常山堿提取及其衍生物化學(xué)合成研究進(jìn)展

郭志廷，王　玲，梁劍平

（中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院蘭州畜牧與獸藥研究所，農(nóng)業(yè)部獸用藥物創(chuàng)制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅省新獸藥工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅蘭州730050）

常山堿提取及其衍生物化學(xué)合成研究進(jìn)展

郭志廷，王玲，梁劍平

（中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院蘭州畜牧與獸藥研究所，農(nóng)業(yè)部獸用藥物創(chuàng)制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅省新獸藥工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅蘭州730050）

本文對(duì)中藥常山堿的提取工藝及其衍生物的化學(xué)合成進(jìn)行綜述，旨在為今后常山堿及其衍生物的生物學(xué)活性研究和新藥研發(fā)奠定基礎(chǔ)。

常山堿；衍生物；提?。换瘜W(xué)合成

雞球蟲(chóng)病是一種全球流行、無(wú)季節(jié)性、高發(fā)病率和高死亡率的腸道寄生性原蟲(chóng)?。?］。目前，本病主要依靠化學(xué)藥物進(jìn)行防治，隨著化藥耐藥性和藥物殘留的日趨嚴(yán)重，迫切需要研發(fā)安全高效、綠色環(huán)保的新型抗球蟲(chóng)藥物。研究表明，常山堿是常山中的有效抗球蟲(chóng)成分，以常山堿為先導(dǎo)化合物，化學(xué)家合成出一系列高效抗球蟲(chóng)衍生物，如常山酮［2-4］。常山堿是一種新型的ATP依賴(lài)性抑制劑，其同時(shí)占據(jù)兩個(gè)不同的底物結(jié)合位點(diǎn)，這種雙位模靶標(biāo)結(jié)構(gòu)增加了底物的定向捕獲能力，常山堿這種定向捕獲作用可能也適用于人類(lèi)其他tRNA合成酶。這一重大發(fā)現(xiàn)揭示了常山堿及其衍生物發(fā)揮抗球蟲(chóng)、抗瘧疾等生物學(xué)功效的可能作用機(jī)理，試驗(yàn)結(jié)果于2013年在Nature上發(fā)表［5］。本文綜述了常山堿的提取工藝和相關(guān)衍生物的化學(xué)合成，旨在為今后常山堿防治雞球蟲(chóng)病和相關(guān)生物學(xué)活性的研究奠定基礎(chǔ)。

1　常山堿提取工藝

常山堿的提取主要是回流提取，所用溶劑為甲醇、乙醇、氯仿等。常山藥材10kg，粉碎后用70%乙醇加熱回流3次，每次3h，過(guò)濾，合并濾液，回收溶劑至無(wú)醇味，水液用濃氨水調(diào)pH值至10，三氯甲烷萃取，回收三氯甲烷得浸膏106.5g；經(jīng)硅膠柱色譜，三氯甲烷-甲醇梯度洗脫得到5個(gè)部分。再經(jīng)硅膠、凝膠柱色譜反復(fù)分離純化，得到5個(gè)化合物，其中化合物1和2分別是常山堿甲和乙［6］。海州常山葉10kg，用95%乙醇回流提取2次，每次2h，濾過(guò)，減壓回收乙醇得浸膏1100g，用溫?zé)岬?0%乙醇-水溶解浸膏，分別用石油醚、乙酸乙酯、正丁醇萃取和梯度洗脫，得9個(gè)化合物，其中化合物1和2分別是常山堿甲和乙［7］。

