CN107868068B - 一类乌药烷型二聚倍半萜类化合物、其制备方法及用途 - Google Patents

一类乌药烷型二聚倍半萜类化合物、其制备方法及用途 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一类乌药烷型二聚倍半萜类化合物、其制备方法及其在制备抗疟疾药物中的用途。该类乌药烷型二聚倍半萜化合物具有显著的抗疟效果，12个该类化合物都表现出抗疟作用，同时，研究发现这类化合物与活性之间具有一定的构效关系，具有活性必需部分以及可优化改造基团，为进一步活性优化提供了依据。该类化合物化学结构新颖、生物活性显著，具有很好的开发前景，有望发展成为新型的无交叉耐药性抗疟药。

Description

一类乌药烷型二聚倍半萜类化合物、其制备方法及用途
技术领域
本发明属于抗疟药物技术领域，涉及一类乌药烷型二聚倍半萜类化合物、其制备方法及其在制备抗疟疾药物中的用途。
背景技术
疟疾又名打摆子，是一种由疟原虫造成的，通过以按蚊为主要媒介传播的全球性急性寄生虫传染病。常见的疟原虫包括间日疟原虫(P.vivax)、三日疟原虫(P.malariae)、卵型疟原虫(P.ovale)和恶性疟原虫(P.faleiparum)，其中以恶性疟原虫危害最大，临床以周期性寒战、发热、头痛、出汗、贫血和脾肿大为特征。疟疾主要发生于热带和亚热带，以非洲最为严重，是造成非洲儿童死亡的主要原因，每年约造成120亿美元的损失。据报道，2014年疟疾患者达2.14亿，死亡人数约43.8万，虽然疟疾的患病率以及死亡率有了明显的降低，但是在非洲等地区，收入少，医疗水平低下，疟疾仍是一大挑战。
疟疾的治疗可分为抗疟原虫治疗和对症治疗，前者主要包括：(1)对于氯喹敏感的疟疾可选用氯喹和伯氨喹；(2)耐氯喹疟疾可选用甲氟喹、磷酸咯萘啶和青蒿素衍生物；(3)凶险型疟疾发作时采用氯喹、奎宁、磷酸咯萘啶和青蒿琥酯静脉滴注治疗，后者则是根据症状加以治疗。目前，青蒿素联合治疗法是治疗疟疾的最有效手段，但在某些地区也产生了耐药性，急需新型的无交叉耐药性抗疟药物。
早在公元2000年前，《黄帝内经素问》中的《疟论篇》和《刺论篇》就对疟疾的病因、症状以及治疗方法进行了专篇论述。1969年，屠呦呦等人受《本草纲目》以及《肘后备急方》的启发，从1000多种草药中锁定青蒿，并从其乙醚萃取部分得到了青蒿素。经过结构修饰后的青蒿素治疗效果显著，至今仍是疟疾治疗的首选药物，为世界抗疟工作作出了巨大贡献。由此可见从传统药用植物入手，以活性为导向分离提取有效成分，是寻找药物先导结构的重要来源之一。随着现代医药技术的不断发展，中药的应用和研究必将爆发出新的生命力。
金粟兰科(Chloranthaceae)是一个只包含四个属(Sarcandra、Chloranthus、Hedyosmum和Ascarina)的小科植物，全世界约有70种，主要分布于热带及亚热带地区。我国有3个属(Sarcandra、Chloranthus和Hedyosmum)，包括了16个种和5个变种。金粟兰属(Chloranthus)约有17种，分布于亚洲的温带和热带，其中我国有13个种及5个变种，分布于西南至东北。据《新华本草纲要》和《本草纲目》等记载作为药用的有10余种，如丝穗金粟兰、全缘金粟兰、及己、银线草等。该属植物多全草入药，可用于祛风散寒、舒筋强骨、活血散瘀以及消肿止痛。随着近缘属草珊瑚属植物草珊瑚的开发利用及金粟兰属植物的民间药用调查，该属植物的化学成分及药理作用研究引起了广泛关注。金粟兰属植物多四片叶顶生，又名“四块瓦”，民间用于治疗疟疾，研究发现该属植物以倍半萜及二聚倍半萜为特征性成分，其结构复杂多变且研究显示具有多种活性。
