大环内酯类化合物..

第八章大环内酯类化合物主讲教师：吴文惠海洋药物学第一节概述以内酯环做为基本的结构特征结构复杂多样的化合物。一、什么是大环内酯？macrolides海洋药物学二、什么是海洋大环内酯？marinemacrolides主要来自于海洋微生物、海藻、苔藓植物、软体动物、被囊动物中的大环内酯是海洋大环内酯类化合物。该类化合物大都具有潜在的生物活性大环内酯类化合物在感染性疾病、呼吸系统疾病、消化系统疾病、心血管疾病等方面有很好的疗效海洋药物学海洋药物学第二节化学结构与生物活性一、海洋大环内酯有哪些类型？简单大环内酯（脂链大环内酯）氧环大环内酯大环多内酯类大环内酯按照分子中酯键的数量可分为大环一内酯、大环二内酯、大环四内酯，按照内酯环的大小可分为十二元环大环内酯、十四元环大环内酯、十六元环大环内酯以至六十元环大环内酯，按照化学结构特征海洋药物学大环内酯类性化合物名称内酯环的结构特点脂链大环内酯ArenicolidesA,B,C26元，脂链大环内酯MicromonospolidesA,B,C16元，脂链大环内酯MacrolactinsA,E24元，脂链大环内酯IB29621226元，脂链大环内酯Maduralide24元，脂链大环内酯aplyolidesA,B,D16-17元，脂链大环内酯MarinisporolidesA,B,C,D,E34元，脂链大环内酯MarinomycinsA,B,C,D44元，脂链大环内酯脂链为环海洋药物学问题1为什么maduralide被分为简单大环内酯？氧环大环内酯Chalcomycin,ChalcomycinB16元，大环内酯amohidinolidesP,K20元，大环内酯haterumalideB15元，大环内酯SporolidesA,B11元，大环内酯酯环上有氧环amphidinolide海洋药物学问题2为什么octalactinA被归类为氧环大环内酯？海洋药物学大环多内酯Halichoblelide16元，多烯大环内二酯sphinxolideE29元，大环内二酯DeboroaplasmomycinC32元，大环内二酯脂链大环内酯脂链大环内酯Nonactin36元，大环内四酯colletodiol14元，多烯大环内二酯15G256γ32元，多烯大环内四酯类大环内酯AplasmomycinsA,B,C32元，含硼大环内二酯discokiolidesA,B,C,D26元，噁唑环，β-羟基氨基酸altohyrtinsA,B,C40元，吡喃环bryositatin26元，吡喃环2个以上内酯键海洋药物学Halichoblelidefrom海洋链霉菌in2000byYamada海洋药物学问题3比较marinomycinA和halichoblelide细胞毒活性的大小？海洋药物学类大环内酯AplasmomycinsA,B,C32元，含硼大环内二酯discokiolidesA,B,C,D26元，噁唑环，β-羟基氨基酸altohyrtinsA,B,C40元，吡喃环bryositatin26元，吡喃环除上述外的大环内酯内酯环含有氢化吡喃螺环、噁唑环、β-羟基氨基酸的类大环内酯化合物海洋药物学NOMeCOOHOHNONMeHNOCONH2NR1OOONOR2PhONHdiscokiolides结构特征1.26元环构成2.有酰胺或亚酰胺结构3.噁唑环的存在4.β-羟基氨基酸的存在海洋药物学问题4分析类大环内脂和其他大环内脂细胞毒活性的特性？海洋药物学补充内容IC50是指被抑制一半时抑制剂的浓度EC50是指能引起50%最大效应的浓度LC50在动物急性毒性试验中,使受试动物半数死亡的毒物浓度GI50细胞50%生长抑制所需的药物浓度海洋药物学第三节理化性质和波谱学特征一、海洋大环内酯化合物有哪些理化特性？1.物理特性①多为无色油状或白色无定形固体②易溶于甲醇、乙醇、氯仿、苯等有机溶剂。③大环内酯类化合物的熔点多在167-231℃，④旋光度范围较宽，从[α]D-126.6到[α]D48°海洋药物学2.