化學(xué)合成喜樹堿

1、化學(xué)合成喜樹堿關(guān)鍵詞：喜樹堿; 縮合劑; ?；磻?yīng);喜樹堿 (Camptothecin, CPT) 是從我國特有植物喜樹中提取得到的生物堿。喜樹堿具有較強的抗腫瘤活性, 對多種實體腫瘤以及白血病具有明顯的抑制作用。喜樹堿的構(gòu)效關(guān)系研究證明, 喜樹堿E環(huán)結(jié)構(gòu)中閉合的α-羥基內(nèi)酯環(huán)是抗腫瘤活性的必需結(jié)構(gòu), 但由于α-羥基內(nèi)酯環(huán)在人體的生理環(huán)境內(nèi)易水解開環(huán)形成羧酸鹽, 這種開環(huán)形式與人血清蛋白結(jié)合就使喜樹堿喪失了抗腫瘤活性。喜樹堿E環(huán)的修飾主要目的是抑制內(nèi)酯的水解, 從而提高E環(huán)的穩(wěn)定性1。基于利用藥物傳遞系統(tǒng)的專一性和靶向性, 將藥物分子輸送至特定的細(xì)胞的設(shè)計思路, Hen

2、ne等人設(shè)計并合成了以葉酸為受體的小分子藥物組合物2, 利用二硫鍵、酰胺鍵和碳酸酯鍵將葉酸、單分散PEG和喜樹堿連接到一個分子中, 取得了較好的抗腫瘤效果。為了克服喜樹堿的毒副作用和低水溶性, Borrelli等人3通過二硫鍵將Squalene連接到喜樹堿分子結(jié)構(gòu)中, 合成了在水溶液中能夠形成自主腫瘤裝納米粒, 進(jìn)入細(xì)胞后能夠釋放出藥物的喜樹堿前藥分子, 抗腫瘤活性增強約10倍。因此, 在喜樹堿的E環(huán)引入二硫鍵即可保護α-羥基內(nèi)酯環(huán)又可增強其靶向性。本文以喜樹堿 (CPT) 為原料, 與3, 3 -二硫代二丙酸在縮合劑的作用下, 發(fā)生部分O-?；磻?yīng), 合成了喜樹堿-20-O- (

3、3, 3 -二硫代二丙酰) 單酯, 研究其可行性及合適的反應(yīng)條件, 為其工業(yè)化應(yīng)用提供理論和實驗依據(jù)。1 、實驗部分1.1 、試劑與儀器喜樹堿 (97%, 西亞試劑) 3, 3 -二硫代二丙酸 (98%, 麥克林試劑) 、N, N -二環(huán)己基碳酰亞胺 (DCC) 、1-乙基- (3-二甲基氨基丙基) 碳酰二亞胺鹽酸鹽 (EDCI) 、DMAP、DMF、二氯乙烷、二氯甲烷、甲醇等均為分析純試劑。Bruker AVANCE-300MHz核磁共振儀, KH-2100法定型雙波長薄層色譜掃描儀;硅膠H-CMC-Na薄層板。1.2、 產(chǎn)品制備將2.1克 (0.01摩爾) 3, 3 -二硫代二丙酸溶于50

4、毫升DMF中, 依次加入1克二甲氨基吡啶、3.5克 (0.01摩爾) 喜樹堿、3克N, N -二環(huán)己基碳酰亞胺 (DCC) , 在室溫下攪拌12小時, 向反應(yīng)液中加入500毫升冰水, 靜止過夜, 過濾, 水洗, 將濾餅用硅膠柱層析 (二氯甲烷:甲醇=20:1) , 得淺黃色喜樹堿-20-O- (3, 3 -二硫代二丙酰) 單酯。結(jié)構(gòu)鑒定:1HNMR (300MHz, DMSO-d6, ppm) :δ0.96 (3H, t, H-19) , 2.10 (2H, m, H-18) , 2.58-2.72 (4H, m, -OOCCH2CH2S-) , 2.87-2.99 (4H, m,

5、 -OOCCH2CH2S-) , 5.11 (2H, s, H-5) , 5.50 (2H, s, H-17) , 6.89 (1H, d, N-H) , 7.14 (H, s, H-14) , 7.72 (1H, q, H-10) , 7.87 (H, t, H-11) , 8.00 (1H, d, H-12) , 8.14 (1H, d, H-9) , 8.42 (1H, t, N-H) , 8.65 (1H, s, H-7) 。確定產(chǎn)品為喜樹堿-20-O- (3, 3 -二硫代二丙酰) 單酯。1.3 、合成條件優(yōu)化將0.21克 (0.001摩爾) 3, 3 -二硫代二丙酸溶于100毫升二