隨著現(xiàn)代提取分離技術(shù)的推廣和相關(guān)提取設(shè)備的出現(xiàn)，超聲波提取成為可能。用常山植物的烘干青葉或常山根粉末200g加入水20－40升，用濃鹽酸調(diào)整pH值1.5－2.0，回流3h然后過(guò)濾，殘?jiān)儆猛ㄌ崛?次，合并濾液真空濃縮至1升，調(diào)整pH值8.5，用硫酸銨飽和然后用5升丙酮提取3次，丙酮液用真空濃縮，殘留水溶液用氯化鈉飽和，調(diào)整pH值8.5，然后用氯仿提取用硫酸中和，用含有20%五氧化磷溶液沉淀，沉淀溶于丙酮水溶液內(nèi)（1：1），在低溫（2℃）及pH值10.5用氫氧化鋇分解，繼用真空濃縮加氯化鈉飽和用氯仿提取，得到常山堿?；蛘叱Ｉ?kg與含有加入160毫升濃鹽酸的甲醇16升回流8小時(shí)，殘?jiān)猛ㄔ偬崛∫淮?，合并濾液用真空蒸餾除去溶劑，殘留物用500毫升水提取，調(diào)整pH為1，用氯仿沖洗，用氯化鈉飽和所得酸性液，調(diào)整pH值為8.5再用氯仿提取，得到常山堿［8］。

采用稀鹽酸溶劑和超聲提取的組合方法從中藥常山中分離常山堿，用紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)測(cè)定常山堿含量；以浸膏重量和常山堿含量作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，應(yīng)用正交設(shè)計(jì)法考察提取溫度、料液比和提取時(shí)間三個(gè)因素對(duì)常山堿提取率的影響。結(jié)果表明，常山堿超聲提取最佳工藝∶提取溫度50℃，料液比1∶5，提取時(shí)間1h；在此條件下，浸膏重量為0.513g，其中常山堿含量為0.453%，同比常山飲片中常山堿含量提高了40倍以上；三個(gè)因素對(duì)常山堿提取率的影響∶提取溫度＞料液比＞提取時(shí)間。說(shuō)明常山堿采用超聲提取工藝切實(shí)可行，具有省時(shí)、操作簡(jiǎn)便和提取率高等優(yōu)點(diǎn)［9］。

另外，還有將稀鹽酸和乙醇組合的提取方法。新鮮常山葉干燥后（12kg），在室溫下用85%乙醇提取，提取物真空濃縮，濃縮液用2%鹽酸酸化、過(guò)濾、然后用氯仿萃取3次。回收氯仿，剩余水液用50%氨水堿化，再用氯仿提取3次，合并萃取液，回收氯仿，減壓蒸干。得到黃色干浸膏，48.68 g。浸膏用一系列的乙醇和氯仿混合液梯度洗脫，得到常山堿乙和常山堿甲分別為7.24g和40mg。

2　衍生物化學(xué)合成

由于常山堿具有高效抗球蟲(chóng)活性，引起化學(xué)家的廣泛興趣，新的合成路線不斷被報(bào)道。由簡(jiǎn)便的原料和優(yōu)化的合成路線來(lái)獲得高收率的產(chǎn)物，對(duì)工業(yè)化生產(chǎn)具有重要意義。目前常山堿合成重點(diǎn)主要在如何高效構(gòu)建哌啶環(huán)上，采用鄰氨基苯甲酸與甲酰胺縮合法得到了常山堿A片段4 （3H）喹唑啉酮，收率73.0%。以3-羥基吡啶為原料，經(jīng)過(guò)胺基保護(hù)、烯丙基化、還原、保護(hù)基替換、Claisen重排得到N-Cbz-2-烯丙基-3-哌啶酮，然后經(jīng)還原、溴化得到了常山堿B片段N-Cbz-2-溴甲基-3，2-b］哌啶并呋喃中間體，總收率22.5%。另有學(xué)者通過(guò)模擬常山堿的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)并合成2個(gè)新的N-（2-氨基苯基）-2-喹唑啉酮乙酰胺鹽酸鹽類(lèi)抗球蟲(chóng)化合物，新的目標(biāo)物具有合成路線簡(jiǎn)單、產(chǎn)率高、原料易得等優(yōu)點(diǎn)［16］。

