗脱，收集的分离组分利用硅胶薄层层析检测成份，成份相同的分离组分合并、浓缩后得到A至G 7个分离组分。将C(363.4mg，12-16％乙酸乙酯)部分，经反相高效液相色谱法，使用C₁₈柱(10μm，250×10mm)，以乙腈∶H₂O＝80∶20-100∶0(V/V)作为流动相梯度洗脱，流速为2mL/min，柱温25℃，210nm波长下检测60min。收集30-33min的洗脱液，浓缩收集液得化合物1(24.5mg)。其¹H和¹³C-NMR图谱如图1、图2。

实施例3

分离化合物2：

将实施例1制备的正己烷浸膏经过200-300目硅胶柱层析，用以正己烷∶乙酸乙酯(V/V，100∶0-1∶1)为流动相进行梯度洗脱，收集的分离组分利用硅胶薄层层析检测成份，成份相同的分离组分合并、浓缩后得到A至G 7个分离组分，将F(268.9mg，25-30％乙酸乙酯)部分，经反相高效液相色谱法，使用C₁₈柱(10μm，250×10mm)，以乙腈∶H₂O＝70∶25-92∶8(V/V)作为流动相梯度洗脱，流速为2mL/min，柱温25℃，210nm波长下检测70min。收集10.3-13.9min洗脱液，浓缩收集液得化合物2(35.8mg)。其¹H和¹³C-NMR图谱如图3、图4。

实施例4

分离化合物3：

将实施例1制备的正己烷浸膏经过200-300目硅胶柱层析，用以正己烷∶乙酸乙酯(V/V，100∶0-1∶1)为流动相进行梯度洗脱，收集的分离组分利用硅胶薄层层析检测成份，成份相同的分离组分合并、浓缩后得到A至G 7个分离组分，将F(268.9mg，25-30％乙酸乙酯)部分，经反相高效液相色谱法，使用C₁₈柱(10μm，250×10mm)，以乙腈∶H₂O＝70∶25-92∶8(V/V)作为流动相梯度洗脱，流速为2mL/min，柱温25℃，210nm波长下检测70min，收集21.3-22.9min洗脱液，浓缩收集液得化合物3(27.9mg)。其¹H和¹³C-NMR图谱如图5、图6。

Claims (10)

1.一种贝壳杉烷型二帖类化合物，具有如下的化学结构式：

其中，R₁为羟基或乙酰氧基或异丁酰氧基，R₂为甲基或异丁酰氧基。

2.一种化合物1，具有以下的化学结构式：

理化性质如下：白色粉末，溶点为185-187℃，负离子模式点喷雾离子质谱m/z390.7[M-H]^-；分子式为C₂₄H₂₈O₄；其¹H和¹³C-NMR图谱如图1、图2。

3.一种化合物2，具有以下的化学结构式：

理化性质如下：白色粉末，溶点为195-197℃，负离子模式点喷雾离子质谱m/z320.3[M-H]^-；分子式为C₂₀H₃₂O₃；其¹H和¹³C-NMR(Pyridine)图谱如图3、图4。

4.一种化合物3，具有以下的化学结构式：

理化性质如下：白色粉末，溶点为195-197℃，负离子模式点喷雾离子质谱m/z448.3[M-H]^-；分子式为C₂₆H₄₀O₆；其¹H和¹³C-NMR(CDCI₃)图谱如图5、图6。

5.根据权利要求1所述贝壳杉烷型二帖类化合物的提取方法，包括以下步骤：

将干燥粉碎的豨莶草1.5-2.0Kg用10L甲醇或乙醇室温浸泡3天提取一次，总共提取三次，合并甲醇或乙醇提取液，减压浓缩得浸膏；将浸膏溶于1.0-0.6L水中，成混悬液后用3.0-2.0L正己烷萃取，正己烷萃取液减压浓缩得正己烷浸膏；将正己烷浸膏经过200-300目硅胶柱层析，用以正己烷∶乙酸乙酯(V/V，100∶0-1∶1)为流动相进行梯度洗脱，收集的分离组分利用硅胶薄层层析检测，成份相同的分离组分合并、浓缩后得到A至G7个分离组分；分离组分C和F利用反相高效液相色谱法，使用C₁₈柱进行分离，得到抑制活性的贝壳杉烷型二帖类化合物。

6.根据权利要求2所述化合物1的制备方法，其特征在于：

将权利要求5制备的C(363.4mg，12-16％乙酸乙酯)部分，经反相高效液相色谱法，使用C₁₈柱(10μm，250×10mm)，以乙腈∶H₂O＝80∶20-100∶0(V/V)作为流动相梯度洗脱，收集30-33min的洗脱液，浓缩收集液得化合物1。

7.根据权利要求3所述化合物2的制备方法，其特征在于：

将权利要求5制备的F(268.9mg，25-30％乙酸乙酯)部分，经反相高效液相色谱法，使用C₁₈柱(10μm，250×10mm)，以乙腈∶H₂O＝70∶25-92∶8(V/V)作为流动相梯度洗脱，收集10.3-13.9min洗脱液，浓缩收集液得化合物2。

8.根据权利要求4所述化合物3的制备方法，其特征在于：

将权利要求5制备的F(268.9mg，25-30％乙酸乙酯)部分，经反相高效液相色谱法，使用C₁₈柱(10μm，250×10mm)，以乙腈∶H₂O＝70∶25-92∶8(V/V)作为流动相梯度洗脱，收集21.3-22.9min洗脱液，浓缩收集液得化合物3。

9.根据权利要求1所述的贝壳杉烷型二帖类化合物在制备治疗各种糖尿病、肥胖症及其并发症药物中应用。

10.根据权利要求1所述的贝壳杉烷型二帖类化合物在制备胰岛素增敏剂中的用途。

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