CN1830994A - 原人参三醇衍生物及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一类原人参三醇衍生物及其制备方法与应用。本发明所提供的原人参三醇衍生物，其结构式为式I，其中，R1为－OH或H；R2为－CH3或－CH2OH；R3为－CH3或－CH2OH。本发明利用微生物转化技术，对原人参三醇成功地进行了结构修饰，获得了多种新型化合物，通过体外抗肿瘤细胞试验证实，这些化合物具有较好的抗肿瘤活性，可以作为抗肿瘤药物的活性成分，具有广泛的用途。
Description
技术领域
本发明涉及化合物及其制备方法与应用，特别是涉及原人参三醇衍生物及其制备方法，以及该衍生物的医药用途。
背景技术
恶性肿瘤是危害人类健康的主要疾病之一，研究和开发抗肿瘤药物一直是医药领域的重要研究内容。迄今为止，临床上常用的主流抗肿瘤药物大多来源于天然药物，或以天然药物为先导化合物经结构改造后得到的产物。如植物来源的长春新碱，鬼臼毒素改造的依托泊甙，以及风靡世界的紫杉醇等，这表明天然产物仍然是抗肿瘤药物的一个重要来源。
人参是著名的中药，在传统中医药体系中占据了重要的地位。由于其疗效确切，活性多样，一直是研究的热点。近年来，针对人参中主要活性成分人参皂苷进行的研究发现，该类化合物具有良好的抗肿瘤作用，无论是体外细胞试验，还是流行病学调查，结果均表明此类化合物具有抗肿瘤和降低肿瘤风险的活性。值得注意的是，体外试验结果表明，原人参三醇作用优于人参皂苷。但是，原人参三醇属于四环三萜类化合物，缺乏活泼基团，反应位点较少，采用常规化学反应方法难以制备出满足要求的衍生物。
发明内容
本发明的目的是提供一类原人参三醇衍生物及其制备方法。
本发明所提供的原人参三醇衍生物，其结构式为式I，
其中，R1为-OH或H；R2为-CH3或-CH2OH；R3为-CH3或-CH2OH。
更具体地，本发明的原人参三醇衍生物为结构式为式II、式III或式IV的化合物。
(式II)
(式III) (式IV)
本发明原人参三醇衍生物的制备方法，包括如下步骤：1)发酵培养微生物，向培养基中加入原人参三醇，接着进行转化培养，除去菌丝体后得到发酵液，所述微生物为银汉霉(Cunninghamella)，曲霉(Aspergillus)，毛霉(Mucor)，木霉(Trichoderma)，共头霉(Syncephalastrum)，或根霉(Rhizopus)属；2)将所述发酵液经萃取后，蒸干萃取液，得到转化物残渣；3)将所述转化物残渣以硅胶柱纯化，所述硅胶柱纯化采用氯仿-乙酸乙酯系统梯度洗脱，收集合并组分；4)将所述组分用反相高效液相色谱纯化，得到产物。
微生物优选为毛霉(Mucor)或根霉(Rhizopus)属。
其中，步骤1)培养基中原人参三醇的浓度为2-2000μg/mL；步骤3)进行硅胶柱纯化时，氯仿-乙酸乙酯系统的梯度为4∶1至1∶10。
本发明的另一目的是提供本发明原人参三醇衍生物的用途。
本发明发明人通过实验证实，本发明的原人参三醇衍生物具有良好的抗肿瘤活性，可以作为抗肿瘤药物的活性成分。
这些抗肿瘤药物的活性成分可以是选自结构式为式II、式III和式IV的化合物中的一种或几种。
在以原人参三醇衍生物为活性成分的药物中，需要的时候还可以加入一种或多种药学上可接受的载体。所述载体包括药学领域常规的稀释剂、赋形剂、填充剂、粘合剂、湿润剂、崩解剂、吸收促进剂、表面活性剂、吸附载体、润滑剂等，均可以按照药学领域的常规方法制备。
本发明利用微生物转化技术，对原人参三醇成功地进行了结构修饰，获得了多种新型化合物，通过体外抗肿瘤细胞试验证实，这些化合物具有较好的抗肿瘤活性，可以作为抗肿瘤药物的活性成分，具有广泛的用途。
附图说明
图1为转化反应的色谱图
具体实施方式
实施例1、结构式为式II、式III和式IV的化合物的制备
本发明采用微生物转化方法，以原人参三醇为原料，经过发酵、提取、分离等步骤，来制备本发明化合物。具有转化能力的微生物包括银汉霉(Cunninghamella ，曲霉(Aspergillus)，毛霉(Mucor)，木霉(Trichoderma)，共头霉(Syncephalastrum)，或根霉(Rhizopus)属的微生物；其中转化能力较强的是毛霉(Mucor)和根霉(Rhizopus)属的菌株。这些菌株均可以购于中国科学院微生物菌种保藏管理中心(CGMCC)和中国食品发酵研究所工业微生物保藏管理中心(CICC)，于固体斜面培养基上置4℃冰箱内保存。真菌培养选用马铃薯培养基，细菌培养选用LB培养基。
