齐墩果酸与熊果酸结构修饰物的药理活性和构效关系研究进展刘丹1,2 孟艳秋23 赵娟2(1天津大学药物科学与技术学院 天津 300072; 2沈阳化工学院制药工程教研室 沈阳 110142)刘丹 女,35岁,副教授,主要从事天然活性成分的结构修饰和医药中间体的合成工作。
3联系人,E 2mail :myq6581@ 辽宁省自然科学基金资助项目(20042009)2005-12-12收稿,2006-08-15收稿摘 要 齐墩果酸(OA )和熊果酸(UA )均属于五环三萜类化合物,广泛存在于自然界中,具有多种显著的生物活性。
本文综述了近年来齐墩果酸及熊果酸结构修饰物的药理活性和构效关系的研究进展。
关键词 齐墩果酸 熊果酸 结构修饰 药理活性R ecent Advance in the Study on Derivatives ofOleanolic Acid and U rsolic AcidLiu Dan1,2,Meng Y anqiu 23,Zhao Juan 2(1C ollege of Pharmaceuticals &Biotechnology ,T ianjin University ,T ianjin 300072;2Faculty of Pharmaceutical Engineering ,Shenyang Institute of Chemical T echnology ,Shenyang 110142)Abstract Oleanolic acid and urs olic acid belong to triterpene acids which having numerous pharmacological activitiesand widely presenting in food ,medicinal herbs and other plants.Here a brief introduction of the recent progresses on pharmacological activities and the structure-activity relationship of derivatives of olean olic acid and urs olic acid are given out.K ey w ords Oleanolic acid ,Urs olic acid ,M odification ,Pharmacological activities齐墩果酸(oleanolic acid ,OA ,1)和熊果酸(urs olic acid ,UA ,2)为结构类似物,均属于五环三萜类化合物,在自然界分布十分广泛,且具有多种生物活性。
为了寻找高效低毒的衍生物,需对齐墩果酸和熊果酸的作用机制进行深入的研究;通过对32位羟基,C 122C 13位双键和282位羧基等官能团的结构修饰合成了一系列衍生物,进行了相关的药理活性测试,并与母体进行比较,获得了相应的构效关系。
本文将就齐墩果酸及熊果酸结构修饰物的药理活性和构效关系研究进展进行综述。
1 齐墩果酸及熊果酸化学及药理活性简介 齐墩果酸(C 30H 48O 3)属于β-香树脂醇型五环三萜类化合物,据不完全统计,它以游离形式或与糖结合的形式存在于大约60个科190种植物中[1],具有保肝[2,3]、消炎[4]、降糖[5]、抗HI V [6,7]和抗肿瘤[8～10]等药理作用。
熊果酸(C 30H 48O 3)为α-香树脂醇型五环三萜类化合物,以游离形式或与糖结合的形式存在于大约27个科62种植物中[11],具有抑制血管生成[12～14]、抗肿瘤[15～17]、抗炎抑菌[18]、抗HI V[19～21]等药理作用。
齐墩果酸与熊果酸为同分异构体,可以根据红外光谱区别它们的骨架类型。
齐墩果酸在A区(1355～1392cm-1)有两个峰,在B区(1245～1330cm-1)有三个峰,而其异构体熊果酸在A区和B区各有三个峰。
另外,13C NMR亦可作为区别齐墩果酸和熊果酸的工具,齐墩果酸:δ(C12)12211,δ(C13)14314;熊果)12515,δ(C13)13810。
酸:δ(C122 齐墩果酸和熊果酸结构修饰物的药理活性和构效关系211 齐墩果酸和熊果酸结构修饰物的抗HIV活性Chaomei等[20,21]从锁阳茎中提取出了熊果酸、乙酰熊果酸、熊果酸丙二酰单酯,初步药理研究表明熊果酸丙二酰单酯比熊果酸本身抑制HI V蛋白酶的活性高,近年来发现齐墩果酸也显示抗HI V活性,EC50为117μgΠm L,治疗指数为1218[6]。
Chaomei[21]将齐墩果酸和熊果酸的32位羟基与相应的酸酐反应得到二羧酸单酯衍生物3～16。
由IC50数据可知,在32位羟基上引入酸链的长短对抑制HI V活性有一定的影响,含6个碳以内的酸链随着连接碳个数的增加,抑制HI V活性增强。
活性增加的顺序是:齐墩果酸(熊果酸)乙二酰单酯<齐墩果酸(熊果酸)丙二酰单酯<齐墩果酸(熊果酸)丁二酰单酯<齐墩果酸(熊果酸)戊二酰单酯<齐墩果酸(熊果酸)己二酰单酯,再增加2个亚甲基单元,活性略有所下降,当酸链上的羧基形成羧酸甲酯后,抑制HI V的活性降低,甚至消失。
