黃皮酰胺及其衍生物合成進(jìn)展

薛建軍

(濟(jì)寧醫(yī)學(xué)院基礎(chǔ)學(xué)院，山東 濟(jì)寧 272067)

天然產(chǎn)物一直是藥物發(fā)現(xiàn)的重要來源，據(jù)統(tǒng)計(jì)，在1980年1月到2010年12月發(fā)現(xiàn)的1073個(gè)新化學(xué)實(shí)體(new chemical entites，NCEs)中，64%直接或間接來源于天然產(chǎn)物[1]。我國有豐富的天然動(dòng)植物資源和長(zhǎng)達(dá)數(shù)千年的中藥歷史，這是祖先留給我們的寶藏，因此運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)方法對(duì)傳統(tǒng)的中草藥進(jìn)行發(fā)掘和深入研究具有重大的歷史和現(xiàn)實(shí)意義。

黃皮[Clausena lansium (Lour) skeel]是一種廣泛分布于我國南方的一種常綠喬木，蕓香科黃皮屬。民間用其葉煮水治療疥癲、消風(fēng)腫等?！侗静萸笤酚涊d黃皮葉具有“解穢除垢、退黃腫”的功效。20世紀(jì)80年代，研究人員從中分離了5種具有不同骨架的7個(gè)化合物[2]，藥理實(shí)驗(yàn)表明7個(gè)化合物都有不同程度的保肝作用，從而驗(yàn)證了古籍的記載。此后進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)上述7個(gè)天然產(chǎn)物之一的黃皮酰胺(Clausenamide, 圖1)具有良好的促智作用，(-)-黃皮酰胺為促智作用的活性成分，并能拮抗A 毒性引起的神經(jīng)細(xì)胞凋亡，有可能進(jìn)一步開發(fā)出治療老年癡呆癥的新藥[3-6]。為了給深入的藥學(xué)研究提供樣品，圍繞著黃皮酰胺及其衍生物，展開了大量的合成工作。

3S,4R,5R,6S

圖1 (-)-黃皮酰胺1

首先最早的全合成以肉桂酸乙酯和乙酰氨基丙二酸二乙酯為原料9步合成了外消旋黃皮酰胺，收率6.6%；并以(S)-2,5-Dimethoxy-3-isopropyl- 3,6-dihydropyranzine為手性源合成了(+)-黃皮酰胺2 (圖2)[7]。該路線采用經(jīng)典反應(yīng)，可靠易于操作，原料廉價(jià)易得可以大量提供消旋體供研究使用。但是手性原料昂貴，不利于提供光活體樣品。

圖2 首次全合成黃皮酰胺及(+)-黃皮酰胺

其后根據(jù)黃皮葉中得到的一系列酰胺類化合物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，推測(cè)了其生源關(guān)系，從而提出了一條仿生合成路線，經(jīng)突破Baldwin規(guī)則的關(guān)鍵環(huán)合反應(yīng)，經(jīng)5步反應(yīng)高效能的合成了外消旋黃皮酰胺[8]，并用廉價(jià)的手性試劑拆分法對(duì)(+)-黃皮酰胺酮進(jìn)行拆分，合成了光學(xué)純的(+)-黃皮酰胺和(-)-黃皮酰胺。又分別研究了不對(duì)稱Sharpless不對(duì)稱環(huán)氧化和不對(duì)稱Darzen's反應(yīng)合成了(-)-黃皮酰胺(圖3)。近年來又出現(xiàn)了有機(jī)催化氧化合成苯基環(huán)氧丙酸酯[9]及以光學(xué)純 (R,E)-1,3-二苯基烯丙醇直接合成合成黃皮酰胺的新方法[10]。

圖3 黃皮酰胺的仿生合成及不對(duì)稱合成

為了深入全面的研究其構(gòu)效關(guān)系，闡明其“藥效團(tuán)”，從而為結(jié)構(gòu)改造和尋找更有效的促智藥物以及分子作用機(jī)制的研究打下基礎(chǔ)，又展開了一系列衍生物的合成工作。黃皮酰胺是一個(gè)有4個(gè)手性中心，5個(gè)取代基的內(nèi)酰胺骨架化合物，其衍生物的合成分兩個(gè)方向進(jìn)行。首先，保留分子取代基不變，僅改變其立體構(gòu)型，合成了理論上應(yīng)該存在的全部16個(gè)光活立體異構(gòu)體(圖4)并進(jìn)行了生物活性測(cè)試[11-13]。