马铃薯培养基的配制(PDA培养基)：取200g去皮马铃薯，切成薄片，放入适量水中，煮沸后80℃保温1h。用双层纱布过滤后取滤液，加入20g葡萄糖，搅拌使葡萄糖完全溶解，以水定容至1000mL。配制固体斜面培养基再在液体培养基中加入3％琼脂。
细菌培养基的制备(LB培养基)：每1000mL液体培养基加入5.0g酵母提取物，10.0g蛋白胨，10.0g NaCl，以水溶解，调pH值至7.0。配制固体斜面培养基再在液体培养基中加入1.5％琼脂。
以刺囊毛霉Mucor spinosus AS 3.3450为例，制备结构式为式II、式III和式IV的化合物过程如下：
1、发酵、转化以及发酵液的萃取
将刺囊毛霉(Mucor spinosus)AS 3.3450接入4个250mL三角瓶(装有100mL马铃薯培养基)中，作为种子液。于摇床上160rpm、25℃下振荡培养24h后，待菌丝生长处于旺盛期，用无菌移液管吸取5mL的种子液，加入16个1000mL摇瓶(装有400mL马铃薯培养基)中。振荡培养1天后，每个摇瓶中加入20mg原人参三醇(0.2mL，100mg/mL MeOH溶液)，共用320mg底物。相同条件下继续转化5天，将发酵液滤除菌丝体，滤液用等体积的乙酸乙酯萃取3次，萃取液减压浓缩蒸干，得到转化物残渣约4g。
2、转化物的硅胶柱纯化
将所得残渣溶于少量甲醇，与4g柱色谱硅胶(200-300目)混合拌样，自然干燥，加至装有70g硅胶(200-300目)的色谱柱中，用氯仿-乙酸乙酯系统梯度洗脱(4∶1-1∶10)，收集洗脱组分，采用TLC分析方法(硅胶G薄层板，氯仿—乙酸乙酯(5∶5)展开，10％硫酸乙醇溶液喷雾，加热显色)将所得到的相似洗脱组分合并。
3、反相高效液相色谱纯化
将合并组分用反相高效液相色谱分析、纯化。具体分析条件为：色谱柱YMC ODS-A5μm，4.6mm I.D×250mm(日本YMC公司)，洗脱系统为乙腈-水梯度洗脱，具体配比为：30分钟内乙腈-水由(30∶70，V/V)变为(100∶0，V/V)，并维持100％的乙腈10min；41分钟再次变为乙腈-水(30∶70，V/V)并维持10min。流速为0.7ml/min。检测波长为203nm，参比波长为360nm，柱温25℃，进样量10μL。转化反应的色谱如图1所示。
制备条件为半制备色谱柱YMC ODS-A 5μm，10mm I.D×250mm(日本YMC公司)，乙腈-水(40∶60v/v)，流速1.0mL/min，检测波长203nm。得到结构式为式II、式III和式IV的化合物等3个转化产物。
式II化合物，12-羰基-15α-羟基-20(S)-原人参三醇[12-oxo-15α-hydroxyl-20(S)-protopanaxatriol]，为白色无定形粉末：
[α]20 D+29.9(c 0.748，MeOH)；
IRνmax(KBr)：3412，2932，1701，1455，1384，1275，1179，1035，985，597cm-1；
HR-FT-ICRMS(m/z)491.3724[M+1]+(calculated for C30H51O5[M+1]+，491.3731)。
式III化合物，12-羰基-26-羟基-20(S)-原人参三醇[12-oxo-26-hydroxyl-20(S)-protopanaxatriol]，为白色无定形粉末：
[α]20 D+50.9(c 0.334，MeOH)；
IR ν max(KBr)：3408，2932，1697，1463，1389，1082，1035，989，928，657，600cm-1；
HR-FT-ICRMS(m/z)491.3731(calculated for C30H51O5[M+1]+，491.3740)。
式IV化合物，12-羰基-27-羟基-20(S)-原人参三醇[12-oxo-27-hydroxyl-20(S)-protopanaxatriol]，白色无定形粉末：
[α]20 D+2.13(c 0.141，MeOH)；
