灯盏乙素作业

灯盏乙素摘要：论述了灯盏乙素的来源、化学名称、结构式和波谱特征；灯盏乙素的分离纯化方法和用途，以及其化学合成方法和结构改造方法。关键词：灯盏花；灯盏乙素;全合成ScutellarinAbstract:Thisarticlediscussesthesource,thechemicalname,thestructuralformulaandthespectralcharacteristicsofscutellarin,also,itsapplications,themethodsofseparationandpurification,aswellasitschemicalsynthesisandstructuraltransformationareincluded.Keywords:Erigeronbreviscapus(Vant.)Hand-Mazz,scutellarin,totalsynthesis药用植物灯盏花学名灯盏细辛，为菊科飞蓬属植物短葶飞蓬Erigeronbreviscapus(Vant.)Hand-Mazz的干燥全草，主要分布在我国云南、广西、四川、贵州和西藏等西南部地区。其性寒，味微苦、甘温辛，具有散热解表、活血化瘀、通经活络、舒经治瘫、祛风除湿、消炎止痛等功效，在临床上对心、脑血管疾病具有特殊疗效，己收入《中华人民共和国药典》。自1979年以来灯盏花已被制成针剂、片剂应用于临床，对灯盏花功效的进一步研究和大规模开发始于20世纪80年代后期。目前云南省楚雄州、红河州、丽江等地区已对灯盏花进行了大规模研发。由于灯盏花的自然分布有限，加之近几年对灯盏花的大规模开发，野生灯盏花已非常稀少，在野生状态下已很难找到成片分布的灯盏花。从灯盏花中提取的黄酮类活性成分，统称为灯盏花素，其中灯盏乙素[1-2]占90%以上，另含有少量的灯盏甲素。灯盏乙素又称野黄芩苷（scutellarin），即4，,5,6-三羟基黄酮-7-葡糖醛酸苷，是灯盏花治疗脑血管疾病所致瘫痪的主要有效成分。研究表明，灯盏乙素经证明有扩张血管、增加心脏冠脉流量、增加脑血流量、降低脑血管阻力、提高血脑屏障通透性以及对抗由二磷酸腺苷引起的血小板凝集作用，已用于临床多年[3-4]。灯盏花化学成分的研究始于20世纪80年代，张人伟等[1,7]首次从灯盏花中分离得到了包括灯盏乙素和焦袂康酸在内的8种化合物；而灯盏花的系统研究则是由张卫东等[2]人完成的，他们将灯盏花分为几个极性部分，通过各种柱层析手段，从灯盏花中分离得到了包括咖啡酸、飞蓬苷、芹菜素-7-O-β-D吡喃葡萄糖醛酸苷、山萘酚、6-羟基、7-甲氧基香豆素、肉桂酸、咖啡酸甲酯和木栓醇等在内的30余种化合物。一.灯盏乙素作用灯盏乙素具有改善脑血循环，增加脑血流量，降低血管阻力和抗血小板凝聚的作用；促进纤溶，具有良好的溶栓和防栓作用，临床用于心脑血管疾病，如肺心病、高黏血症、急性脑梗死，缺血性脑卒中和冠心病等的治疗。临床应用的制剂，过去主要是灯盏花素的片剂、口服液和注射剂，目前已有缓释片、缓释滴丸、缓释微丸、脂质体和聚乳酸纳米粒等制剂的研究报道[3-4，8-9]。二．灯盏乙素化学性质和合成路线2.1灯盏乙素化学结构灯盏乙素化学式为C21H18O12,,化学结构如下图：OOHOHOHHHHOOCHHOOHOOHOOH即4，,5,6-三羟基黄酮-7-葡糖醛酸苷2.2灯盏乙素化学合成路线对灯盏花素的合成路线鲜少有文献报道，崔建梅[4]综合相关类似文献，制定了灯盏花素的两部分合成路线，先合成5,6,7,4，-四乙酰氧基黄芩素和溴代乙酰糖，再进一步合成得到目标产物,该方法路线简单，每步达到了60%左右，收率较高，有较大的实用价值，易于实现规模化生产，具体路线如下所示：2.2.15,6,7,4，-四乙酰氧基黄芩素的合成H3COOHCOCH3H3COOCH3+OCH3ClOCPyridineH3COOHCOCH2CH3COOCH3OOCH3NaOAcAc2OOOCH3H3COH3COOOCH3Pyridine-HClAc2OPyridineOOAcOOAcAcOAcO2.2.2溴代乙酰糖的合成HOHCHOHHHOHOHCOOCH2OH/NaOHHOHCHOHHHHOCOHOHOHPyridine/Ar2OHOHCHOHHHHOCOHOHOHHBr/HAcBrHCHOAcHHHOCOOCH3AcOOAc2.2.3灯盏乙素的合成OOAcOOAcAcOAcOOOAcOOAcAcOPhH2COPdCOOAcOOAcAcOHOOOAcOOAcAcOHO+BrHCHOAcHHHOCOOCH3AcOOAcAgOOOHOAcOAcHHMeOOCHAcOOAcOOAcOOOAcNaOHOOHOHOHHHHOOCHHOOHOOHOOH2.3灯盏乙素前药以及衍生物的合成2.3.1灯盏乙素聚乙二醇前药的合成路线灯盏乙素经证明有扩张血管、增加心脏冠脉流量、增加脑血流量、降低脑血管阻力、提高血脑屏障通透性以及对抗由二磷酸腺苷引起的血小板凝集作用，已用于临床多年。但灯盏乙素难溶于灯盏乙素难溶于水，口服生物半衰期短，绝对生物利用度低，临床应用需大剂量多次给药才能达到治疗目的，不能维持有效血药浓度而发挥持久治疗功效。前药的设计可有效地解决某些药物的水溶性和稳定性问题，增加药物的血液存留时间，改变药物体内分布，提高生物利用度和降低毒副作用。近年来，高分子前药引起了研究者极大的关注，通过延长药物在体内的半衰期来提高药效；避免降解，增加药物的稳定性；提高细胞通过内吞作用对药物的摄取；通过配体使药物对靶向细胞有位点特异性识别。聚乙二醇以良好的水溶性、无毒、良好的生物相容性和无免疫原性等其他高分子无法比拟的优点，在前药的合成和制备中占有重要地位[5]。CH3OCH2CH2OCH2CH2OCH2CH2OHnOOOCH3OCH2CH2OCH2CH2OCH2CH2OnCOCH2CH2COOHNOOOHDCCCH3OCH2CH2OCH2CH2OCH2CH2OnCOCH2CH2OCOONOODMAPScutellarinCH3OCH2CH2OCH2CH2OCH2CH2OnCOCH2CH2OCROR=OCOOHOHOHOHOOHOOHOO2.3.2灯盏乙素衍生物的合成以灯盏乙素为先导化合物，将其水解后在苷元的结构基础上进行改造，可合成一系列灯盏乙素衍生物，初步探讨构效关系，为进一步的研究提供参考。OCOOHOHHOOOHOHOOHOOHOOHHOHOOOHRX/K2CO3DMF,rtHCl/EtOHrefluxBuBr/K2CO3DMF,rtOOHR3OR1OOOR2OOHHOHOOOHOOHR'3OR'1OOOR'2refluxHCl/EtOH研究发现灯盏乙素中糖基的有无对活性影响不大；4’位羟基为影响最显著的活性必须基团；此外，化合物的脂溶性及空间结构对活性也有一定影响。以此为参考对灯盏乙素进行适当的结构改造能增强其抗血栓能力，使这一传统中药成分抗心脑血管疾病的作用得到更充分的发挥。2.3.3灯盏乙素苷元4'-L-氨基酸衍生物的合成[8]现代药效学与药代动力学研究结果表明，口服灯盏乙素后其体内真正的吸收与药效形式是灯盏乙素苷元，但是灯盏乙素苷元仍存在绝对生物利用度低(7%inrats)，不易透肠吸收等缺陷。研究显示，以中药的活性成分为先导化合物进行结构改造和发现新药是目前国内外药物化学研究的热点，因此以灯盏乙素苷元为先导化合物进行结构修饰具有重要意义，但目前为止仍很少见到这方面文献报道。因此，认为有必要以灯盏乙素苷元为先导化合物，进行进一步的结构修饰以期达到改善其口服生物利用度与提高治疗心脑血管疾病效果。为探索L-氨基酸结构的引入能否适用于灯盏乙素苷元的结构改造以期发现活性更好、口服吸收效果更好的抗心脑血管等疾病药物，以灯盏乙素苷元为先导化合物，结合核苷L-氨基酸前药L-valacyclovir与L-valganciclovir的结构特征,运用药物设计中的结构拼合原理在苷元结构的4'-位上引入L-氨基酸片段,设计合成了11个灯盏乙素苷元4'-L-氨基酸衍生物，取得较好的效果。