1 (-)-3S, 4R, 5R, 6S2 (+)-3R, 4S, 5S, 6R clausenamide 黃皮酰胺3 (-)-3S,4R, 5S, 6R4 (+)-3R,4S,5R, 6S neoclausenamide新黃皮酰胺5 (-)-3S,4R,5R,6R6 (+)-3R,4S,5S,6S epiclausenamide表黃皮酰胺7 (-)-3R,4R,5R,6S8 (+)-3S, 4S,5S,6R cisclausenamide順黃皮酰胺9 (-)-3S,4S,5R,6S10 (+)-3R,4R,5S,6R cisneoclausenamide順新黃皮酰胺11 (-)-3R,4R,5R,6R12 (+)-3S,4S,5S,6S cisepiclausenamide順表黃皮酰胺13 (-)-3S,4R,5S,6S14 (+)-3R,4S,5R, 6R epineoclausenamide表新黃皮酰胺15 (-)-3S,4S,5R,6R16 (+)-3R,4R,5S,6S csiepineoclausenamide順表新黃皮酰胺

圖 4 黃皮酰胺的16個(gè)立體異構(gòu)體

整個(gè)合成工作中，(+)、(-)黃皮酰胺和(+)、(-)新黃皮酰胺已經(jīng)在黃皮酰胺仿生合成和拆分的工作中完成。其余合成工作以已經(jīng)可以大量供應(yīng)的光活黃皮酰胺或新黃皮酰胺及其中間體進(jìn)行為原料進(jìn)行。

以新黃皮酰胺酮為原料，采用不同的反應(yīng)條件，控制反應(yīng)的立體選擇性獲得新黃皮酰胺和表新黃皮酰胺(圖5)。

圖5 新黃皮酰胺和表新黃皮酰胺的合成

以新黃皮酰胺酮為原料，經(jīng)反轉(zhuǎn)C4構(gòu)型，還原得到順黃皮酰胺；反轉(zhuǎn)C4構(gòu)型，再反轉(zhuǎn)C5構(gòu)型，還原得順新黃皮酰胺和順表新黃皮酰胺(圖6)。

圖6 順新黃皮酰胺和順表新黃皮酰胺的合成

以表新黃皮酰胺為起始原料，經(jīng)過選擇性保護(hù)C6羥基，反轉(zhuǎn)C4構(gòu)型得到順表黃皮酰胺；繼續(xù)反轉(zhuǎn)C3構(gòu)型得到表黃皮酰胺(圖7)。

圖7 順表新英皮酰胺和表黃皮酰胺的合成

另一方面，程序結(jié)構(gòu)剖裂(Programmed structure disection)策略，保留黃皮酰胺的絕對(duì)構(gòu)型和五元內(nèi)酰胺骨架不變的前提下，設(shè)計(jì)并合成一系列比(-)-黃皮酰胺少一個(gè)取代基的化合物(圖8)，以期通過藥理活性測(cè)試了解黃皮酰胺各取代基對(duì)活性貢獻(xiàn)的完整信息[14-15]。此外進(jìn)行了N-衍生物及代謝產(chǎn)物的合成等其他合成工作[16]。

圖8 黃皮酰胺的簡(jiǎn)化衍生物

以黃皮酰胺為起始原料，經(jīng)過選擇性甲基化的(-)-3-甲基黃皮酰胺17，選擇性保3-羥基經(jīng)甲基化脫保護(hù)得到(-)-6-甲基黃皮酰胺18。經(jīng)選擇性保護(hù)3-羥基的黃皮酰胺經(jīng)氧化-還原脫除(-)-6-羥基得6-去羥基黃皮酰胺19 (圖9)。

圖9 (-)-羥基甲基化衍生物和(-)-6-去羥基黃皮酰胺的合成

6-選擇性保護(hù)的(-)-黃皮酰胺經(jīng)自由基反應(yīng)脫除3-羥基得到(-)-3-去羥基黃皮酰胺20(圖10)。

圖10 (-)-3-去羥基黃皮酰胺的合成

借鑒首次全合成黃皮酰胺的方法，經(jīng)過拆分得到(-)-6-去苯基黃皮酰胺21(圖11)。

圖11 (-)-6-去苯基黃皮酰胺的合成

以光活的(-)-焦谷氨酸為原料，經(jīng)過7步反應(yīng)得到(-)-4-去苯基黃皮酰胺22 (圖12)。

圖12 (-)-4-去苯基黃皮酰胺的合成

目前，(-)-黃皮酰胺已經(jīng)作為抗阿爾茨海默病藥物進(jìn)入臨床試驗(yàn)，但是，其深入的作用分子機(jī)制仍然不清楚，有待于進(jìn)一步的探索。以上所進(jìn)行的合成產(chǎn)物正在進(jìn)行生物活性測(cè)試，并進(jìn)一步的深入研究。

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