喜树碱全合成的研究进展
喜树碱全合成的研究进展喜树碱是一种植物抗癌药物，最初由美国科学家Wall等人从中国中南、西南分布的喜树中提取得到。
20世纪70年代的研究发现喜树碱对胃癌、结肠癌、慢性粒细胞性血友病等多重恶性肿瘤均有一定疗效，从而引起人们的广泛关注。
通过历来学者的研究，喜树碱的合成方法已经有了很大的突破，但是，喜树碱的天然资源分布极其有限，加上现在大多数合成方法制备为消旋产物异构体才有生物活性，无法适应大批量生产而用于临床。
因此，喜树碱的合成方法很值得探讨。
1966年美国的Monroe E. Wall 首次从喜树茎的提出物中分离出喜树碱（Camptothecine CPT)。
尤其具抗癌活性被证实后, 引起了一些合成化学家的兴趣, 并对其合成进行了研究且近两年日趋活跃. 近几年，喜树碱在合成上面已经取得了很大的进展，但是仍然存在合成路线长、收率低等不足，还有很大改进余地。
课题研究的目的对我来说就是初步了解和掌握喜树碱及其相关衍生物的合成路线，就现阶段关于喜树碱的研究成果进行整合，然后对这些合成路线的优缺点有一定的了解，对每种喜树碱类药物对治疗疾病的效果有初步的认识。
只有这样，才能不断地进行合成路线改进，提高收率，降低成本，从而使喜树碱类的药物更好的发挥作用，因此，喜树碱的合成的改良，对于抗肿瘤药物的研发起到重要作用。
最早报道 CP T 手性合成的是 Corey 等 [ 8 ] 。
尽管该方法产率很低 ,但极有创意 ,通过手性的假酸氯代物 ( 环 E) 与三环二胺 ( 环 A ,B ,C) 反应 ,经中间体 r2醛2t2胺环化形成环 D 。
环 E 中 3 ,42二取代呋喃α2羟酸 ( 6) 的拆分经非对映异构体喹啉盐和内酯中季羟基的保护形成有光学活性的 7 ,光照氧化 ,DM F 中经 SOCl2 处理得 8 ,再经三环胺 ( 9) 缩合即可到到 ( S) 2CP T 。
Ejima 等[ 10 ] 则通过一个新的非对映异构体乙基化反应过程合成( S) 2CP T 。
即借助吲哚衍生物13a～13f 的非对映异构乙基化,以N2取代( R) 2脯氨酸为立体控制单元形成相应的旋光性物质( S) 214a214f 。
室温下用异丙醇处理得( S) 214a 。
经还原乙酰化、水解、内酯化等步骤形成中间体( S) 216 。
脱酮,与化合物17 缩合,即可得产物。
Comins 等[ 11 ] 的合成战略也是先合成D , E 环,原料22氯262甲氧基2吡啶经6 步反应,形成羟基内酯24 ,嗅代喹啉27 则由22氯喹啉经醇化,溴化制得。
在t2BuO K/ DM F 中通过N2烷基化将两者连接成三环中间体28 。
再利用Heck 反应关环C ,即可制得( S) 2CP T 。
10 步反应总产率为12 %。
另外,Murata 等[ 16 ] 从 2 ,62二氯吡啶出发,经烷基锂化、卤素- 金属置换、甲基吡啶甲磺酸盐在Pd催化下的羰基化等步骤,合成( S) 2CP T 。
利用生物技术生产喜树碱
愈伤组织培养: 在植物次生代谢产物生产中, 利用细胞悬浮培养技术生产次生代谢产物是一种有效的途径, 目前已有利用植物细胞培养的方法生产喜树碱的报道。
Sakato、M is2ava、V an Hengel、W iedenfied 以及张冬艳等[9 ]已经对喜树愈伤组织报道作过大量的研究, 但是由于喜树碱的量太低而无法用于生产。
刘文哲
