穿心蓮內(nèi)酯衍生物的合成及活性研究進展

劉天福，杜梟年，張義福，張 建,2*

1甘肅中醫(yī)藥大學(xué) 藥學(xué)院；2甘肅省高校中(藏)藥化學(xué)與質(zhì)量研究省級重點實驗室，蘭州 730000

傳統(tǒng)中藥穿心蓮(Andrograppaniculata(Burm.F) Nees)為爵床科植物，歸心、肺、大腸、膀胱經(jīng)，味苦且性寒。具有清熱解毒、涼血消癰等功效[1]。穿心蓮內(nèi)酯(andrographolide，分子式C20H30O5，結(jié)構(gòu)見圖1)，為白色方棱形結(jié)晶，是藥用植物穿心蓮的主要提取物。研究表明，穿心蓮內(nèi)酯具有廣泛的生物活性，如抗感染[2]、保肝利膽[3]、抗癌[4]、抗炎[5]、抗菌[6]、抗瘧[7]、免疫調(diào)節(jié)[8]、抗心腦血管疾病[9]、抗病毒[10]等，臨床應(yīng)用廣泛且效果顯著。據(jù)文獻報道，Boorsma小組首次從穿心蓮中分離出一種無色晶體，后經(jīng)Gorter小組結(jié)構(gòu)鑒定為內(nèi)酯類化合物，于是被命名為andrographolide[11]。現(xiàn)代穿心蓮內(nèi)酯提取工藝多采用超聲提取法[12]。Gao[13]于2011年通過仿生多烯環(huán)化，首次完成了穿心蓮內(nèi)酯的不對稱全合成。穿心蓮內(nèi)酯是雙環(huán)二萜內(nèi)酯類化合物，為反式稠環(huán)半日花烷骨架，由兩個椅式構(gòu)象的稠合六元環(huán)與五元內(nèi)酯環(huán)構(gòu)成，并有C-3位仲羥基、C-19位伯羥基和C-14位烯丙位仲羥基，兩個環(huán)外雙鍵，這些基團為穿心蓮內(nèi)酯結(jié)構(gòu)的修飾帶來了很多的活性位點。由于穿心蓮內(nèi)酯存在水溶性差，體內(nèi)穩(wěn)定性差等缺點，致使其體內(nèi)生物利用率低，臨床使用受到一定的限制，且目前在臨床上主要用于抗炎?；诖┬纳弮?nèi)酯本身的性質(zhì)缺陷和其相對活潑的結(jié)構(gòu)特性，近年來研究者做了大量的結(jié)構(gòu)修飾和活性篩選工作，以期發(fā)現(xiàn)更有效的候選藥物。本文主要從抗腫瘤、抗炎、抗菌和抗病毒四個方面來介紹穿心蓮內(nèi)酯衍生物的合成以及其活性研究進展。

圖1 穿心蓮內(nèi)酯化學(xué)結(jié)構(gòu)Fig.1 The chemical structure of andrographolide

1 穿心蓮內(nèi)酯衍生物的合成及活性研究

1.1 抗腫瘤活性

2005年，Xu等[14]以穿心蓮內(nèi)酯(1)為原料，和硝基甲烷首先發(fā)生Michael加成反應(yīng)，然后鐵粉/醋酸還原硝基成氨基，再乙?；詈髮αu基進行酯化合成得到10個N-乙?；?12-氨基亞甲基-14-脫氧穿心蓮內(nèi)酯衍生物(2a～2j)，合成路線見圖2。通過篩選發(fā)現(xiàn)化合物2c對SMMC-7721(人肝癌細胞)具有較強的抑制活性。同年，Xu等[15]再次利用Michael加成反應(yīng)、酯化反應(yīng)，合成了16個新的穿心蓮內(nèi)酯硝甲基衍生物(3a～3p)，合成路線見圖3。通過建立體外細胞模型，篩選后發(fā)現(xiàn)化合物3a～3c、3f～3i、3k～3n、3p對BGC-823(人胃癌細胞)的抗腫瘤活性優(yōu)于穿心蓮內(nèi)酯，其中化合物3n活性最強。3e、3f、3p對SMMC-7721(人肝癌細胞)的抗腫瘤活性優(yōu)于穿心蓮內(nèi)酯，其中化合物3e活性最強?；衔?a～3p對SGC-7901(人胃腺癌細胞)的抗腫瘤活性均優(yōu)于穿心蓮內(nèi)酯，其中化合物3a的活性最強。

