紫杉醇的發(fā)展歷程專家講座

一.紫杉醇發(fā)展史1971年，Wanj及其同事從歐洲短葉紅豆杉中分離得到一個含有細胞毒性新化合物，命名為紫杉醇(Paclltaxel，現(xiàn)已商品化，其注冊名為Taxol)，藥理試驗證實，它具廣譜抗癌作用，但因為其天然含量極低，故而在當(dāng)初并未引發(fā)人們注意，直到1977年，HorwitZ博士發(fā)覺其抗癌機理在于能夠與微管蛋白結(jié)合，促進微管蛋白聚合裝配成微管二聚體，從而抑制細胞中微管正常生了解聚，使細胞有絲分裂停頓在G2期及M期，阻止了癌細胞快速繁殖，這一機理與上述紡錘體毒性抗癌藥品（如長春新堿與秋水仙堿）作用機制恰好相反，從而引發(fā)隨即20多年關(guān)于該屬植物廣泛研究。

紫杉醇的發(fā)展歷程專家講座第1頁紫杉醇的發(fā)展歷程專家講座第2頁二.紫杉醇作用機理及代謝紫杉醇是二萜類化合物,為白色結(jié)晶性粉末,相對分子質(zhì)量為853.9，熔點為213～216℃,無臭，無味,含有高度親脂性,在甲醇、乙醇、氯仿中溶解，在乙醚中微溶，在水中幾乎不溶。紫杉醇特異作用于細胞周期G2期和M期，使微管在有絲分裂時不能形成紡錘體和紡錘體絲，阻止腫瘤細胞分裂和繁殖。紫杉醇也作用于巨噬細胞上腫瘤壞死因子（TNF）受體，促使釋放白細胞介素、干擾素，對腫瘤細胞起殺傷或抑制作用。紫杉醇代謝符合非線性飽和分布及排除二室模型。有學(xué)者發(fā)覺，紫杉醇助溶劑-聚氧乙烯蓖麻油可能是致非線性藥代動力學(xué)物質(zhì)。進入血中紫杉醇，90%與血漿蛋白或組織蛋白結(jié)合，特異性在肝臟微粒體酶P-450中轉(zhuǎn)化成無毒產(chǎn)物6,β-羥基紫杉醇，這是一條主要解毒路徑。紫杉醇投藥量25%經(jīng)膽管排泄和羥化代謝，48小時內(nèi)，4.3%～6.6%紫杉醇以原形從尿中排出。所以，腎臟不是紫杉醇主要排泄路徑。紫杉醇的發(fā)展歷程專家講座第3頁三.紫杉醇起源(一).紅豆杉屬植物中含有紫杉醇，在當(dāng)前發(fā)覺全部含紫杉醉紅豆杉屬植物中仍以歐洲短葉紅豆一中含量最高（0.069％），而最低含量只有0003％，約從38000棵紫杉樹中方可分離提純得到99％純度紫杉醇約25kg，對于成樹：樹皮>樹葉>樹根>樹干>種子>心材。紫杉醇的發(fā)展歷程專家講座第4頁

(二).紫杉醇是從紅豆杉科紅豆杉屬植物樹皮、針葉中分離出一個四環(huán)二硝酸胺類化合物．它能有效地治療晚期卵巢癌，乳腺癌和其它癌癥，被稱為是過去幾十年中發(fā)覺最好抗癌藥品。1992年,美國FDA正式同意紫杉醇作為治療晚期卵巢癌新抗癌藥品（商品名為Pach－taxel）。就當(dāng)前研究結(jié)果表明,紫杉醇主要起源仍是紫杉樹皮，這種常綠喬木生長十分遲緩，大規(guī)模砍伐必定嚴重破壞植物資源．而有機化學(xué)家們關(guān)于紫杉醇全合成研究雖已在試驗室取得成功，但從大規(guī)模生產(chǎn)角度考慮仍是不可行.紫杉醇的發(fā)展歷程專家講座第5頁(三).當(dāng)前相關(guān)紫杉醇研究主要集中在以下3個方面：

1.從紅豆杉屬植物中尋找與紫杉醇含有相同活性紫杉類化合物或可供半合成天然產(chǎn)物

2.非天然獲取紫杉醇方法研究：

（1）含量較高含有紫杉醇骨架天然產(chǎn)物進行半合成；

（2）全合成研究，致力于尋找更經(jīng)濟可行合成路線；

（3）細胞培養(yǎng)方法．

3．紫杉醇及其類似物構(gòu)效關(guān)系研究，包含藥效基團尋找及作用機制研究.紫杉醇的發(fā)展歷程專家講座第6頁四.獲取（一）.天然提取分離

紫杉醇是從紅豆杉屬植物中分離取得、含有紫衫烷獨特骨架二萜類化合物、因為其良好抗癌活性和獨特作用機理而受到廣泛關(guān)注。當(dāng)前市售紫杉醇多從天然或栽培紅豆杉樹皮或枝葉中直接提取得到，主要方法有:

提取——有機溶劑初步浸提、組織膜滲透、固相提取法、超臨界流體提取法；

分離精制——柱層析法、薄層色譜法、沉淀法、樹脂吸附分離法、化學(xué)反應(yīng)法。

紫杉醇的發(fā)展歷程專家講座第7頁（二）．細胞培養(yǎng)

處理紫杉醇資源短缺路徑是組織培養(yǎng)技術(shù)。即使這一生物技術(shù)已成功地應(yīng)用于類似于胰島素這么蛋白質(zhì)生物合成，但在紫杉醇上應(yīng)用卻是在90年代才開始發(fā)展。當(dāng)前紅豆杉愈傷組織誘導(dǎo)與培養(yǎng)技術(shù)已經(jīng)成熟，誘導(dǎo)愈傷組織基本培養(yǎng)基，激素種類和濃度，外植體類型，培養(yǎng)條件等原因和培養(yǎng)程序都已經(jīng)確定.紫杉醇的發(fā)展歷程專家講座第8頁五.紫杉醇全合成（一）．結(jié)構(gòu)分析

紫杉醇分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其全合成挑戰(zhàn)性在于：特殊三環(huán)［6＋8＋6］碳架、存在橋頭雙性以及過多含氧取代。除此之外分子中還有一些對外界條件敏感基因，如環(huán)氧丙烷在親核條件下開環(huán)和7位羥基在堿性環(huán)境中發(fā)生異構(gòu)化等。

紫杉醇的發(fā)展歷程專家講座第9頁（二）.合成策略紫杉醇全合成總策略為：紫杉醇全合成是以D-A反應(yīng)完成A環(huán)和C環(huán)兩部分合成，在經(jīng)過Shapiro和McMurry兩個關(guān)鍵性C-C鍵聯(lián)接來構(gòu)建ABC三環(huán)骨架體系，在此基礎(chǔ)上合成不穩(wěn)定環(huán)氧丙烷，然后經(jīng)過成熟半合成方法聯(lián)接上13－酯側(cè)鏈而完成整個分子合成。紫杉醇的發(fā)展歷程專家講座第10頁

(三)．合成過程

a．A環(huán)前體合成：利用Diels-Alder反應(yīng)能夠高收率取得區(qū)域選擇性目標(biāo)化合物。

b．C環(huán)合成

以硼酸酯為模板能夠使二烯與親二烯試劑在一個專一方向上加成，其區(qū)域選擇性恰與當(dāng)前C環(huán)所要求一致。

C．合成過程－ABC三環(huán)體系構(gòu)建

將1，2位鄰二醇羥基形成碳酸酯保護，4，20位形成甲叉二氧基則能夠促使9，10位二醛基在空間上相互靠近，使McMurry反應(yīng)得以順利進行。

紫杉醇的發(fā)展歷程專家講座第11頁d．D環(huán)合成

D環(huán)是一個含氧原子四元環(huán)，張力較大，普通難以合成。因為D環(huán)不穩(wěn)定性I一O鍵易斷裂，所以在A、BI環(huán)形成之后進行合成。首先，利用硼氫化一氧化反應(yīng)在Q位引人氧，然后轉(zhuǎn)化成三氯乙酸酯，然后用樟腦磺酸（CSA）除去三甲硅基，使h位羥基對Q位發(fā)生分子內(nèi)科親核取代反應(yīng)形成D環(huán)，令人吃驚是反應(yīng)進行得相當(dāng)好，且產(chǎn)物立體構(gòu)型符合要求。

經(jīng)過上述合成步驟就會得到紫杉醇單體。紫杉醇的發(fā)展歷程專家講座第12頁紫杉醇的發(fā)展歷程專家講座第13頁六.紫杉醇毒副作用用紫杉醇治療有些病人出現(xiàn)嚴重急性過敏反應(yīng)，使必要治療受到干擾或停頓治療。在臨床試驗中，用紫杉醇治療少許病人出現(xiàn)顯著心血管不良反應(yīng)；包含心肌梗塞、房傾、輕度充血性心衰、室性和室上性心動過速、窒性心律不齊等。與紫杉醇相關(guān)其它不良反應(yīng)包含幾乎全部病人全部脫發(fā)；4％～30％病人發(fā)生心粘膜炎；最主要是輕度惡心、嘔吐和局部靜脈炎（4％～64％）。這些受年紀、以往治療或接收紫杉醇總藥劑量影響.紫杉醇的發(fā)展歷程專家講座第14頁七.紫杉醇發(fā)展前景從紅豆杉樹根、樹皮、樹葉中提紫杉醇，是當(dāng)前世界上最好抗癌藥品之一，是國際市場最暢銷、最熱門抗癌新藥。美國食品與藥品管理局早在1992年12月就正式同意杉醇應(yīng)用于臨床。美國教授認為：紫杉醇是人類未來20年最有效抗癌藥品。紅豆杉備受我國教授青睞，把它納入最有開發(fā)價值植物“排行榜”