药学学报 Acta pharmaceutica sinica2016,51(1):157-164 究所罗泽渊等和山东中医药研究所魏振兴等用汽油下与醇反应生成缩醛醚(通式12),产物为一对差向异 或乙醚提取当地的黄花蒿,得到了纯度高的青蒿素,构体(α,β-异构体,是稳定的化合物,主产物为β构 显著提高了抗疟效价。特别是罗泽渊等发明的“溶剂型。醚化合物分离成α和β单体对鼠疟( Plasmodium 汽油法”,为提供临床研究和大规模生产奠定了技 berghei)抗氯喹原虫株作活性评价,以青蒿素为阳性 术和物质基础。 对照,测定抑制90%原虫的所需剂量(SD9)表1列 广州中医学院“523组”李国桥等在云南开展脑出了有代表性的C1o含醚基的化合物的活性 型疟防治研究,与提供临床用药的罗泽渊合作,进行 了青蒿素的抗疟临床研究。他们给患者口服青蒿素表1Co醚类化合物的结构及其活性 原称黄蒿素),发现恶性疟原虫纤细环状体停止发育 并迅速减少的现象,认定青蒿素对恶性疟原虫的速 D-OCt 杀作用远超奎宁和氯喹。治疗收治的18例患者,其 中有1例脑型恶性疟、2例黄疸型恶性疟和11例非 ch, locH, 重症恶性疟,4例间日疟,全部迅速临床治愈,标志着 Halo) 首先临床证实青蒿素治疗恶性疟的疗效及其速效、低化合物R(Cm构型)8D化合物R(C构型)S① 毒的特点,是对青蒿素临床应用价值的重要发现(张 36517b1410 剑方.迟到的报告—五二三项目与青蒿素研发纪 CHi(a) 1.16 PhB 实.广州:羊城晚报出版社,2006) 4以青蒿素为先导物的结构优化 1.95‖19b 青蒿素为倍半萜,结构中5个氧原子交织形成环 2.24 醚、过氧环醚、环状缩醛、环状缩酮和内酯。由于分 青蒿素 子中缺乏助溶基团,因而水溶性低,而且脂溶性也不 强。虽然中国药监部门于1985年批准为新药上市,但 表1的数据提示,二氢青蒿素(9)的活性大约强 生物利用度和生物药剂学性质差,限制了青蒿素的于青蒿素1倍,甲醚化合物(13)的抗疟活性强于 临床应用。因而以青蒿素为先导物作结构优化是发展氢青蒿素2倍。醚基的R烷基增大,活性降低;羟乙 青蒿素类药物的必然趋势。研究青蒿素抗疟的作用机基醚化合物21没有活性。B差向体的活性一般略高 制由于相对滞后,结构优化是以表型变化和分析构于相应的a差向体。R为CH3的化合物13活性高于 效关系进行的 其他烷基取代,13称作蒿甲醚 41过氧键的存在和特异的骨架支撑是重要的结构422C1酯类化合物二氢青蒿素9在吡啶介质中 因素 与酸酐、酰氯或氯代甲酸酯反应得到C10酯类化合物 用化学方法确定青蒿素结构,将过氧键转变成(通式2),生成的羧酸酯为单一的a差向体。与氯代 醚键、生成的还原青蒿素(5),经活性评价,完全失甲酸酯反应得到C10碳酸酯也以a差向体为主,温度 去了抗疟作用,参考有抗疟活性的鹰爪甲素也含有稍高,产生少量B体 过氧键,推论过氧键应是必需的药效团;不过当筛选 表2列出了二氢青蒿素的单酯和碳酸酯化合物的 更多的过氧化合物,并非含过氧结构的分子都有活活性。这些酯类化合物的活性一般都比较高,并由此 性,提示支撑过氧结构的分子骨架也有特异性贡献。得到了如下的活性次序:碳酸酯>羧酸酯>醚化合物> 因而青蒿素的优化以保存过氧键和分子骨架为前提,二氢青蒿素>青蒿素(李英,虞佩林,陈一心等.青 设计合成其衍生物。 蒿素类似物的研究.I.还原青蒿素醚类、羧酸酯类和 42我国研制的青蒿素类药物:蒿甲醚 碳酸酯类衍生物的合成.药学学报,1981,16:429-439 在证明结构的化学反应中,用NaBH4还原青蒿素顾浩明,吕宝芬,瞿志祥.青蒿素衍生物对伯氏疟原虫 的酯羰基,得到半缩醛化合物二氢青蒿素(9),抗疟活抗氯喹株的抗疟活性.中国药理学报,1980,1:48-50) 性强于青蒿素一倍,提示变换内酯基团仍可保持并 此外虞佩林等合成了9的取代苯甲酸酯化物,除 提高活性。为了提高化合物的抗疟活性和稳定性,李化合物32的活性强于青蒿素10倍外,其余含硝基或 英等从化合物9出发合成二氢青蒿素的3类衍生物。卤素的衍生物活性一般(虞佩林,陈一心,李英等 4.2.1C10醚类化合物二氢青蒿素在BF3乙醚催化青蒿素类似物的研究.IV.含卤素、氮、硫等杂原子· 160 · 药学学报 Acta Pharmaceutica Sinica 2016, 51 (1): 157 −164 究所罗泽渊等和山东中医药研究所魏振兴等用汽油 或乙醚提取当地的黄花蒿, 得到了纯度高的青蒿素, 显著提高了抗疟效价。特别是罗泽渊等发明的“溶剂 汽油法”, 为提供临床研究和大规模生产奠定了技 术和物质基础。 