圖2 穿心蓮內(nèi)酯的結(jié)構(gòu)修飾策略1Fig.2 Structural modification strategy 1 of andrographolide

圖3 穿心蓮內(nèi)酯的結(jié)構(gòu)修飾策略2Fig.3 Structural modification strategy 2 of andrographolide

2008年，Han等[16]以穿心蓮內(nèi)酯為底物，合成了脫水穿心蓮內(nèi)酯(4)、14-去氧穿心蓮內(nèi)酯(5)、異穿心蓮內(nèi)酯(6)、穿心蓮酸(7)，合成路線見圖4。通過建立HL-60細胞(人白血病)體外模型和小鼠H22肝癌皮下移植腫瘤體內(nèi)模型，發(fā)現(xiàn)異穿心蓮內(nèi)酯(6)的抗腫瘤活性最強，構(gòu)效關(guān)系表明五元內(nèi)酯環(huán)是抗腫瘤活性的必需基團，形成四氫呋喃環(huán)可以增強抗腫瘤活性(見圖4)。

圖4 穿心蓮內(nèi)酯的結(jié)構(gòu)修飾策略3Fig.4 Structural modification strategy 3 of andrographolide

2010年，F(xiàn)an等[17]以穿心蓮內(nèi)酯為先導(dǎo)物，先將C-3、C-19位羥基保護起來，再與甲磺酰氯反應(yīng)，再與胺類化合物發(fā)生邁克爾加成反應(yīng)，最后脫去保護基團生成了8個結(jié)構(gòu)為12-N-取代-14-脫氧穿心蓮內(nèi)酯衍生物(8a～8h)，合成路線見圖5。其中化合物12-(4-溴苯胺基)-14-脫氧穿心蓮內(nèi)酯(8d)具有顯著的體內(nèi)外抗腫瘤作用，其機制可能與激活 p53 依賴性凋亡誘導(dǎo)途徑有關(guān)。

圖5 穿心蓮內(nèi)酯的結(jié)構(gòu)修飾策略4Fig.5 Structural modification strategy 4 of andrographolide

2011年，Xu等[18]以穿心蓮內(nèi)酯為原料，利用Michael加成和還原反應(yīng)得到胺類衍生物，再與異氰酸酯反應(yīng)，合成了14個12-亞甲基脲-14-脫氧穿心蓮內(nèi)酯衍生物(9a～9n)，合成路線見圖6，在經(jīng)過篩選后，發(fā)現(xiàn)化合物9f和9m顯示出中等的細胞毒活性，構(gòu)效關(guān)系表明在C-12位引入較長的親水基團會顯著增強細胞毒性活性；同年，Xu等[19]又以穿心蓮內(nèi)酯為原料，與硝基甲烷發(fā)生Michael加成反應(yīng)，再用鋅粉鹽酸還原硝基得到胺衍生物，最后與羧酸或者磺酰氯進行?；?，合成得到17個12-[N-?；奔谆鵠14-脫氧穿心蓮內(nèi)酯衍生物(10a～10n、11a～11c)，合成路線見圖7，他們運用MTT法篩選后，發(fā)現(xiàn)合成的化合物抗腫瘤活性均弱于穿心蓮內(nèi)酯，因此表明在C-12位引入(磺)酰胺并不能提高抗腫瘤活性。

圖6 穿心蓮內(nèi)酯的結(jié)構(gòu)修飾策略5Fig.6 Structural modification strategy 5 of andrographolide

圖7 穿心蓮內(nèi)酯的結(jié)構(gòu)修飾策略6Fig.7 Structural modification strategy 6 of andrographolide

2011年，Dong等[20]采用荷S180肉瘤小鼠模型、荷H22肝癌小鼠模型，對C-15位取代脫水穿心蓮內(nèi)酯衍生物12和13做了抗腫瘤活性分析，二者活性均強于穿心蓮內(nèi)酯。構(gòu)效關(guān)系表明,穿心蓮內(nèi)酯脫水后，進一步對C-15位的修飾會增強抗腫瘤活性(見圖8)。

圖8 穿心蓮內(nèi)酯的結(jié)構(gòu)修飾策略7Fig.8 Structural modification strategy 7 of andrographolide

