目录摘要 (1)Abstract: (2)1.概述 (3)2.分类 (3)2.1 单萜吲哚生物碱 (3)2.1.1.重排单萜吲哚生物碱 (4)2.1.2.非重排单萜吲哚生物碱 (5)2.2双聚单萜吲哚生物碱 (5)2.3与单萜吲哚碱相关的生物碱 (5)3.单萜吲哚生物碱的化学合成 (7)3.1柯南因-的士宁碱类的合成 (7)3.1.1.士的宁的合成 (8)3.1.2 最新的柯南因类生物碱的合成方法 (14)3.2白坚木碱类 (16)3.3双吲哚类生物碱的合成 (17)3.3.1.长春碱的合成 (17)3.3.2.马钱子碱的合成 (20)3.3.2.1.Mangus,P.小组的合成策略 (20)3.3.2.2.Overman小组的合成策略 (21)3.3.2.3.Mori小组的合成策略 (22)3.3.2.4.Tobru Fukuyama,小组的合成策略 (23)3.4.灯台碱类 (24)参考文献 (26)摘要:生物碱是自然界中种类繁多且拥有生物活性的一类物质,因为其显著的生物活性,近年来有关生物碱的研究异常活跃,这些研究在医学研究与生物化学领域有着重要的地位。
在生物碱中,单萜吲哚生物碱因其优异而广泛的生物活性又是其中十分重要的一类。
本文综述了吲哚生物碱的分类和生物活性以及一些重要的单萜吲哚生物碱的合成,如柯南因-士的宁碱类、白坚木碱类、灯台碱类与长春碱、马钱子碱等重要双吲哚类生物碱的合成。
并介绍了Mangus.P小组、Overman小组、Mori小组与Tobru Fukuyama小组的合成策略。
Abstract:Alkaloid compounds that are numerous in the nature have remarkable biological activities giving rise to the hyperactive studies of alkaloids in recent years. These studies have an important position in the medical research and biological chemistry field .Among the alkaloids,Monoterpenoid Indole Alkaloid is an significant one because of its excellent and extensive biological activity. This paper reviewed the classification and biological activities of indole alkaloids and some important synthesis of Monoterpenoid indole alkaloids,such as Strychnine,Aspidosperma,Echitamine , vinblastine and Stychnine。
Meanwhile,the synthesis strageties of Mangus.P、Overman、Mori and Tobru Fukuyama groups have been introduced.单萜吲哚生物碱的生物活性及合成1.概述1806年德国药剂师泽图钠从鸦片中分离出吗啡碱以来,经过200多年的艰难曲折,已分离出生物碱20000多种。
在自然界中,生物碱种类繁多,按母核的基本结构主要分为以下十二种:1)有机胺类;2)吡咯烷类;3)吡啶类;4)喹啉类;5)异喹啉类;6)喹唑酮类;7)吲哚类;8)莨菪烷类;9)亚胺唑类;10)嘌呤类;11)甾体类;12)萜类[1]。
其中,单萜吲哚生物碱是天然产物中一类重要的活性物质。
从1818年化学家Pelletier和Caventon首次从马钱子属中分离得到马钱子碱至今[2],已从自然界中发现了2000多个单萜吲哚生物碱。
该类生物碱骨架复杂、种类繁多、数量巨大。
在自然界中的存在形式也多种多样,除了简单单萜吲哚以外,还可以双聚或者以糖苷等形式存在。
其生物活性优异而广泛,例如具有抗肿瘤活性的长春碱、具有脑保护作用的长春胺、降压良药利血平以及抗抑郁制剂伊波加因等。
2.分类根据生源关系和化学结构可以初步把单萜吲哚生物碱分为三大类:单萜吲哚生物碱、双聚单萜吲哚生物碱和单萜吲哚碱相关的生物碱。
2.1 单萜吲哚生物碱尽管单萜吲哚生物碱骨架千变万化,但它的基本骨架却都是由色胺与单萜或者其衍生物组合而成。
从单萜吲哚生物碱的单萜部分来考虑,该类生物碱的形成存在两条途径(见图1):1)由香叶醇出发,经若干步骤产生裂环马钱子苷后,再与色氨酸或色胺结合生成单萜吲哚生物碱[3,4],而后再继续重排,衍生出b,c,d,e等骨架类型。
该类生物碱的显著特点是单萜部分都经过了重排(分子中找不出两个完整的异戊二烯单元),所以简称重排单萜吲哚生物碱,2)由香叶醇直接与色胺结合[5],该类生物碱的单萜部分仍然保留着两个完整的异戊二烯单元,故简称非重排单萜吲哚生物碱。
O COOMeCHO OGLc a bcdeCH 2OH香叶醇裂环马钱子苷12重排单萜吲哚生物碱非重排单萜吲哚生物碱图12.1.1.重排单萜吲哚生物碱根据单萜吲哚生物碱中单萜部分的结构特征可以对该类化合物进一步细分。