广州中医学院“523 组”李国桥等在云南开展脑 型疟防治研究, 与提供临床用药的罗泽渊合作, 进行 了青蒿素的抗疟临床研究。他们给患者口服青蒿素 (原称黄蒿素), 发现恶性疟原虫纤细环状体停止发育 并迅速减少的现象, 认定青蒿素对恶性疟原虫的速 杀作用远超奎宁和氯喹。治疗收治的 18 例患者, 其 中有 1 例脑型恶性疟、2 例黄疸型恶性疟和 11 例非 重症恶性疟, 4 例间日疟, 全部迅速临床治愈, 标志着 首先临床证实青蒿素治疗恶性疟的疗效及其速效、低 毒的特点, 是对青蒿素临床应用价值的重要发现 (张 剑方. 迟到的报告——五二三项目与青蒿素研发纪 实. 广州: 羊城晚报出版社, 2006)。 4 以青蒿素为先导物的结构优化 青蒿素为倍半萜, 结构中 5 个氧原子交织形成环 醚、过氧环醚、环状缩醛、环状缩酮和内酯。由于分 子中缺乏助溶基团, 因而水溶性低, 而且脂溶性也不 强。虽然中国药监部门于 1985 年批准为新药上市, 但 生物利用度和生物药剂学性质差, 限制了青蒿素的 临床应用。因而以青蒿素为先导物作结构优化是发展 青蒿素类药物的必然趋势。研究青蒿素抗疟的作用机 制由于相对滞后, 结构优化是以表型变化和分析构 效关系进行的。 4.1 过氧键的存在和特异的骨架支撑是重要的结构 因素 用化学方法确定青蒿素结构, 将过氧键转变成 醚键、生成的还原青蒿素 (5), 经活性评价, 完全失 去了抗疟作用, 参考有抗疟活性的鹰爪甲素也含有 过氧键, 推论过氧键应是必需的药效团; 不过当筛选 更多的过氧化合物, 并非含过氧结构的分子都有活 性, 提示支撑过氧结构的分子骨架也有特异性贡献。 因而青蒿素的优化以保存过氧键和分子骨架为前提, 设计合成其衍生物。 4.2 我国研制的青蒿素类药物: 蒿甲醚 在证明结构的化学反应中, 用 NaBH4 还原青蒿素 的酯羰基, 得到半缩醛化合物二氢青蒿素 (9), 抗疟活 性强于青蒿素一倍, 提示变换内酯基团仍可保持并 提高活性。为了提高化合物的抗疟活性和稳定性, 李 英等从化合物 9 出发合成二氢青蒿素的 3 类衍生物。 4.2.1 C10醚类化合物 二氢青蒿素在 BF3-乙醚催化 下与醇反应生成缩醛醚 (通式 12), 产物为一对差向异 构体 (α, β-异构体), 是稳定的化合物, 主产物为 β 构 型。醚化合物分离成 α 和 β 单体对鼠疟 (Plasmodium. berghei) 抗氯喹原虫株作活性评价, 以青蒿素为阳性 对照, 测定抑制 90%原虫的所需剂量 (SD90)。表 1 列 出了有代表性的 C10 含醚基的化合物的活性。 表 1 C10 醚类化合物的结构及其活性 化合物 R (C10 构型) SD90/ mg·kg−1 化合物 R (C10 构型) SD90/ mg·kg−1 9 H 3.65 17b (β) 4.10 13a CH3(α) 1.16 18 (β) 3.42 13b CH3(β) 1.16 19a (α) 6.40 14 Et(β) 1.95 19b (β) 4.70 15 n-Pr(β) 1.70 20 i-Pen(β) 5.60 16 i-Pr(β) 2.24 21 (β) >44 17a (α) 2.28 1 青蒿素 6.20 表 1 的数据提示, 二氢青蒿素 (9) 的活性大约强 于青蒿素 1 倍, 甲醚化合物 (13) 的抗疟活性强于二 氢青蒿素 2 倍。醚基的 R 烷基增大, 活性降低; 羟乙 基醚化合物 21 没有活性。β 差向体的活性一般略高 于相应的 α 差向体。R 为 CH3 的化合物 13 活性高于 其他烷基取代, 13 称作蒿甲醚。 4.2.2 C10 酯类化合物 二氢青蒿素 9 在吡啶介质中 与酸酐、酰氯或氯代甲酸酯反应得到 C10 酯类化合物 (通式 22), 生成的羧酸酯为单一的 α 差向体。与氯代 甲酸酯反应得到 C10 碳酸酯也以 α 差向体为主, 温度 稍高, 产生少量 β 体。 表 2 列出了二氢青蒿素的单酯和碳酸酯化合物的 活性。这些酯类化合物的活性一般都比较高, 并由此 得到了如下的活性次序: 碳酸酯>羧酸酯>醚化合物> 二氢青蒿素 > 青蒿素 (李英, 虞佩林, 陈一心等. 青 蒿素类似物的研究. I. 还原青蒿素醚类、羧酸酯类和 碳酸酯类衍生物的合成. 药学学报, 1981, 16: 429−439; 顾浩明, 吕宝芬, 瞿志祥. 青蒿素衍生物对伯氏疟原虫 抗氯喹株的抗疟活性. 中国药理学报, 1980, 1: 48−50)。 此外虞佩林等合成了 9 的取代苯甲酸酯化物, 除 化合物 32 的活性强于青蒿素 10 倍外, 其余含硝基或 卤素的衍生物活性一般 (虞佩林, 陈一心, 李英等. 青蒿素类似物的研究. IV. 含卤素、氮、硫等杂原子