丝穗金粟兰(Chloranthus.fortunei)多生长于山坡或低山林下的荫湿处和山沟草丛中，受青蒿素成功开发应用的启发，我们对丝穗金粟兰的化学成分进行了系统的研究，并以民间药用为活性导向，首次发现其中富含的乌药烷型二聚倍半萜具有显著的抗疟疾作用，它们可能具有新的抗疟机制，可用于开发新型无交叉耐药性的抗疟药，进一步促进抗疟工作的进展。
发明内容
本发明通过对金粟兰科金粟兰属植物―丝穗金粟兰的乙醇提取物进行化学成分研究，提供了一类新的乌药烷型二聚倍半萜类化合物。该类化合物的结构是两分子乌药烷型倍半萜单体通过endo Diels-Alder环加成形成的。所述乌药烷型二聚倍半萜类化合物选自下述12个新乌药烷型二聚倍半萜类化合物：
Figure GDA0002777346300000021
本发明另一方面提供一种制备所述乌药烷型二聚倍半萜类化合物的方法，所述方法可以从金粟兰科金粟兰属植物丝穗金粟兰中分离得到所述乌药烷型二聚倍半萜类化合物，包括如下步骤：
(1)对丝穗金粟兰的全草粉末用乙醇在室温下提取，减压浓缩提取液得到浸膏；
(2)向步骤(1)得到的浸膏中加入乙酸乙酯和水溶解，分液，有机相经减压浓缩后得到粗提物；
(3)将步骤(2)得到的粗提物经过大孔树脂柱，用体积分数30％、50％、80％、95％的乙醇水溶液进行梯度洗脱，收集体积分数50％的乙醇水溶液洗脱的洗脱液得到组分2，收集体积分数80％的乙醇水溶液洗脱的洗脱液得到组分3；将组分2和组分3分别经过MCI柱梯度，用体积比依次为4:6、5:5、6:4、7:3、8:2、9:1的甲醇与水的混合溶液进行梯度洗脱，收集由组分2用体积比6:4和7:3的甲醇与水的混合溶液洗脱的洗脱液得到组分A，收集由组分3用体积比7:3和8:2的甲醇与水的混合溶液洗脱的洗脱液得到组分D；
(4)组分A经硅胶柱层析，用体积比50:1、10:1、8:1、6:1、5:1、4:1、3:1、2:1、1:1、1:2、1:3、1:5的石油醚与丙酮的混合溶剂进行梯度洗脱后，收集用体积比2:1和1:1的石油醚与丙酮的混合溶剂洗脱的洗脱液得到组分A7；
组分A7经反相C18(RP-18)柱层析，用体积比依次为4:6、5:5、6:4、7:3、8:2、9:1的甲醇与水的混合溶液进行梯度洗脱，收集用体积比7:3和8:2的甲醇与水的混合溶剂洗脱的洗脱液得到组分A7a；组分A7a经硅胶柱层析，用体积比500:1、100:1、70:1、50:1的氯仿与甲醇的混合溶剂进行梯度洗脱，收集用体积比500:1的氯仿与甲醇的混合溶剂洗脱的洗脱液得到组分A7a1，收集用体积比100:1的氯仿与甲醇的混合溶剂洗脱的洗脱液得到组分A7a2，收集用体积比70:1的氯仿与甲醇的混合溶剂洗脱的洗脱液得到组分A7a3，收集用体积比50:1的氯仿与甲醇的混合溶剂洗脱的洗脱液得到组分A7a4；组分A7a1和A7a2通过半制备HPLC纯化，用体积分数55％的乙腈水溶液等度洗脱，都得到化合物1和11；
组分A7a3经凝胶柱层析纯化后进一步用半HPLC纯化，用体积分数55％的乙腈水溶液等度洗脱，得到化合物2、4、5和7；组分A7a4经凝胶柱层析纯化后进一步用半HPLC纯化，用体积分数40％的乙腈水溶液等度洗脱，得到化合物8和10；
(5)组分D经硅胶柱层析，用体积比10:1、8:1、6:1、5:1、3:1、2:1、1:1、1:2、1:3、1:5的石油醚与丙酮的混合溶剂进行梯度洗脱后，收集体积比1:1的石油醚与丙酮的混合溶剂洗脱的洗脱液得到组分D5；
组分D5经反相C18柱层析，用体积比3:7、4:6、5:5、6:4、7:3、8:2的甲醇与水的混合溶液进行梯度洗脱，收集体积比8:2的甲醇与水的混合溶液洗脱的洗脱液得到组分D5c；
组分D5c经硅胶柱层析，使用体积比100:1、70:1、50:1、20:1、10:1的氯仿与甲醇的混合溶剂进行梯度洗脱，收集体积比70:1的氯仿与甲醇的混合溶剂洗脱的洗脱液得到组分D5c3；
组分D5c3通过半制备HPLC纯化，用体积分数60％的乙腈水溶液等度洗脱得到化合物3、6、9和12。