2015年，Guo等[21]以穿心蓮內(nèi)酯為原料，在3位和19位進行結(jié)構(gòu)修飾，合成了8個新的脫水穿心蓮內(nèi)酯環(huán)磷酸酯類衍生物(14a～14h)，合成路線見圖9。篩選發(fā)現(xiàn)化合物(14g)對Tca-8113(舌癌細胞)具有較好的體外抑制活性。

圖9 穿心蓮內(nèi)酯的結(jié)構(gòu)修飾策略8Fig.9 Structural modification strategy 8 of andrographolide

2015年，Song等[22]以穿心蓮內(nèi)酯為先導(dǎo)物，通過甲硅烷基化、Fisher吲哚合成、羥基?；汝P(guān)鍵反應(yīng)，最終合成了19個新的吲哚[3，2-b]穿心蓮內(nèi)酯衍生物，合成路線見圖10，后通過篩選發(fā)現(xiàn)化合物15b～15e、15i、15j、15l～15n、17a、17b、18a、18b、20a、21a、21b對人體癌細胞株MCF-7(人乳腺癌)、HCT-116(人結(jié)腸癌)和DU-145(人前列腺癌)的抑制活性均優(yōu)于穿心蓮內(nèi)酯。

圖10 穿心蓮內(nèi)酯的結(jié)構(gòu)修飾策略9Fig.10 Structural modification strategy 9 of andrographolide

2015年，Devendar等[23]通過利用硝酸鈰銨(CAN)誘導(dǎo)生成環(huán)縮醛，再經(jīng)過?；?、氧化等合成了6個新的3,19-O-縮醛穿心蓮內(nèi)酯衍生物(22a～22f)，合成路線見圖11。篩選發(fā)現(xiàn)新化合物都具有較高抗癌活性，構(gòu)效關(guān)系表明通過誘導(dǎo)C-3、C-19位羥基進行環(huán)縮醛保護或C-14位酯化，可以提高抗腫瘤活性。

圖11 穿心蓮內(nèi)酯的結(jié)構(gòu)修飾策略10Fig.11 Structural modification strategy 10 of andrographolide

2017年，Liu等[24]通過在C-12和C-14位羥基引入不同的芳香族和雜芳族取代基，合成了38個新的硫醚穿心蓮內(nèi)酯衍生物(23～60)，合成路線見圖12。通過篩選發(fā)現(xiàn)化合物28a、30、31、39、41、53、54，對前列腺癌細胞PC-3和人乳腺癌細胞MDA-MB-231表現(xiàn)出較好的抑制率。構(gòu)效關(guān)系表明3、19-異亞丙基穿心蓮內(nèi)酯類似物比C-3、C-19位羥基無保護的穿心蓮內(nèi)酯類似物具有更好的抗腫瘤活性；與芳香族硫醚相比，雜芳硫醚具有更好的活性(見圖12)。

圖12 穿心蓮內(nèi)酯的結(jié)構(gòu)修飾策略11Fig.12 Structural modification strategy 11 of andrographolide

2017年，Kandanur等[25]通過邁克爾加成反應(yīng)，將各種磺酰胺藥效團引入，合成了6個新的C-12取代芳基氨基14-脫氧穿心蓮內(nèi)酯衍生物(61a～61f)，合成路線見圖13。發(fā)現(xiàn)化合物(61a～61e)

圖13 穿心蓮內(nèi)酯的結(jié)構(gòu)修飾策略12Fig.13 Structural modification strategy 12 of andrographolide

與穿心蓮內(nèi)酯、三乙酰穿心蓮內(nèi)酯相比，抗腫瘤活性更強，構(gòu)效關(guān)系表明在C-12芳基穿心蓮內(nèi)酯類似物中引入磺酰胺部分，會增強抗腫瘤活性。

2017年，Guo等[26]建立乳腺癌細胞和肺癌細胞模型，采用MTT法檢測，發(fā)現(xiàn)三乙酰穿心蓮內(nèi)酯(62)的抗腫瘤活性優(yōu)于穿心蓮內(nèi)酯，其作用機制是通過對線粒體依賴途徑的相關(guān)蛋白進行干預(yù)，導(dǎo)致腫瘤細胞凋亡，增強抗腫瘤活性(見圖14)。

圖14 穿心蓮內(nèi)酯的結(jié)構(gòu)修飾策略13Fig.14 Structural modification strategy 13 of andrographolide