化学特性①大环内酯类化合物分子内一般含有多个双键，所以会体现出二烯的性质和内酯的性质，这些性质通过一系列分子间和分子内周环转变反应体现出来。OO125810131517海洋药物学②在氢氧化钠等碱性溶液中，尤其在加温的情况下，内酯开环生成羟基酸盐而溶解，酸化则重新环合而析出内酯。OO125810131517海洋药物学③具有双烯合成(Diels-Alder反应)反应共轭二烯烃(双烯体)与具有碳碳双键或三键的化合物(亲双烯体)的1,4-加成反应+高压环己烯CH2CH2200C。1,3-丁二烯双烯体亲双烯体海洋药物学双烯体亲双烯体1234567HCOOCH3丙烯酸甲酯双环[2,2,1]-5-庚烯-2-羧酸甲酯+COOCH3海洋药物学④大环内酯类化合物的羰基碳原子是否容易受到亲核试剂的进攻？⑤亲电试剂在大环内酯类化合物的α位易发生取代反应？OOOH135791113161819海洋药物学⑥内酯类化合物的定性反应，多采用异羟肟酸反应、重氮反应和亚硝酸铁氰化钠反应。海洋药物学三、波谱特征1.如何从波谱特征判断大环内脂？①紫外最大吸收波长因生色团不同而在225nm、232nm、240nm、280nm有强弱不同的吸收峰，末端吸收也常常出现。②大环内酯类化合物可于红外光谱的1715-1740cm-1看到内酯羰基的伸缩振动所引起的吸收。海洋药物学海洋药物学③大环内酯类化合物的质子偶合常数相当高是这类化合物的典型特征。大环内酯化合物烯烃质子偶合常数一般在10Hz以上。海洋药物学④大环内酯类化合物的烯烃碳均为sp2杂化，其13C-NMR的化学位移在100-160区域内，其中和酯键相连的碳因受共轭或共轭效应的影响而在较低场，在δ166-175出现的羰基碳信号是这类化合物的典型特征，其它烷烃碳信号常常出现在14-40。海洋药物学⑤大环内酯类化合物常常具有特征的质谱断裂方式，片断峰是[M-CO]+和[M-COOCH2]+，是大环内酯的特征峰。海洋药物学问题5用表列出简单大环内脂、环氧大环内脂和大环多内酯的紫外光谱、红外光谱和核磁共振谱的差别海洋药物学简单大环内脂环氧大环内脂大环多内酯OO125810131517OHAplyolideCOOO1371114ROHO1617192021AmphidinolideOAmphidinolideP紫外nm280，240或末端240或末端220-230红外波数1717-17331710-17151715-1700质谱M，M-18M，M-18，M-36，M-54多为片段峰氢谱质子偶合常数大，信号分布广同前碳谱165以上，100-150区段和40-80区域近170有2个信号海洋药物学第四节提取分离方法及研究实例一、大环内酯的提取分离方法大环内酯的提取方法大体分为有机溶剂提取法和碱性溶剂提取法两类。多选用氯仿、丙酮、甲醇、乙醇、乙酸乙酯等有机溶剂进行充分的提取。碱性溶剂提取法多用0.5%氢氧化钠乙醇溶液或氢氧化钙水溶液提取，使大环内酯变成盐而提取出来。两种方法所得的粗内酯，再经过重结晶或柱层析比如凝胶柱层析（SephadexLH-20），反相硅胶快速柱层析（ODS）和制备性高效液相层析等先进分离技术分离精制。海洋药物学材料Et2O大环内酯结晶乙醚液如溶液太黏，可加适量乙醚稀释，冰箱放置母液回收乙醚残渣水蒸气蒸馏残留液挥发油趁热过滤水溶液热水不溶部分放冷大环内酯结晶石油醚温浸数次石油醚浸液残渣大环内酯结晶乙醚液（1）Et2ONaHCO3溶液振荡NaHCO3液（酸性成分）乙醚液（2）NaOH振荡乙醚液（3）NaOH溶液酸化羟基大环内酯海洋药物学二、分离方法总合草苔虫BugulaneritinaLinnaeus提取用95%乙醇室温浸提一周，共提取4遍（300L×4），合并乙醇提取液，减压回收乙醇，得浸膏2kg。萃取浸膏用90%甲醇悬浮分散，用正己烷萃取5次（10L×5），得正己烷萃取物560g，经体外抗癌活性筛选无活性。