在上述方法中，步骤(1)中所述的乙醇可以为70％v/v以上的乙醇水溶液，优选为85％v/v以上的乙醇水溶液，更特别为95％v/v以上的乙醇水溶液；室温提取的时间没有特殊限制，例如可以为4小时以上，10小时以上，或24小时以上；提取可以进行一次或多次，例如1、2、3次或3次以上。
抗疟实验中，首次发现该类乌药烷型二聚倍半萜化合物具有显著的抗疟效果，12个该类新化合物都表现出抗疟作用(具体活性数据见表1)，其中化合物1的活性最好，与青蒿素接近。这类二聚倍半萜化合物表现出显著的抗疟作用，同时，研究发现这类化合物与活性之间具有一定的构效关系，具有活性必需部分以及可优化改造基团，为进一步活性优化提供了依据。该类化合物化学结构新颖、生物活性显著，具有很好的开发前景，有望发展成为新型的无交叉耐药性抗疟药。
本发明另一方面提供了一种药物组合物，其包含选自上述乌药烷型二聚倍半萜类化合物中的一种或多种作为活性成分，该组合物可以进一步包括药剂学上可接受的药物辅料，例如载体、赋形剂、佐剂和/或稀释剂等。所述药物组合物可以用作抗疟疾药物。
本发明另一方面还提供了所述乌药烷型二聚倍半萜在制备抗疟疾药物中的用途。
本发明再一方面还提供了一种治疗疟疾的方法，其包括向需要该治疗的患者给药选自上述乌药烷型二聚倍半萜类化合物中的一种或多种作为抗疟疾活性成分，或者上述药物组合物。
具体实施方式
以下通过具体实施例来进一步说明本发明化合物的制备步骤和药理实验过程。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而不用于限定本发明的范围，本领域的技术人员可以对此作出种种修改和变化，在不背离本发明的精神和范围的情况下，所有这些修改都涵盖在所附的权利要求书限定的本发明范围内。
实验仪器和试剂：
仪器：红外：Thermo IS5红外仪(KBr压片)；紫外：shimadzu UV-2550紫外-可见分光光度计；旋光：Autopol VI旋光仪；核磁：Varian Mercury-500核磁共振色谱仪，以TMS为内标；质谱：LR(±)ESI质谱，Bruker Daltonics Esquire 3000plus型质谱仪；HRESI(±)MS，Waters Q-TOF Ultima Global型质谱仪；半制备HPLC：Waters 1525双泵，Waters 2489检测器(210nm)，YMC-Pack ODS-A色谱柱(250×10mm，S-5μm，12nm)。
试剂：预制TLC硅胶板(GF254)和层析硅胶：使用200-300目硅胶为载体，青岛海洋化学股份有限公司；D101大孔树脂：上海华凌树脂有限公司；CHP20P MCI凝胶(75～150μM)：三菱化工有限公司；Sephadex LH-20凝胶：Amersham Biosciences；C18反相硅胶(RP-18，20～45μM)；Fuji Silysia化工有限公司；分析纯溶剂：国药集团化学试剂有限公司；HPLC级溶剂：百灵威科技有限公司。
实施例1本发明中化合物1-12的制备
干燥的丝穗金粟兰全草粉末(5Kg)用95％乙醇室温提取3次，减压浓缩提取液得到520g浸膏，用适量蒸馏水稀释后用乙酸乙酯萃取4次，乙酸乙酯部位经减压浓缩后得到230g粗提物，该部分经大孔树脂柱梯度洗脱(洗脱液为体积分数依次为30％、50％、80％、95％的乙醇水溶液)后，收集体积分数为50％的乙醇水溶液洗脱的洗脱液得到组分2，收集体积分数为80％的乙醇水溶液洗脱的洗脱液得到组分3，组分2和组分3分别经MCI柱梯度洗脱(洗脱液为体积比依次为4:6、5:5、6:4、7:3、8:2、9:1的甲醇与水的混合溶液)，收集由组分2用体积比6:4和7:3的甲醇与水的混合溶液洗脱的洗脱液得到组分A(15g)，收集由组分3用体积比7:3和8:2的甲醇与水的混合溶液洗脱的洗脱液得到组分D(52g)。