IR νmax(KBr)：3405，2931，2866，1698，1606，1456，1384，1034，600cm-1；
HR-FT-ICRMS(m/z)491.3731[M+1]+(calculated for C30H51O5[M+1]+，491.3740)。
式II化合物的1H-NMR及13C-NMR数据如表1所示。
式III化合物和式IV化合物的1H-NMR及13C-NMR数据如表2所示。
表1.式II化合物的氢谱与碳谱数据(C5D5N)
| 位置 | 式II化合物 | |
| δH | δC | |
| 123456789101112131415161718192021222324252627282930 | 1.430.971.851.843.49(brs)---1.274.462.71(1Hα，dd，J＝3.5，13Hz)2.24(1βH，m)---2.00(1Hα，dd，J＝3.5，12Hz)---2.42(1Hα，dd，J＝3.5，12Hz)2.35---3.45(1H，dd，J＝9.5Hz)---4.88(1Hβ，dd，J＝8.5Hz)2.62(1Hα，m)2.04(1Hβ，m)2.83(1H，td，J＝4，15，9.5Hz)1.46(3H，s)1.05(3H，s)---1.40(3H，s)1.761.802.352.245.22(1H，dd，J＝6.5，7Hz)---1.62(3H，s)1.56(3H，s)1.98(3H，s)1.43(3H，s)1.25(3H，s) | 39.4t28.0t78.1d39.9s61.5d67.7d47.3t42.4s54.7d39.1s40.3t211.3s54.0d56.5s73.1d34.3t40.9d17.5q17.3q73.0s26.1q42.4t23.6t125.7d130.9s25.7q17.6q31.7q16.4q11.4q |
表2.式III化合物和式IV化合物的氢谱与碳谱数据(C5D5N)
| 位置 | 式III化合物 | 位置 | 式IV化合物 | ||
| δH | δC | δH | δC | ||
| 123456789101112131415161718192021222324252627282930 | 0.951.451.821.843.50---1.22(1H，d，J＝10.5Hz)4.44(1H，m)1.94(1H，dd，J＝4，17.5Hz)1.93(1H，dd，J＝5，17.5Hz)---1.88(1H，dd，J＝3.5，11.5Hz)---2.33(2H，m)3.32(1H，d，J＝9.5Hz)---1.891.172.041.882.711.260.98---1.421.801.772.492.375.77(1H，d，J＝7Hz)---4.27(2H，brd)1.811.921.420.88 | 39.4t27.9t78.1d40.0s61.5d67.6d46.7t41.7s54.0d38.9s40.3t211.7s56.2d55.5s31.9t24.5t44.1d17.4q17.3q73.2s26.5q41.8t23.2t125.2d136.2s68.1t13.9q31.8q16.4q17.3q | 123456789101112131415161718192021222324252627282930 | 1.400.891.891.863.49---1.22(1H，d，J＝10.5Hz)4.421.92(1H，dd，J＝4，17.5Hz)1.87(1H，dd，J＝5，17.5Hz)---1.88(1H，dd，J＝3.5，11.5Hz)---2.302.32---3.29(1H，d，J＝9.5Hz)---1.901.202.01.762.681.250.98---1.361.771.802.512.385.42(1H，t，J＝7Hz)---1.984.47(2H，brd)1.961.420.86 | 39.4t27.9t78.1d40.0s61.5d67.6d46.7t42.2s54.0d38.9s40.3t211.8s56.2d55.5s31.9t24.5t44.1d17.4q17.3q73.2s26.5q41.6t23.2t127.5d136.3s21.8q60.8t31.8q16.4q17.3q |