2019年，Mokenapelli等[27]以穿心蓮內(nèi)酯為原料，先進行羥基保護，再與丙炔酸在Cu催化作用下完成C-14羥基的選擇性酯化，再在酸性條件下脫保護。然后三鍵與疊氮進行偶極加成，最終合成了14個新的14α-O-(1，4-二取代-1，2，3-三唑基)穿心蓮內(nèi)酯衍生物(63a～63n)，合成路線見圖15。篩選發(fā)現(xiàn)化合物63c的抗HCT-15(人結(jié)直腸腺癌細胞)活性最高，化合物63j的抗K562(人慢性髓系白血病細胞)活性最強，構(gòu)效關(guān)系表明C-14α上的1，4-二取代-1，2，3-三唑酯起到主要活性作用，并且電負性基團的存在可能會增強抗腫瘤活性。

圖15 穿心蓮內(nèi)酯的結(jié)構(gòu)修飾策略14Fig.15 Structural modification strategy 14 of andrographolide

1.2 抗炎活性

2006年，Han等[28]建立蛋清致大鼠足腫脹模型，篩選發(fā)現(xiàn)異穿心蓮內(nèi)酯(6)的抗炎活性最強，其次為14-去氧穿心蓮內(nèi)酯(5)和脫水穿心蓮內(nèi)酯(4)，構(gòu)效關(guān)系表明形成四氫呋喃環(huán)，可以增強抗炎活性，五元內(nèi)酯環(huán)存在與否并不會影響抗炎活性，當(dāng)衍生物具有環(huán)外雙鍵時，抗炎活性增強(見圖16)。

圖16 穿心蓮內(nèi)酯的結(jié)構(gòu)修飾策略15Fig.16 Structural modification strategy 15 of andrographolide

2011年，Dai等[29]建立二甲苯所致小鼠耳腫脹和大鼠足趾水腫模型，篩選發(fā)現(xiàn)化合物64和65可以顯著抑制小鼠耳水腫，化合物65對小鼠耳水腫和大鼠足跖水腫顯示出最強的抗炎活性，此外，還可以顯著抑制由0.6%醋酸溶液腹腔注射引起的小鼠肉芽腫形成和血管通透性增加。構(gòu)效關(guān)系表明，在C-15位中引入對氯亞芐基可以增強抗炎活性(見圖17)。

圖17 穿心蓮內(nèi)酯的結(jié)構(gòu)修飾策略16Fig.17 Structural modification strategy 16 of andrographolide

2013年，Guan等[30]建立了EV71(腸道病毒71型)感染Vero(非洲綠猴腎)細胞模型和7日齡ICR乳鼠重癥HFMD(手足口病)模型，研究表明穿心蓮內(nèi)酯磺化物(喜炎平注射液)會抑制炎癥因子分泌從而減輕組織炎癥損傷、提高抗炎活性。

2015年，Chen等[31]研究穿心蓮內(nèi)酯對花生四烯酸(AA)致炎抑制作用，發(fā)現(xiàn)穿心蓮內(nèi)酯衍生物66可以減少小鼠耳腫脹組織中前列腺素E2(PGE2)和白三烯B4(LTB4)的產(chǎn)生，從而發(fā)揮抗炎作用(見圖18)。

圖18 穿心蓮內(nèi)酯的結(jié)構(gòu)修飾策略17Fig.18 Structural modification strategy 17 of andrographolide

2015年，Guo等[32]以穿心蓮內(nèi)酯為原料，在C-3、C-19羥基引入環(huán)磷酸酯類結(jié)構(gòu)，合成了化合物67a，以及亞硫酸鈉的加成產(chǎn)物67b，合成路線見圖19。后通過建立小鼠二甲苯耳腫脹模型，篩選發(fā)現(xiàn)化合物67a、67b具有強較好的抗炎活性。

圖19 穿心蓮內(nèi)酯的結(jié)構(gòu)修飾策略18Fig.19 Structural modification strategy 18 of andrographolide

2018年，Duan等[33]以14-α-硫辛?；┬纳弮?nèi)酯(68)為底物，與甘氨酸基團發(fā)生偶聯(lián)反應(yīng)，后脫除氨基的保護基合成了14-α-硫辛?；┬纳弮?nèi)酯-13，19-二甘氨酸鹽酸鹽(69)，合成路線見圖20。通過建立小鼠RAW 264.7細胞模型，發(fā)現(xiàn)化合物68和69均能抑制炎癥細胞NO的釋放，都具有良好的抗炎活性，并且化合物69具有良好的水溶性和低細胞毒性，有望成為治療炎癥的候選藥物。