组分A(15g)经硅胶柱层析(200 300目)(石油醚/丙酮(v/v)：50:1、10:1、8:1、6:1、5:1、4:1、3:1、2:1、1:1、1:2、1:3、1:5)梯度洗脱后，收集体积比2:1和1:1石油醚与丙酮的混合溶剂洗脱的洗脱液得到组分A7(6.1g)。组分A7经C18反相柱层析梯度洗脱(洗脱液为体积比依次为3:7、4:6、5:5、6:4、7:3、8:2的甲醇与水的混合溶液)，收集体积比7:3和8:2甲醇与水的混合溶剂洗脱的洗脱液得到组分A7a(3.5g)。组分A7a经硅胶柱层析(300 400目)(氯仿/甲醇(v/v)：500:1、100:1、70:1、50:1)梯度洗脱后，收集用体积比500:1、100:1、70:1、50:1氯仿与甲醇的混合溶剂分别洗脱的洗脱液得到对应的组分A7a1-A7a4。组分A7a1(80mg)和A7a2(400mg)通过半制备HPLC纯化(55％乙腈水溶液等度洗脱)，都得到化合物1(2.2mg)和11(9.5mg)。组分A7a3(1.5g)经凝胶柱层析(Sephadex LH-20，乙醇洗脱)纯化后进一步用HPLC纯化(体积分数55％乙腈水溶液等度洗脱)得到化合物2(44mg)、4(4.7mg)、5(43mg)和7(23mg)；类似的，组分A7a4(900mg)经凝胶柱纯化后进一步用半制备HPLC纯化(体积分数40％乙腈水溶液等度洗脱)得到化合物8(3.0mg)和10(8.3mg)。
组分D(52g)的处理方法类似于组分A。分别通过硅胶柱层析(200～300目)(石油醚/丙酮(v/v)：10:1、8:1、6:1、5:1、3:1、2:1、1:1、1:2、1:3、1:5)梯度洗脱，收集体积比1:1的石油醚与丙酮的混合溶剂洗脱的洗脱液得到D5.。D5经反相C18柱层析梯度洗脱(洗脱液为体积比依次为3:7、4:6、5:5、6:4、7:3、8:2的甲醇与水的混合溶液)，收集体积比8：2的甲醇与水的混合溶液洗脱的洗脱液得到组分D5c。D5c经硅胶柱层析(300～400目)(氯仿/甲醇(v/v)：100:1、70:1、50:1、20:1、10:1)梯度洗脱，收集体积比70:1的氯仿与甲醇的混合溶剂洗脱的洗脱液得到组分D5c3。D5c3最后经半制备HPLC纯化(体积分数60％乙腈水溶液等度洗脱)得到化合物3(49mg)，6(23mg)，9(4.0mg)和12(28mg)。
化合物的部分物理和理化数据如下：
Figure GDA0002777346300000061
Figure GDA0002777346300000071
Figure GDA0002777346300000081
实施例2本发明化合物的抗疟疾活性测试
抗疟实验：对P.falciparum系Dd2疟原虫剂量-依赖性的生长抑制作用(氯喹啉耐药)是参考现有技术中的方法，测试疟原虫在抑制剂存在下72小时的生长情况，以青蒿素作为阳性对照。疟原虫环状体时期(100μL每孔加入1％hematocrit(红细胞血液)和1％parasitaemia(寄生虫感染的血液)在5.05％CO2、4.93％O2和90.2％N2的混合气体中不断提高抑制剂的浓度，在此条件下培养72h，37℃恒温。72小时候后，培养基中的疟原虫的生存率是通过SYBR Green I法用DNA计量法来测定的。半数有效浓度(IC50)是用Kaleida Graph进行非线性回归曲线拟合，报告的数据是对至少三次平行试验结果的平均值，给出标准差值。
表1.本发明中化合物1-12的抗疟疾活性结果
Figure GDA0002777346300000082
从测试结果(表1所示)可以看出，本发明的化合物具有显著的抗疟作用，9个化合物的活性在nM水平，其中化合物1的抗疟活性最好，IC50为7.2±1.3nM，接近青蒿素(4.0±4.2nM)。这类化合物在结构上与已报道的抗疟药不同，它们可能通过新的作用机制起到抗疟疾作用，因而可用于开发新型的无交叉耐药性的抗疟药。