[25 ]以含喜树碱最高的幼叶为外植体, 进行了愈伤组织的诱导和培养, 通过优良细胞系的筛选, 使愈伤组织中喜树碱的量提高到0. 02% , 达到了原植物的33. 3% 到50%。
Helmut 等[26 ]则首次报道了在喜树苗和愈伤组织中含有102羟基喜树碱。
毛状根培养: 由于生物碱的生物合成和积累受到细胞发育和环境因子的严格调控[27 ] , 建立适合生物合成和积累的细胞类型是离体生产喜树碱所必需的。
利用毛状根培养技术生产植物次生代谢产物是一种非常有效的方法, 因为毛状根具有非常强大的次生代谢产物积累能力。
毛状根培养是利用发根农杆菌Agrobacterium rh iz og enes 将R i 质粒的T 2DNA 转入植物组织中, 使得植物体不需要生长激素诱导, 就能产生根,可避免植物体长期培养于生长激素中, 导致生物碱合成能力下降。
毛状根培养可避免植物来源短缺及环境限制, 利用发根农杆菌转化产喜树碱的植物, 建立毛状根培养生产喜树碱及其衍生物, 是缓解喜树碱原料不足的有效途径。
目前, 产喜树碱的短小蛇根草和喜树的毛状根培养系统都已经建立。
Devanand 等[28 ]以臭味假柴龙树未成熟的合子胚为材料,在添加了不同浓度的生长调节剂的M S 基本培养基上建立了非转化的根培养, 并研究了不同生长调节剂对培养根中的生物碱浓度的影响, 结果表明: 在M S 培养基上添加了NAA (71.36 Lmo löL ) 和BA (8. 87 Lmo löL ) 根得到最大数量的伸长和最大浓度的喜树碱(占干重的0. 01%) 以及92甲氧基喜树碱(占干重的0. 001 6%)。
Saito 等[29 ]报道了由短小蛇根草诱导的毛状根, 每克干重毛状根中喜树碱可达到1 mg。
此外, 他们还通过向培养基中添加D iaionHP220 (一种聚苯乙烯树脂, 能可逆的吸收喜树碱) , 可以在积累喜树碱的同时消除因喜树碱积累带来的反馈抑制效应, 从而使培养基中喜树碱的总量有很大的提高。
这对植物细胞悬浮培养、毛状根培养以及内生真菌培养过程中目的产物量的提高有很好的借鉴价值。
最近, Sudo 等[30 ]利用短小蛇根草的毛状根培养来生产喜树碱的试验取得了重大的进展。
他们利用改进了的生物反应器建立了短小蛇根草的毛状根的大规模培养系统, 发酵8 星期后喜树碱的总产量为22mg, 其中有大约17% (3. 6mg) 分泌到了培养基中; 并且这种短小蛇根草毛状根能在一个较长的时期内(大概5 年) 保持较高的生长速率和较高的喜树碱产率, 在3 L 的生物反应器中依然能维持较高的产率。
Lo rence 等[31 ]通过A TCC15834 和R21000 分别转化喜树的子叶、下胚轴和真叶都得到了喜树
的毛状根。
其中, 用A TCC15834 转化下胚轴得到的毛状根形态粗壮且分支较少,能向培养基中分泌与植株的根相同甚至更高水平的喜树碱和102羟基喜树碱(每克干重能生成1. 0mg 喜树碱和0. 15mg 羟基喜树碱) , 是一种非常有应用前景的毛状根培养系统。
我对这些年来很多科学家在生物化学技术对喜树碱的研究成果进行了一些归纳总结。
近年来，对于对喜树碱的研究已经获得了很大的进步，但是仍然面临着一些类似于合成路线长、收率低等不足等的问题。
因此，喜树碱及其类似物的合成还有很深的领域值得探究。
只有不断改进合成技术，取其精华，才能够逐渐把喜树碱类药物成熟的应用到对肿瘤的治疗当中去。