圖20 穿心蓮內(nèi)酯的結(jié)構(gòu)修飾策略19Fig.20 Structural modification strategy 19 of andrographolide

2019年，Wang等[34]合成了兩個系列的穿心蓮內(nèi)酯衍生物。在系列1中，通過貝克曼重排改造A環(huán)結(jié)構(gòu)，合成得到一系列己內(nèi)酰胺衍生物(70a～70h)，合成路線見圖21。

圖21 穿心蓮內(nèi)酯的結(jié)構(gòu)修飾策略20Fig.21 Structural modification strategy 20 of andrographolide

在系列2中，將C-19位羥基轉(zhuǎn)化為甲酰氨基，同時將C-3位羥基進行一系列酯化，引入不同的藥效團，得到衍生物(71a～71j)，合成路線見圖22。構(gòu)效關(guān)系表明，穿心蓮內(nèi)酯衍生物A環(huán)己內(nèi)酰胺的形成和C-19羥基的酯化反應(yīng)可以提高對HK2酶的抑制作用，從而增強其抗炎活性。

圖22 穿心蓮內(nèi)酯的結(jié)構(gòu)修飾策略21Fig.22 Structural modification strategy 21 of andrographolide

同年，Wang等[35]又利用生物電子等排體替代的方法，用小分子酚類化合物作為內(nèi)酯環(huán)的生物等價鍵，合成了15個以含氮雜環(huán)、酚類和芳香酸作為內(nèi)酯環(huán)生物等離基團的穿心蓮內(nèi)酯衍生物(72a～72i、73a～73i、74j、74k)，合成路線見圖23。篩選發(fā)現(xiàn)其中化合物74j的抗炎活性最強，構(gòu)效關(guān)系表明小分子酚類化合物可以作為內(nèi)酯環(huán)的生物等價體，用于提高穿心蓮內(nèi)酯衍生物的抗炎作用。

圖23 穿心蓮內(nèi)酯的結(jié)構(gòu)修飾策略22Fig.23 Structural modification strategy 22 of andrographolide

2020年，Liu等[36]以穿心蓮內(nèi)酯為原料，通過脫水、酰化等反應(yīng)合成了14個新衍生物(75a～75c、76、76a～76c、77、77a～77d、78、78a)，合成路線見圖24。建立蛋清致大鼠足跖腫脹模型，篩選發(fā)現(xiàn)化合物76和77抗炎活性最強，構(gòu)效關(guān)系表明穿心蓮內(nèi)酯衍生物的抗炎活性不能通過C-3、C-14、C-19羥基引入環(huán)外雙鍵和酯基來改善，而新形成的四氫呋喃環(huán)和環(huán)內(nèi)雙鍵可以增強化合物的抗炎活性。

圖24 穿心蓮內(nèi)酯的結(jié)構(gòu)修飾策略23Fig.24 Structural modification strategy 23 of andrographolide

1.3 抗菌活性

2006年，F(xiàn)an等[37]以穿心蓮內(nèi)酯為底物，與吡啶、乙酸酐反應(yīng)生成三乙酰穿心蓮內(nèi)酯(62)，合成路線見圖25，該方法反應(yīng)溫和、產(chǎn)率高達81%。通過抑菌活性實驗，發(fā)現(xiàn)化合物62在較高濃度下對枯草芽孢桿菌、黑根霉菌、蘋果酵母B13和辣椒晚疫病菌的抑制效果均強于穿心蓮內(nèi)酯。

圖25 穿心蓮內(nèi)酯的結(jié)構(gòu)修飾策略24Fig.25 Structural modification strategy 24 of andrographolide

2010年，Wang等[38]以穿心蓮內(nèi)酯為原料，首先將C3、C19-羥基保護起來，再對C-14羥基進行酯化，引入不同的藥效團，最后脫保護得到18個新的穿心蓮內(nèi)酯衍生物(79a～83a、79b～83b、84a～84d、84a～84d)，合成路線見圖26。篩選發(fā)現(xiàn)化合物79b、80b、81b、84b、85b抑菌活性較穿心蓮內(nèi)酯更強，構(gòu)效關(guān)系表明C-14羥基部位是抗菌活性的必需基團，在C-14羥基引入不同長度碳鏈的?；湟志钚砸膊煌?，C-14羥基引入含有環(huán)烷基取代的直鏈酰基時，其對綠膿桿菌抑制活性更強。