齐墩果酸32位羟基氧化成酮得化合物17(IC=515μm olΠL),化合物17与羟胺反应得32位为羟亚胺50的化合物18(IC=515μm olΠL),17和18抑制HI V蛋白酶活性保持,且略优于母体化合物齐墩果酸[20]。
50把齐墩果酸282位羧基形成羧酸甲酯,再将32位羟基氧化成酮或用氨基取代羟基,所得到的化合物19、20,其IC50均大于20μm olΠL,抑制HI V蛋白酶活性低于齐墩果酸[22]。
齐墩果酸的32位羟亚氨或氨基化合物与己二酰氯反应,得化合物21(IC=515μm olΠL)、22(IC50=50410μm olΠL)、23(IC50=410μm olΠL)、24(IC50=310μm olΠL),和齐墩果酸相比21、22、23、24的IC50均显著提高[22],因此,当齐墩果酸32位羟基被亚氨或氨基取代,进而连接长的酸链,不论282位羧基是游离的还是成酯,所得化合物的抑制HI V活性均优于母体化合物齐墩果酸。
将齐墩果酸282位羧基连接长的氨基酸链得化合物25(IC=117μm olΠL),25的32位羟基与己二酸酐50成酯得化合物26(IC=117μm olΠL),25、26与母体齐墩果酸相比,抑制HI V活性显著提高,这可能是由于50齐墩果酸本身282位羧基的空间位阻较大,阻碍它和HI V蛋白酶之间氢键的形成,而25、26在282位有较长的酸链,降低了空间障碍,使得25、26比齐墩果酸更容易和HI V蛋白酶形成较强的氢键,但化合物26并未比25显示更优的活性。
当熊果酸和齐墩果酸的32位羟基保留,282位羧基被甲基取代后所得化合物27(IC=80μm olΠL)和5028(IC50>100μm olΠL),其抑制HI V蛋白酶的活性消失。
因此可以认为,齐墩果酸和熊果酸上32位羟基和282位羧基是关键的功能基团,可能是通过氢键和静电引力与HI V蛋白酶的某些氨基酸残基相互作用。
Zhu 等[22]将齐墩果酸的C 12-C 13双键还原为单键,得化合物29,其EC 50为015μg Πm L 。
化合物29的活性及治疗指数比齐墩果酸(EC 50=117μg Πm L )提高3倍,以29为先导化合物,与相应的酸酐反应得化合物30～34。
化合物30(EC 50=216μg Πm L )的活性比29的低,而31～33(EC 50均为011μg Πm L )的活性比29的高5倍,其中34(EC 50=010039μg Πm L )的活性最高。
由此可见,将C 12-C 13双键还原成单键可能是抗HI V 活性增强的主要原因;C 32位丙烯酰基侧链对于活性的提高至关重要。
212 齐墩果酸和熊果酸结构修饰物的抗炎活性在急性或慢性炎症中,大量产生NO 会损坏正常组织的功能。
巨噬细胞中NO 的抑制剂将是一种潜在的抗炎药。
H onda 等[23]合成了一系列齐墩果酸和熊果酸的烯酮衍生物,以氢化可的松(IC 50=01015μm ol ΠL )为阳性对照物,考察了齐墩果酸和熊果酸及其衍生物抑制γ-干扰素诱导NO 生成的能力。
齐墩果酸的烯酮衍生物35、熊果酸的烯酮衍生物36的IC 50分别为610μm ol ΠL 和1716μm ol ΠL ,35和36抑制NO 活性均高于母体化合物齐墩果酸(IC 50=40μm ol ΠL )和熊果酸(刺激NO 产生)。
齐墩果酸32位羟基氧化成酮得化合物17(IC 50=3711μm ol ΠL ),化合物35的282位羧基成羧酸甲酯得化合物37(IC 50=40μm ol ΠL ),35的活性优于17和37。
因此认为A 环的1-en-3-one 结构、282位羧基与抑制NO 的活性有很重要的关系。
以35为先导化合物合成A 环带1-en-3-one 结构、282位羧基游离的衍生物38(IC 50=30μm ol ΠL )和39(IC 50=2615μm ol ΠL ),38、39的活性小于35,进一步证明了A 环1-en-3-one 是抑制NO 产生的不可取代的活性基团。
以35、36为基础可以合成一类齐墩果酸和熊果酸的双烯酮衍生物,对其中的一些化合物进行活性测试,40、41、42、43的IC 50分别为019、118、313和511μm ol ΠL ,抑制活性明显优于先导化合物35(IC 50=610μm ol ΠL )和36(IC 50=1716μm ol ΠL ),表明齐墩果酸和熊果酸的C 环C 11和C 12如果含有羰基,尤其在C 11或C 12位插入双键将显著增强抑制活性。
213 齐墩果酸及熊果酸结构修饰物的抗肿瘤活性近年来发现齐墩果酸和熊果酸具有明显的抗肿瘤作用,其抗肿瘤谱广,不仅对多种致癌、促癌物有抵抗作用,而且对多种肿瘤细胞体内、外均有抑制作用。
H onda 等[24]将齐墩果酸和熊果酸32位羟基氧化成酮,得32氧代产物,接着将A 环打开获得系列衍生物44～49,并对此系列化合物进行了抗癌活性的研究。
对前列腺细胞NRP152、NRP154增长抑制作用的试验研究表明,齐墩果酸、熊果酸及它的3-氧代产物的IC 50均大于510μm ol ΠL ,化合物44IC 50为318μm ol ΠL ,45的IC 50>510μm ol ΠL ,46、47、48、49的IC 50分别为115、214、017、013μm ol ΠL 。