以上结果表明，所得化合物结构正确。
利用前述其他属的微生物，具体如黑曲霉Aspergillus niger AS 3.1858、华根霉Rhizopus chinensis CICC 3043、短刺小克银汉霉Cuninghamella blakesleana AS3.970，均可以采用与上相同的过程来制备化合物II、III、IV和V。
实施例2、本发明化合物的抗肿瘤活性
1、实验材料
仪器与试剂：酶标仪为TECAN多孔分光光度计(U.S.A)；CO2气体培养箱为BB5060型紫外清洁型CO2培养箱(Heraeus Co.)；高速冷冻离心机为TGL-16G高速冷冻离心机(上海科学仪器厂)。所用化学试剂均为分析纯(北京化学试剂厂)；细胞培养基分别购自Sigma Chemical公司(St.Louis，MO，USA)和Hyclone公司(Logan，Utah，USA)
测试用肿瘤细胞株：HL-60，人白血病细胞(human leukemia cells)，购于中国医学科学院肿瘤研究所。
测试样品：原人参三醇(PT)及实施例1所合成得到的化合物II-IV，纯度在90％以上；同时，选取顺铂为阳性对照药物，各化合物均以DMSO溶解后稀释。
2、实验方法
采用MTT法测定各受试化合物对肿瘤细胞株的半数抑制率IC50值：取对数生长期的肿瘤细胞，用含10％小牛血清的RPM1640培养液配成2×104的细胞悬液，接种于96孔培养板中，在37℃、5％CO2、95％湿度条件下培养24h后，加入不同浓度的受试样品，使终浓度为0.1-100μM，再继续培养72h。按MTT法于酶标仪上570nm测定吸收值。每个浓度设三个平行孔。
3、实验结果
根据MTT法测试结果，计算原人参三醇(PT)及本发明化合物II-IV对肿瘤细胞的IC50值，结果如表3所示。结果表明，本发明化合物II-IV具有良好的抗肿瘤活性，可以作为抗肿瘤药物的活性成分。
表3.测试样品体外细胞毒活性筛选结果
| 化合物 | 化合物对HL-60的IC50(μg/mL) |
| 顺铂PT化合物II化合物III化合物IV | 0.077.607.355.297.98 |
Claims (10)
1、具有式I结构的原人参三醇衍生物，
其中，R1为-OH或H；R2为-CH3或-CH2OH；R3为-CH3或-CH2OH。
2、根据权利要求1所述的原人参三醇衍生物，其特征在于：所述原人参三醇衍生物为结构式为式II、式III或式IV的化合物。
(式II)
(式III) (式IV)
3、权利要求1所述原人参三醇衍生物的制备方法，包括如下步骤：1)发酵培养微生物，向培养基中加入原人参三醇，接着进行转化培养，除去菌丝体后得到发酵液，所述微生物为银汉霉，曲霉，毛霉，木霉，共头霉，或根霉属的菌株；2)将所述发酵液经萃取后，蒸干萃取液，得到转化物残渣；3)将所述转化物残渣以硅胶柱纯化，所述硅胶柱纯化采用氯仿—乙酸乙酯系统梯度洗脱，收集合并组分；4)将所述组分用反相高效液相色谱纯化，得到产物。
4、根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述原人参三醇衍生物为结构式为式II、式III或式IV的化合物。
5、根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于：所述微生物为毛霉或根霉属的菌株。
6、根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：步骤1)所述培养基中原人参三醇的浓度为2-2000μg/mL。
7、根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：步骤3)所述氯仿—乙酸乙酯系统的梯度为4∶1至1∶10。
8、以权利要求1所述原人参三醇衍生物为活性成分的抗肿瘤药物。
9、根据权利要求8所述的抗肿瘤药物，其特征在于：所述活性成分选自结构式为式II、式III和式IV的化合物中的一种或几种。
10、权利要求1所述原人参三醇衍生物在制备抗肿瘤药物中的应用。
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