圖26 穿心蓮內(nèi)酯的結(jié)構(gòu)修飾策略25Fig.26 Structural modification strategy 25 of andrographolide

2011年，Tang等[39]以穿心蓮內(nèi)酯為原料，通過硼氫化鈉還原，Jones氧化反應(yīng)、溴代，消除反應(yīng)得到中間體86，86再經(jīng)幾種轉(zhuǎn)化得到化合物87～91。同時，以穿心蓮內(nèi)酯為原料在堿性條件下開環(huán)得到羧酸類化合物，再轉(zhuǎn)化成酯，合成了14個新的穿心蓮內(nèi)酯衍生物(88～94)，合成路線見圖27。用瓊脂稀釋法測定了這些化合物對大腸桿菌(Escherichiacoli)、銅綠假單胞菌(Pseudomonasaeruginosa)、表皮葡萄球菌(Staphylococcusepidermidis)、金黃色葡萄球菌(Staphylococcusaureus)、陰溝腸桿菌(Enterobactercloacae)、產(chǎn)氣桿菌(Aerogenicbacilli)、大腸桿菌ATCC 25922和銅綠假單胞菌ATCC 27853的抑菌活性，篩選發(fā)現(xiàn)化合物94a～94c的抗菌活性均優(yōu)于穿心蓮內(nèi)酯，其中化合物94a的抗菌活性是穿心蓮內(nèi)酯的32倍，具有成為新藥的潛力。

圖27 穿心蓮內(nèi)酯的結(jié)構(gòu)修飾策略26Fig.27 Structural modification strategy 26 of andrographolide

2011年，Chen等[40]以穿心蓮內(nèi)酯為原料，利用Novozym 435(固定化脂肪酶)催化區(qū)域選擇性酶促?；铣?個14-?；┬纳弮?nèi)酯衍生物(95a～95e)，合成路線見圖28。通過液體稀釋法評價了化合物95a～95e對典型的革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌的抗菌活性。其中14-丁酰穿心蓮內(nèi)酯(95b)的抗菌活性最強，它對蠟樣芽孢桿菌(Bacilluscereus)和大腸桿菌(Escherichiacoli)的抑制活性與現(xiàn)有的抗生素慶大霉素和苯丙氨酸的活性相當(dāng)，而穿心蓮內(nèi)酯則無此活性。構(gòu)效關(guān)系表明C-14位內(nèi)酯環(huán)上酰基部分的鏈長對抗菌活性起重要作用。

圖28 穿心蓮內(nèi)酯的結(jié)構(gòu)修飾策略27Fig.28 Structural modification strategy 27 of andrographolide

2016年，Peng等[41]以穿心蓮內(nèi)酯為原料，通過將端頭烯鍵環(huán)氧化和C-19位引入叔丁基二甲硅基(TBS)基團，最終合成了12個新的8，17-環(huán)氧穿心蓮內(nèi)酯衍生物(96a～101a、96b～101b)，合成路線見圖29。抑菌活性實驗發(fā)現(xiàn)化合物100a和100b對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌和糞腸球菌的抑制活性均優(yōu)于穿心蓮內(nèi)酯。

圖29 穿心蓮內(nèi)酯的結(jié)構(gòu)修飾策略28Fig.29 Structural modification strategy 28 of andrographolide

2016年，Sun等[42]以脫水穿心蓮內(nèi)酯為原料，在C-15位引入芳亞甲基，再對其3，19-羥基進一步修飾，最終合成得到14個15-芳亞甲基脫水穿心蓮內(nèi)酯衍生物(102a～108a、102b～108b)，合成路線見圖30。通過篩選發(fā)現(xiàn)，化合物108b對糞腸球菌的抑制活性優(yōu)于脫水穿心蓮內(nèi)酯。

圖30 穿心蓮內(nèi)酯的結(jié)構(gòu)修飾策略29Fig.30 Structural modification strategy 29 of andrographolide