法國(guó)Roussel-Uclaf公司于上世紀(jì)70年代通過(guò)對(duì)常山堿結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，開(kāi)發(fā)生產(chǎn)出一個(gè)廣譜高效抗雞球蟲(chóng)病藥物常山酮，具有抗雞球蟲(chóng)效果好，耐藥性小等特點(diǎn)。然而，常山酮由于其合成路線比較復(fù)雜，導(dǎo)致其生產(chǎn)成本高，價(jià)格昂貴，使其應(yīng)用受到了很大限制。通過(guò)對(duì)常山堿結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，合成出8個(gè)含甲氧基的新的常山堿類(lèi)似物，并通過(guò)生物活性實(shí)驗(yàn)證實(shí)其具有很好的抗雞球蟲(chóng)活性。另有文獻(xiàn)報(bào)道，常山堿的抗蟲(chóng)活性，主要是由于分子中的羰基與六氫吡啶環(huán)上的羥基容易與瘧原蟲(chóng)內(nèi)微量金屬形成鰲合物的結(jié)果，因此，模擬常山堿結(jié)構(gòu)，保留了其分子結(jié)構(gòu)中的喹唑啉酮和六氫吡啶環(huán)上的羥基，合成了9個(gè)新的常山堿類(lèi)似物，本方法具有合成路線短，生產(chǎn)成本較低的優(yōu)點(diǎn)，所得化合物具有進(jìn)一步開(kāi)發(fā)成為新型抗球蟲(chóng)藥物的可能。

3　小結(jié)

目前，國(guó)內(nèi)外關(guān)于常山堿提取及其衍生物化學(xué)合成絕大多數(shù)近停留在實(shí)驗(yàn)室階段。今后為了常山堿及其衍生物的生物學(xué)活性研究和新藥研發(fā)之需要，筆者建議∶以常山堿甲和乙為先導(dǎo)化合物，合成活性更高、毒性更低的新型抗球蟲(chóng)、抗瘧疾化合物；將常山堿研制成新型的抗球蟲(chóng)藥物，用于防治雞球蟲(chóng)??；開(kāi)展常山堿及其衍生物相關(guān)生物學(xué)活性作用機(jī)理的研究，對(duì)于新藥研發(fā)和指導(dǎo)臨床用藥意義重大。

［1］林雨鑫，孫明明，戴國(guó)俊，等.雞抗球蟲(chóng)病的研究進(jìn)展［J］.中國(guó)畜牧獸醫(yī)，2014，41（8）∶210-213.

［2］周新銳，田志英，古少鵬，等.中草藥在雞球蟲(chóng)病中的應(yīng)用研究進(jìn)展［J］.中獸醫(yī)學(xué)雜志，2010，1：54－57.

［3］林青，李林海，周宏超，等.中藥復(fù)方制劑預(yù)防雞巨型艾美耳球蟲(chóng)感染的效果觀察［J］.中國(guó)獸醫(yī)學(xué)報(bào)，2011，31（2）∶194-197.

［4］KirandeepKaur，MeenakshiJain，TarandeepKaur，etal. Antimalarialsfromnature［J］.Bioorganic&Medicinal Chemistry，2009，17∶3229－3256.

［5］HuihaoZhou，LitaoSun，Xiang-LeiYang，etal. ATP-DirectedCaptureofBioactiveHerbal-Based MedicineonHumantRNASynthetase［J］.Nature，2013，494（7435）：121－124.

［6］張雅，李春，雷國(guó)蓮.常山化學(xué)成分研究［J］.中國(guó)實(shí)驗(yàn)方劑學(xué)雜志，2010，16（5）∶40－41.

［7］胡海軍，劉青，楊穎博，等.海州常山葉化學(xué)成分研究［J］.2014，37（9）：1591－1594.

［8］見(jiàn)百熙.抗瘧劑常山堿的提取與合成［J］.1953，5∶202－203.

［9］郭志廷，李春，梁劍平，等.中藥常山中常山堿超聲提取工藝研究［J］.動(dòng)物醫(yī)學(xué)進(jìn)展，2014，35（11）∶53－55.

S859.7

B

1003-8655（2016）04-0092-02

2016-02-23

∶中央級(jí)公益性科研院所專(zhuān)項(xiàng)資金項(xiàng)目（1610322011004）和橫向委托項(xiàng)目（2015－007）

∶郭志廷（1979－），內(nèi)蒙古人，助理研究員，碩士，主要從事中藥免疫學(xué)和藥理學(xué)研究。