青蒿素衍生物的設計、合成及其抗腫瘤活性研究

青蒿素衍生物的設計、合成及其抗腫瘤活性研究青蒿素是由我國科學家于1971年首次從菊科植物黃花蒿葉中提取分離到的一種具有過氧橋結構的倍半萜內酯類化合物,并將其應用于惡性瘧疾的治療。長期臨床發(fā)現(xiàn)青蒿素具有水溶性和酯溶性差,治療后反復發(fā)作,半衰期短和口服利用度差等缺點而限制了它的應用,因此開發(fā)出了大量的半合成衍生物,例如:二氫青蒿素、蒿甲醚、蒿乙醚、青蒿琥酯等。除了具有抗瘧活性外,青蒿素類化合物對人急性早幼粒白血病細胞HL-60,小鼠白血病細胞P388,人乳腺癌細胞MCF7等腫瘤細胞都具有較好的抑制作用,是一類良好的抗腫瘤先導化合物。本文以二氫青蒿素為先導化合物,應用拼合原理,將具有生物活性的取代查爾酮類化合物、3,5-二取代苯基二氫吡唑以及氮雜環(huán)引入二氫青蒿素的10位,選擇脂肪烴、芐基、苯甲酰基等為連接部分,采用酯或醚為連接鍵,設計并合成了三類共85個青蒿素衍生物,所有化合物均為未見文獻報道的新化合物。其中包括44個以查爾酮類化合物為側鏈的青蒿素衍生物（Y-01～Y-44）,18個以3,5-二取代苯基二氫吡唑類化合物為側鏈的青蒿素衍生物（X-01～X-18）,23個以氮雜環(huán)為側鏈的青蒿素衍生物（L-01～L-23）。合成的化合物經(jīng)¹H-NMR、¹³C-NMR、IR,MS等譜圖數(shù)據(jù)確證了化學結構?？偨Y了目標化合物的紅外、氫譜和碳譜數(shù)據(jù)規(guī)律。IR譜圖中,青蒿素母核上過氧橋環(huán)的特征吸收峰在1028±5cm^-1?；衔颵-01～Y-33結構中的α,β-不飽和酮羰基伸縮振動吸收峰在1660cm^-1左右;而化合物Y-34～Y-41的酮羰基的特征峰發(fā)生了紅移出現(xiàn)在1680cm^-1左右。¹H-NMR譜圖中,青蒿素10位氫原子與9位氫原子的偶合常數(shù)是判斷10位空間構型的重要依據(jù)。青蒿醚類化合物(J_9,10=3～4Hz)全部為β構型,青蒿酯類化合物(J_9,10=9～10Hz)全部為α構型。當化合物的結構中含有α,β-不飽和酮時,根據(jù)碳碳雙鍵中的兩個氫原子的偶合常數(shù)為J=15.6Hz,判斷雙鍵為反式構型。青蒿素母核的特征峰為:4、9、10和12位氫原子的吸收峰,化學位移分別在δ2.36（m,1H）ppm、δ2.65（m,1H）ppm以及δ4.50-6.00ppm之間。¹³C-NMR中,二氫青蒿素母核結構中C-10、C-3和C-12分別都與兩個氧原子相連,C-12a與一個氧原子相連,因此他們的化學位移都處于低場,分別為104.1ppm、102.2ppm、87.9ppm和81.1ppm;其余11個碳原子的化學位移則處于高場在12.0～55.0ppm之間。側鏈和連接部分中羰基的碳信號出現(xiàn)在最低場180～170ppm范圍內,苯環(huán)的碳信號出現(xiàn)在160～130ppm范圍內。采用細胞計數(shù)法測定了所有目標化合物對人白血病HL-60細胞的生長抑制活性,結果表明所合成的大部分目標化合物都表現(xiàn)出較強的生長抑制活性。其中57個化合物（Y-01～Y-14,Y-17,Y-22～Y-26,Y-34～Y-40,Y-42～Y-44,X-01～X-18,L-02～L-04,L-07,L-08,L-12,L-13,L-15,L-18）表現(xiàn)出顯著的生長抑制活性,GI₍50_<0.1μmol/L,明顯好于母體化合物二氫青蒿素(GI₅₀=0.730μmol/L),但均低于多柔比星(GI₅₀=0.0087μmol/L)?；衔颴-11表現(xiàn)出最強的生長抑制活性,GI₅₀=0.0159μmol/L。應用小鼠白血病細胞P388及其多柔比星耐藥細胞P388/Adr對合成的部分目標化合物的細胞生長抑制作用進行了研究,結果表明所有化合物對敏感細胞和耐藥細胞都有很強的生長抑制活性,但大部分化合物對耐藥細胞產(chǎn)生耐受性?；衔颵-34、Y-35、L-18等15個化合物對兩種細胞生長抑制活性相當;化合物Y-13、X-01、L-13及L-23等11個化合物對耐藥細胞的抑制活性要好于敏感細胞;L-12對耐藥細胞表現(xiàn)出了最強的抑制活性,GI₅₀值為0.0449μmol/L,明顯好于陽性對照藥多柔比星(GI₅₀=3.73μmol/L),具有深入研究價值。根據(jù)所測定的青蒿素衍生物對人白血病HL-60細胞、小鼠白血病P388細胞及其多柔比星耐藥P388/Adr細胞的生長抑制活性,初步得出目標化合物的構效關系:①青蒿醚類化合物的抗增殖活性要好于青蒿酯類化合物,在部分系列中可以觀察到芳香醚類化合物要好于脂肪醚類化合物。②在Y類化合物中,α,β-不飽和酮結構并不是影響活性的關鍵基團,B環(huán)取代基的種類和位置是影響活性的關鍵因素。③在X類化合物中,不同的取代基對活性無明顯影響,側鏈的基本骨架是具有很好的抗增殖活性的關鍵。④在L類化合物中,N-4位取代基的結構是影響抗增殖活性的關鍵基團。選取代表性化合物Y-17和Y-23進行了初步的作用機制