2018年，Li等[43]以穿心蓮內(nèi)酯為原料，首先將C-3、C-19羥基保護起來，后通過醚化、氧化、脫保護和引入芳環(huán)等反應(yīng)合成了一系列14-芳氧基化合物，合成路線見圖31。后通過篩選發(fā)現(xiàn)化合物109和110具有良好的活性。構(gòu)效關(guān)系表明，C-14-芳氧基可以增強抗菌活性，C-19-羥基乙酰化極大降低了對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑制活性，C-3-醇轉(zhuǎn)化為C-3-酮對抗菌活性影響不大，14-(8′-喹啉氧基)是一個很好的抗菌藥物活性基團。

圖31 穿心蓮內(nèi)酯的結(jié)構(gòu)修飾策略30Fig.31 Structural modification strategy 30 of andrographolide

2018年， Patil Harshal S等[44]通過酯化反應(yīng)合成了穿心蓮內(nèi)酯-14-乙酸酯(111a)、穿心蓮內(nèi)酯-14-丙酸酯(111b)、穿心蓮內(nèi)酯-14-丁酸酯(111c)、穿心蓮內(nèi)酯-14-己酸酯(111d)和穿心蓮內(nèi)酯-14-月桂酸酯(111e)，合成路線見圖32。發(fā)現(xiàn)這些衍生物比穿心蓮內(nèi)酯具有更好的抗菌活性，其抗菌活性隨烷基取代鏈長度的增加而變化。

圖32 穿心蓮內(nèi)酯的結(jié)構(gòu)修飾策略31Fig.32 Structural modification strategy 31 of andrographolide

1.4 抗病毒活性

2008年，Xue等[45]建立了H9N2禽流感病毒鼠肺適應(yīng)株模型，比較了穿心蓮內(nèi)酯、亞硫酸氫鈉穿心蓮內(nèi)酯、穿心蓮內(nèi)酯衍生物(112)、炎琥寧(113)對抗H9N2禽流感病毒的活性，發(fā)現(xiàn)穿心蓮內(nèi)酯衍生物112、炎琥寧(113)具有顯著的抗H9N2禽流感病毒作用，構(gòu)效關(guān)系表明，炎琥寧是在穿心蓮內(nèi)酯六元環(huán)上引入雙酯結(jié)構(gòu)，使其溶解性增加，藥效也產(chǎn)生了相應(yīng)的改變(見圖33)。

圖33 穿心蓮內(nèi)酯的結(jié)構(gòu)修飾策略32Fig.33 Structural modification strategy 32 of andrographolide

2016年，Xiao[46]隨機將100名兒童腺病毒肺炎患兒分為兩組作對比實驗，組1為觀察組，注射喜炎平注射液(穿心蓮內(nèi)酯磺化物)和靜脈用丙種球蛋白。組2為對照組，只注射靜脈用丙種球蛋白，連續(xù)治療3～5天后，經(jīng)觀察、統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)觀察組總有效率高于對照組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義，這表明穿心蓮內(nèi)酯磺化物具有抗腺病毒活性(見表1)。

表1 抗腺病毒療效評定Table 1 Evaluation of anti-adenovirus efficacy

2017年，F(xiàn)eng[47]隨機將100名甲型H1N1流感病毒患者分為兩組，組1使用喜炎平注射液聯(lián)合扎那米韋、組2使用扎那米韋，連續(xù)治療5天后，經(jīng)觀察、統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)注射了喜炎平注射液(穿心蓮內(nèi)酯磺化物)的一組患者療效更好，這表明穿心蓮內(nèi)酯磺化物具有抗甲型H1N1流感病毒活性(見表2)。

表2 抗甲型H1N1流感病毒療效評定Table 2 Evaluation of efficacy against influenza A H1N1 virus

2017年，Li等[48]隨機將102名登革熱患者分為兩組，組1采用正常治療，組2在正常治療的基礎(chǔ)上聯(lián)合注射喜炎平注射液，連續(xù)治療5～7天，經(jīng)觀察、統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)組2患者退熱天數(shù)、登革熱癥狀消失天數(shù)、皮疹消失天數(shù)均少于組1患者，這表明穿心蓮內(nèi)酯磺化物具有抗登革熱病毒活性，且無明顯不良反應(yīng)(見表3)。

表3 抗登革熱病毒療效評定Table 3 Evaluation of efficacy against dengue virus

2017年，Nie等[49]通過將62例兒童呼吸合胞病毒肺炎患兒隨機分為兩組做對比試驗，組1給予利巴韋林，組2注射喜炎平注射液(穿心蓮內(nèi)酯磺化物)，經(jīng)觀察、統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)組2患兒的治愈率高于組1患兒，這表明穿心蓮內(nèi)酯磺化物具有抗呼吸道病毒的活性(見表4)。