从图1可以看出,该类生物碱主要包括5中不同的单萜结构片段,把含有“a"片段的生物碱称之为柯楠因-士的宁类单萜吲哚生物碱;“b ”为白坚木类单萜吲哚生物碱;“c ”为伊波加明类单萜生物碱,“d ”和“e ”统称为其它类单萜吲哚生物碱。
(1)柯楠因-的士宁类 该类单萜吲哚生物碱主要包括阿枯米类、育享宾类、的士宁类和柯楠因类等20多类骨架。
这类化合物的骨架最多,数量最丰富,分布最广,且一般都具有显著的生物活性。
例如:育享宾,其盐酸盐作药用,能扩张皮肤、黏膜特别是生殖器的血管。
利血平能扩张细动脉,具有降压作用。
的士宁碱在抗疟疾、抗肿瘤方面表现出了相当好的活性,阿枯米类生物碱已在抗癌、抗HIV-1和HIV-2等方面进行了广泛深入的研究[6],并取得了重要的进展。
值得注意的是,该类生物碱包括大量的氧化型和糖苷型生物碱,而其它单萜吲哚生物碱,糖苷型则少见。
(2)白坚木类单萜吲哚生物碱 该类生物碱主要包括eburnamine 和kospsifine 等骨架,其生物活性早有研究,例如:eburnamine 能提高脊椎动脉的流速和心脏交替收缩及其扩张的速度。
长春胺为脑血管扩张剂,能维持活恢复脑血管的生理性扩张,具有抗眩晕效果。
长春胺的半合成产物长春乙酯(vinpocetin )由于对前列腺素的释放有一定的促进作用,因此对胃溃疡也有一定的抑制作用[7]。
(3)依波加明类单萜生物碱 该类生物碱结构相对复杂,数量较少,但其生物活性却也一直引人关注。
例如:伊波加因(ibogaine ),提取于夹竹桃科植物伊波加木的树皮,当地居民用于提高兴奋度,具有致幻作用;他能有效治疗停药综合征,帮助戒除酒瘾和其他药瘾[8]。
伊波加明(ibogamine)具有中度毒性作用,可引起心动过缓和降低血压的效果。
2.1.2.非重排单萜吲哚生物碱该类生物碱的单萜部分没有重排,由两个异戊二烯单元连接而成。
该类化合物的数量很少,到目前为止仅报道了40多个化合物,且分布很窄,集中分布在杜英科的Aristotelia中,aristotecine可以降低血压和心律,peduncularine在呼吸道癌方面表现出活性[9]。
2.2双聚单萜吲哚生物碱双聚单萜吲哚生物碱是指由相同或者不同的两个单萜吲哚生物碱单元经分子间的缩合而成。
有许多双聚单萜吲哚生物碱具有优良的生物活性,例如:长春碱(vinblastine)和长春新碱就是非常好的抗癌药,异三骨辛(isosungucine)具有良好的抗菌活性[10]。
2.3与单萜吲哚碱相关的生物碱衍生生物碱是指与单萜吲哚生物碱分享相同的前体化合物,并有着类似生源途径的一类生物碱。
这些生物碱的变化特征集中在色胺部分。
有得吲哚环被打开[11],有得吲哚环被重排成喹啉核结构[12],有得色胺部分被降解了1~2个碳原子等。
各类单萜吲哚生物碱的代表性化合物见表1N N H H HMeOOCHOH16N NH H HMeOOCrhazimanine(16R)bhimberine(16S)OHgeissoschizin类型代表性化合物柯楠因-的士宁类NH COOMe MeONOAcHOH 文多灵白坚木碱类NNtacamonine OtbophyllidineN HNCOOMeHH 依波加明类serratolineN HN HHOaristomakineN HN Haristotecine 类N Me MeON OH OAc N HN COOMeOOO 16'10COOMe 长春碱双吲哚类表1 各类单萜吲哚生物碱的代表性化合物3.单萜吲哚生物碱的化学合成3.1柯南因-的士宁碱类的合成合成该类生物碱通常采用的方法[13,14,]是以3-呋喃甲酰的烯胺类化合物1为原料,首先通过光催化环合反应作为关键步骤构建D环,然后通过氢化反应,饱和二氢呋喃的双键得到中间体2,中间体2结构中的四氢呋喃环开环后得到中间体3,再以3为原料,通过若干步的侧链修饰,分别合成去氢毛钩藤碱(hirsuteine),isositsirikine,16-epiisositsirikine,geissoschizine,rha zimanine,bhimberine等柯南因类碱。
(见图2)N NHOONNHO1)hv/H+2)H277%OHHHD1)11.2eq.LDA2)6.2eq.MeCOO t Bu3)-78~0o C67%NNHOHHCOO t BuHOH NNHOHHCOOMeHA B CDNNHOHH OMeHMeOOCN NH HH MeOOC( )-hirsuteine±HOHNNH HHMeOOCHOH1616NNH HHMeOOCrhazimanine(16R) bhimberine(16S)isositsirikine(16R)16-epiisositsirikine(16S) OHgeissoschizin123图2 柯南因类生物碱的一般合成路线柯南因的合成则以2-呋喃甲酰的烯胺类化合物4为原料,采用与上述相似的方法经光催化环合反应为关键步骤生成D环,再经氧化水解等多步反应合成柯南因。
(见图3)NN OO Ac H H DN NOO 1)hv/H +(94%)2)LDA/Ac 2O(85%)NN Ac O H HH 1)氧化水解(90%~95%)2)Zn/HAc,CH 2N 2 (70%~85%)COOMeNN O H NN Ac S H HH COOMeHHMeOOC柯南因4567图3 柯南因的合成3.1.1.士的宁的合成其中士的宁的合成研究最多[15],也最具挑战性。