OCOOHOHOHOHOOOOHHOOH8%H2SO4reflux20hOOOHHOOHHOPh2CCl2/DEME180℃2hOOOHOHOONHBocOOHR+HOBrnDMAP/DCCDCMrt12hNHBocOOBrRnNHBocOOHROOOHOHOO+DMAP/DCCDCMrt12hOOOHOOOONHBocRR=MethyorIsopropylor3-Methylpropylor2-MethylpropylorBenzyl(1)NHBocOOBrRnOOOHOHOO+DBU/THF50-60℃3-4hOOOHOOOOONHBocRnn=1,R=Isopropylorn=1,R=3-Methylpropyorn=1,R=2-Methylpropylorn=1,R=Benzylorn=2,R=3-Methylpropyorn=2,R=2-Methylpropyl(2)CH3COCl/MeOH-5℃rt12hOOOHOOOONH2ROOOHOHOHOOONH2RnR=MethyorIsopropylor3-Methylpropylor2-MethylpropylorBenzyln=1,R=Isopropylorn=1,R=3-Methylpropyorn=1,R=2-Methylpropylorn=1,R=Benzylorn=2,R=3-Methylpropyorn=2,R=2-Methylpropyl(1)(2)三.提取分离纯化工艺提取分离工艺总路线灯盏花干草（150g）粗膏60﹪－70﹪乙醇1.5L提取5h减压蒸干150mL热水（60-80℃）温浸，搅拌悬浮石油醚萃取液（80,60,50,30mL）石油醚层（浓缩得膏）水层（及混悬液）氯仿萃取（80,60,50,30mL）升华试验GC-MS鉴定挥发油氯仿层（浓缩得膏）水层（及混悬液）乙酸乙酯萃取（80,60，50,30mL）乙酸乙酯层（浓缩得膏）水层（及混悬液）正丁醇萃取（80,60,50,30mL）正丁醇层（浓缩得膏）水层（静置24h）黄色沉淀首次分离是由张人伟于1987年完成的[7]。当时采用的方法是乙醇提取后以氯仿、乙醚、乙酸乙酯依次萃取，母液用醋酸铅沉淀粗提，最后用聚酰胺柱层析。第二军医大学的张卫东[2]于2000年全面分离灯盏花化学成分时，依次过大孔吸附树脂柱、葡萄糖凝胶柱和硅胶柱，同样分离得到乙素含量高的灯盏乙素。胡倩，王玲等[6]通过正交实验确定了超声波法提取灯盏花素的最佳工艺条件为:以10倍量的70%乙醇提取3次,每次60min。在此条件下,所得浸膏中灯盏乙素含量达到2.15%,灯盏乙素提取率达到83.39%。超声波提取法是一种快速、简便、高效且稳定可行的灯盏花素提取方法。以植物化学常用成分研究方法中的不同极性溶剂梯度萃取方法将粗提物分为五个极性部分。并从水层部分分离得到高纯度灯盏花素纯品。此种方法一方面是首次应用到灯盏花素分离，另一方面与其后的石油醚部分化学成分研究互不冲突，药材利用率较高。得到的灯盏花素纯品乙素含量达96%以上，回收率达70%以上，证明超声提取、极性溶剂梯度萃取方法适用于灯盏花素的富集，可应用于进一步工业生产研究[7]。四．灯盏乙素化学图谱紫外吸收光谱以甲醇为溶剂，甲醇为空白，在285nm和315nm处有吸收，说明可能有苯环和双键以及共轭双键存在，有待其它图谱验证。红外图谱KBr压片得红外图谱：3375cm-1处尖峰为-OH，1600cm-1处峰为-C=O，1722cm-1处峰-COOH，苯环骨架振动在1400~1600cm-1。灯盏乙素的一级质谱图灯盏乙素的二级质谱图一级质谱中m/z463[M+H]+，说明灯盏乙素分子量为462；二级质谱中287[M-176+H]+处为葡萄糖醛酸。五.活性测试灯盏乙素的大鼠药代动力学和血小板聚集抑制率的相关性研究[9]。试验结果显示，随AUC0→4h的增加