新鲜采集60kg，干重海洋药物学萃取含水甲醇层再加水使成80%甲醇水溶液，用CCl4萃取5次（10L×5），得CCl4萃取物60g(IC50=7µg/mL，P388)为活性部位。层析该活性部位经快速硅胶柱层析（200-300目）得活性组分2BH-10（2.7g，IC50=2.4g/mL，P388）。层析2BH-10经过SephadexLH-20凝胶柱层析，以CH2Cl2-MeOH(1：1)洗脱，流速60mL/h，得到两个活性组分A(1.7g,IC50=0.3µg/mL，P388)和B(1.1g，IC50=0.8g/mL，P388)。层析对B组分分别进行凝胶柱层析，依次以Hexane-CH2Cl2-MeOH(4：5：1)和Hexane-CH2Cl2-MeOH(10：10：1)洗脱，分别得到纯度更高、活性更强的两个组分C(0.7g，IC50=0.1g/ml，P388)和D(0.5g，IC50=810-2g/mL，P388)。海洋药物学层析C、D两组分仍含有较多的绿色素，故将两者合并，进行ODS快速柱层析，以50%80%MeOH梯度洗脱，得浅黄色活性组分E(0.8g，IC50=4.810-2g/ml，P388)。层析该组分经硅胶柱层析，以Hexane-acetone(5：11：1)梯度洗脱，得到两个部分F(0.4g)和G(0.2g)。HPLCF经反复HPLC制备，以83%MeOH为流动相，分别得到bryostatin18(10mg)、bryostatin10(65mg)、bryostatin4(50mg)。层析G经过一次Lobar柱制备分离，以5080％MeOH梯度洗脱，得到3个组分G1(5mg)、G2(12mg)、G3(34mg)。海洋药物学层析G1经反复HPLC制备，以75％MeOH为流动相，得到化合物bryostatin5(2.1mg)。层析G2、G3分别经HPLC制备，以85％MeOH为流动相，分别得到bryostatin6(5.8mg)和bryostatin11(18mg)。海洋药物学三、结构解析P173-176以草苔虫内酯4为例1.26元环macrolactin2.3氧环大环内脂3.大环上有3羟基，4个甲基4.4个带有酯键的側链5.强极性化合物海洋药物学一、理化特性草苔虫内酯4（bryostatin4），白色无定型粉末，融点198~200℃。紫外吸收显示bryostatin类大环内酯化合物的特征吸收峰λmax(MeOH)228.7nm。ESI-MS给出[M+Na+H]+(m/z918)和[2M+Na+3H]+(m/z1814)，示分子量894。海洋药物学二、氢谱特征特征性1HNMR谱中低场区给出草苔虫吡喃环（bryopyranring）中几个特种质子的信号：δ5.98(d,J=16.5Hz,34-H),δ5.78(d,J=15.83Hz,17-H),δ5.68(s,30-H),δ5.32(dd,J=15.83,8.58Hz,16-H)。OOHHR2OOOMe35OOHHHHR1OOOHHHOHMeHOMeO1234567282991011121314153130361633322018192122232425262734OOOObryostatin6OOOObryostatin5OOOObryostatin4R1R2R1R2R1R2海洋药物学利用COSY和TOCSY谱，从环上烯质子16-H，17-H出发，可以找到与之处于同一偶合系统的氢信号，即15-H(δ4.08,ddd,J=10.89,8.58,2.31Hz),14eq-H(δ3.66,brd,J=11.2Hz),14ax-H(δ1.9,m)。同样方法，可以准确找到如下一系列自旋偶合系统H-27-26-25-23-22，H-2-3-4-5-6-7和H-10-11-12。借用高分辨2DNMR技术，对高场区一些亚甲基质子的化学位移进行了精确归属。如14位亚甲基的2个不等价质子14ax-H和14eq-H,文献中其化学位移比较接近(δ1.85,m;2.05,m)。