表4 抗呼吸道病毒療效評定Table 4 Evaluation of efficacy against respiratory virus

2020年，Li等[50]以穿心蓮內(nèi)酯為原料，設(shè)計、合成了16個新的衍生物(114a～121a、114b～121b)，合成路線見圖34。并對其進行了抗ZiKa(寨卡)病毒感染試驗，篩選發(fā)現(xiàn)衍生物120b的抗寨卡病毒活性最強。

圖34 穿心蓮內(nèi)酯的結(jié)構(gòu)修飾策略33Fig.34 Structural modification strategy 33 of andrographolide

2 構(gòu)效關(guān)系總結(jié)

通過系統(tǒng)總結(jié)各研究小組的工作，對穿心蓮內(nèi)酯的結(jié)構(gòu)修飾及構(gòu)效關(guān)系總結(jié)如下(見圖35)。

圖35 穿心蓮內(nèi)酯的結(jié)構(gòu)修飾構(gòu)效關(guān)系圖Fig.35 Structure-activity relationship diagram of structural modification of andrographolide

抗腫瘤活性：對穿心蓮內(nèi)酯的C-14位羥基進行酯化，會提高抗腫瘤活性；C-14α位引入1,4-二取代-1,2,3-三唑酯，也可以提高抗腫瘤活性；C-3、C-19位羥基形成環(huán)縮醛，會提高抗腫瘤活性；C-12位引入雜芳硫醚、芳基磺酰胺，會提高抗腫瘤活性；同時，穿心蓮內(nèi)酯的五元內(nèi)酯環(huán)是抗腫瘤活性的關(guān)鍵藥效團。

抗菌活性：研究發(fā)現(xiàn)，C-14羥基部位是抗菌活性必需基團；C-14羥基連接芳氧基，可以增強抗菌活性；C-14位內(nèi)酯環(huán)上?；糠值逆滈L是決定抗菌活性的重要因素；同時發(fā)現(xiàn)，對C-19位羥基乙酰化，會使抗菌活性降低。

抗炎活性：我們總結(jié)發(fā)現(xiàn)，A環(huán)形成己內(nèi)酰胺，會提高抗炎活性；C-15位引入芐基，會增強抗炎活性；五元內(nèi)酯環(huán)內(nèi)存在不飽和鍵可以提高抗炎活性，同時，小分子酚類化合物可以作為內(nèi)酯環(huán)的生物等價體，提高抗炎活性；對C-19位羥基選擇性酯化，會增強抗炎活性。

3 結(jié)論

穿心蓮內(nèi)酯衍生物具有廣泛的藥理活性，各課題組仍致力于以其作為先導(dǎo)化合物，合成一系列活性更好的穿心蓮內(nèi)酯新衍生物。目前，穿心蓮內(nèi)酯的修飾類型多集中在對羥基的酯化、醚化、氧化、?；?、酰胺化、雙鍵的加成、氧化、邁克爾加成反應(yīng)以及分子內(nèi)環(huán)化反應(yīng)等，新合成得到的衍生物分子表現(xiàn)出相對較強的抗炎、抗腫瘤、抗菌和抗病毒活性，其中化合物69因其具有良好的水溶性和低細胞毒性，有望成為治療炎癥的候選藥物，化合物94a有望開發(fā)為新的抗菌藥物。但目前對衍生物分子活性的作用機制大多還未研究清楚，因此多數(shù)活性衍生物還未很好地應(yīng)用于臨床。因此，在未來的衍生物合成和活性篩選工作中，要應(yīng)用計算機輔助藥物設(shè)計等手段，結(jié)合活性驗證實驗，研究探討活性衍生物分子的作用靶點，指導(dǎo)化合物的結(jié)構(gòu)修飾工作，從而能使更多的衍生物分子能作為候選藥物進入臨床研究，甚至開發(fā)成新藥應(yīng)用于臨床。綜上所述，多年來各國科研工作者對穿心蓮內(nèi)酯衍生物的研究從未停止，他們基于前人的研究成果，不斷尋求新路線以期合成新的穿心蓮內(nèi)酯衍生物。這些研究，為基于穿心蓮內(nèi)酯作為先導(dǎo)化合物的新藥研發(fā)工作奠定了堅實的基礎(chǔ)。