Claims (6)

1.选自如下结构的乌药烷型二聚倍半萜化合物：
Figure FDA0002777346290000011
2.权利要求1所述的乌药烷型二聚倍半萜化合物的制备方法，包括如下步骤：
(1)对丝穗金粟兰的全草粉末用乙醇在室温下提取，减压浓缩提取液得到浸膏；
(2)向步骤(1)得到的浸膏中加入乙酸乙酯和水溶解，分液，有机相经减压浓缩后得到粗提物；
(3)将步骤(2)得到的粗提物经过大孔树脂柱，用体积分数30％、50％、80％、95％的乙醇水溶液进行梯度洗脱，收集体积分数50％的乙醇水溶液洗脱的洗脱液得到组分2，收集体积分数80％的乙醇水溶液洗脱的洗脱液得到组分3；将组分2和组分3分别经过MCI柱梯度，用体积比依次为4:6、5:5、6:4、7:3、8:2、9:1的甲醇与水的混合溶液进行梯度洗脱，收集由组分2用体积比6:4和7:3的甲醇与水的混合溶液洗脱的洗脱液得到组分A，收集由组分3用体积比7:3和8:2的甲醇与水的混合溶液洗脱的洗脱液得到组分D；
(4)组分A经硅胶柱层析，用体积比50:1、10:1、8:1、6:1、5:1、4:1、3:1、2:1、1:1、1:2、1:3、1:5的石油醚与丙酮的混合溶剂进行梯度洗脱后，收集用体积比2:1和1:1的石油醚与丙酮的混合溶剂洗脱的洗脱液得到组分A7；
组分A7经反相C18柱层析，用体积比依次为4:6、5:5、6:4、7:3、8:2、9:1的甲醇与水的混合溶液进行梯度洗脱，收集用体积比7:3和8:2的甲醇与水的混合溶剂洗脱的洗脱液得到组分A7a；组分A7a经硅胶柱层析，用体积比500:1、100:1、70:1、50:1的氯仿与甲醇的混合溶剂进行梯度洗脱，收集用体积比500:1的氯仿与甲醇的混合溶剂洗脱的洗脱液得到组分A7a1，收集用体积比100:1的氯仿与甲醇的混合溶剂洗脱的洗脱液得到组分A7a2，收集用体积比70:1的氯仿与甲醇的混合溶剂洗脱的洗脱液得到组分A7a3，收集用体积比50:1的氯仿与甲醇的混合溶剂洗脱的洗脱液得到组分A7a4；组分A7a1和A7a2通过半制备HPLC纯化，用体积分数55％的乙腈水溶液等度洗脱，都得到化合物1和11；
组分A7a3经凝胶柱层析纯化后进一步用半HPLC纯化，用体积分数55％乙腈水溶液等度洗脱，得到化合物2、4、5和7；组分A7a4经凝胶柱层析纯化后进一步用半HPLC纯化，用体积分数40％的乙腈水溶液等度洗脱，得到化合物8和10；
(5)组分D经硅胶柱层析，用体积比10:1、8:1、6:1、5:1、3:1、2:1、1:1、1:2、1:3、1:5的石油醚与丙酮的混合溶剂进行梯度洗脱后，收集体积比1:1石油醚与丙酮的混合溶剂洗脱的洗脱液得到组分D5；
组分D5经反相C18柱层析，用体积比3:7、4:6、5:5、6:4、7:3、8:2的甲醇与水的混合溶液进行梯度洗脱，收集体积比8:2的甲醇与水的混合溶液洗脱的洗脱液得到组分D5c；
组分D5c经硅胶柱层析，使用体积比100:1、70:1、50:1、20:1、10:1的氯仿与甲醇的混合溶剂进行梯度洗脱，收集体积比70:1的氯仿与甲醇的混合溶剂洗脱的洗脱液得到组分D5c3；
组分D5c3通过半制备HPLC纯化，用体积分数60％的乙腈水溶液等度洗脱得到化合物3、6、9和12。
3.一种药物组合物，其包含选自权利要求1所述乌药烷型二聚倍半萜类化合物中的一种或多种作为活性成分。
4.如权利要求3所述的药物组合物，其进一步包括药剂学上可接受的药物辅料。
5.如权利要求3或4所述的药物组合物，其为抗疟疾药物。
6.权利要求1所述的乌药烷型二聚倍半萜类化合物或权利要求3或4所述的药物组合物用于制备抗疟疾药物的用途。
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