6、氯乙烷中, 依次加入0.1克二甲氨基吡啶、0.35克 (0.001摩爾) 喜樹堿、一定量的縮合劑, 攪拌反應(yīng), 每2小時取樣, 利用TLCS法4測定反應(yīng)液中喜樹堿的含量并計算喜樹堿的轉(zhuǎn)化率。薄層條件如下:硅膠H-CMC-Na薄層板, 展開劑:二氯甲烷-甲醇 (201, V/V) , 喜樹堿Rf值0.45、喜樹堿-20-O- (3, 3 -二硫代二丙酰) 單酯Rf值0.20, 單波長線性掃描, λs:360 nm。2 、結(jié)果與討論2.1、 縮合劑的選擇羧酸能夠與醇發(fā)生O-?；磻?yīng)生成酯, 由于喜樹堿α-羥基內(nèi)酯環(huán)為叔醇, 且3, 3 -二硫代二丙酸的酰化能力較弱, 所以

7、喜樹堿 (CPT) 與3, 3 -二硫代二丙酸必須在縮合劑的作用下, 才能發(fā)生部分O-酰化反應(yīng)。目前, 常用的縮合劑主要有三種:二環(huán)己基碳二亞胺 (DCC) 、二異丙基碳二亞胺 (DIC) 和1- (3-二甲胺基丙基) -3-乙基碳二亞胺 (EDCI) 。DCC是使用頻率最高的縮合劑, 廉價, 固體狀, 方便實用。但是, 反應(yīng)中生成的副產(chǎn)物DCU難于除去。DIC性質(zhì)與DCC類似, 室溫下為液態(tài)。EDCI副產(chǎn)物可以溶于水, 所以可以很容易被除去, 這是其最大的一個優(yōu)點。因此常應(yīng)用于醫(yī)藥品的工業(yè)合成中, 但是價格比DCC要昂貴。本文分別選用DCC和EDCI做縮合劑, 進(jìn)行比較研究。2.2 、反應(yīng)時

8、間對喜樹堿轉(zhuǎn)化率的影響分別以DCC和EDCI做縮合劑, 以DMAP為縮合活化劑, 在室溫下攪拌反應(yīng), 每2小時取樣, 檢測, 考察酰化反應(yīng)時間對喜樹堿轉(zhuǎn)化率的影響, 實驗結(jié)果 (見圖1) 表明, 隨?；瘯r間的延長, 喜樹堿的轉(zhuǎn)化率增加, DCC為縮合劑, 反應(yīng)時間8小時左右喜樹堿基本反應(yīng)完全, 而EDCI為縮合劑則需14小時, 可見對于喜樹堿-20-O- (3, 3 -二硫代二丙酰) 單酯的合成, DCC的催化活性較高。另外, 隨著反應(yīng)時間的延長, 副產(chǎn)物也隨之增加, 故反應(yīng)時間不宜過長。2.3、 反應(yīng)溫度對喜樹堿轉(zhuǎn)化率的影響分別以DCC和EDCI做縮合劑, 以DMAP為縮合活化劑, 在不同溫

9、度下攪拌反應(yīng)4小時, 取樣, 檢測, 考察?；磻?yīng)溫度對喜樹堿轉(zhuǎn)化率的影響, 實驗結(jié)果 (見圖2) 表明, DCC為縮合劑, 反應(yīng)溫度升高, 喜樹堿轉(zhuǎn)化率增加, 但增幅不顯著, 但通過薄層色譜檢測, 發(fā)現(xiàn)隨著反應(yīng)溫度升高, 有較多副產(chǎn)物的生成。EDCI為縮合劑, 反應(yīng)溫度升高, 喜樹堿的轉(zhuǎn)化率先增加后降低, 這可能是EDCI在較高溫度下發(fā)生分解反應(yīng), 失去了催化縮合功能?？紤]到成本和后處理的難度, 選定喜樹堿-20-O- (3, 3 -二硫代二丙酰) 單酯的合成條件為EDCI為縮合劑, 室溫下攪拌反應(yīng)12小時, 經(jīng)柱層析純化, 產(chǎn)品收率可達(dá)62%。3、 結(jié)論為提高喜樹堿E環(huán)的穩(wěn)定性, 以喜樹堿

10、為原料, 與3, 3 -二硫代二丙酸在縮合劑EDCI的作用下, 以DMAP為縮合活化劑, 室溫下攪拌反應(yīng)12小時, 經(jīng)柱層析純化, 得喜樹堿-20-O- (3, 3 -二硫代二丙酰) 單酯, 產(chǎn)品收率可達(dá)62%。該方法用于制備喜樹堿-20-O- (3, 3 -二硫代二丙酰) 單酯, 反應(yīng)條件簡單, 產(chǎn)品純化容易, 具有較好的實際應(yīng)用價值。圖2 反應(yīng)溫度對喜樹堿轉(zhuǎn)化率的影響圖1 反應(yīng)時間對喜樹堿轉(zhuǎn)化率的影響參考文獻(xiàn)1張磊, 張澤國, 王京.喜樹堿衍生物的抗腫瘤研究進(jìn)展J.天然產(chǎn)物研究與開發(fā), 2016, 28:1830-1837.2Henne WA, et al. Synthesis and activity of a folate targetedmonodisperse PEG camptothecin conjugateJ.Bioorg MedChem Lett, 2013, 23:5810-5813.3Borrelli S, et al. New class of squalene-based releasablenanoas