1、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？marine macrolides,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
2、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,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？,酯环上有氧环,amphidinolide,海洋药物学,问题2为什么octalactin A 被归类为氧环大环内酯？,海洋药物学,2个以上内酯键,海洋药物学,Halichoblelide from 海洋链霉菌 in 2000 by Yamada,海洋药物学,问题3比较marinomycin A和halichoblelide细胞毒活性的
3、大小？,海洋药物学,除上述外的大环内酯,内酯环含有氢化吡喃螺环、噁唑环、-羟基氨基酸的类大环内酯化合物,海洋药物学,discokiolides,结构特征 26元环构成 有酰胺或亚酰胺结构 噁唑环的存在 -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 多为无色
4、油状或白色无定形固体 易溶于甲醇、乙醇、氯仿、苯等有机溶剂。 大环内酯类化合物的熔点多在167-231， 旋光度范围较宽，从 D-126.6到D48,海洋药物学,2.化学特性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。,海洋药物学,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。,海洋药物学,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,海洋药物学,海洋药物学, 大环内酯类化合
5、物的羰基碳原子是否容易受到亲核试剂的进攻？亲电试剂在大环内酯类化合物的位易发生取代反应？,海洋药物学,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？紫外最大吸收波长因生色团不同而在225 nm、232 nm、240 nm、280 nm有强弱不同的吸收峰，末端吸收也常常出现。 大环内酯类化合物可于红外光谱的1715-1740 cm-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,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10 Hz以上。,海洋
6、药物学,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166-175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,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,Aplyolide C,Amphidinolide O Amphidinoli
7、de P,紫外 nm 280， 240或末端 240或末端 220-230 红外波数 1717-1733 1710-1715 1715-1700 质谱 M，M-18 M，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
8、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（Sephadex LH - 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,海洋药物学,二、分离方法总合草苔虫Bugula neritina Linnaeus提取 用95 %乙醇室温浸提一周，共提取4 遍（300 L 4），合并乙 醇提取液，减压回收乙醇，得浸膏2 kg。萃取 浸膏用90 %甲醇悬浮分散，用正己烷萃取5次（10 L 5），得正己烷萃取物560 g，经体外抗癌活性筛选无活性。,新鲜采集60 kg，干重,海洋药物学,萃取 含水甲醇层再加水使成80 %甲醇水溶
9、液，用CCl4萃取5次（10 L 5），得CCl4萃取物60 g (IC50 = 7 g/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 （2.7 g，IC50 = 2.4 g/mL，P388）。层析 2BH - 10经过Sephadex LH - 20凝胶柱层析，以CH2Cl2 - MeOH (1：1) 洗脱，流速60 mL/h，得到两个活性组分A (1.7 g, IC50 = 0.3 g/mL，P388)和B (1.1 g，IC50 = 0.8 g/mL，P388)。层析 对B组分分别进行凝胶柱层析，依次以Hexane - CH2Cl
10、2 - 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 (0.7 g，IC50 = 0.1 g/ml，P388) 和D (0.5 g，IC50 = 8 10-2 g/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 (0.8 g，IC50 = 4.8 10-2 g/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 (0.4
11、g) 和 G (0.2 g)。HPLC F 经反复HPLC 制备，以83 % MeOH 为流动相，分别得到bryostatin 18 (10 mg)、bryostatin 10 (65 mg)、bryostatin 4 (50 mg)。层析 G经过一次Lobar柱制备分离，以50 80 MeOH梯度洗脱，得到3个组分G1 (5 mg)、G2 (12 mg)、G3 (34 mg)。,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bryostatin 5 (2.1 mg)。层析 G2、G3分别经HPLC制备，以85 MeOH为流动相，分别得到bryostatin 6
12、 (5.8 mg) 和bryostatin 11 (18 mg)。,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macrolactin 2. 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（bryostatin 4），白色无定型粉末，融点198200。紫外吸收显示bryostatin类大环内酯化合物的特征吸收峰max(MeOH)228.7nm。ESI-MS给出M+Na+H+(m/z 918)和2M+Na+3H+(m/z 1814)，示分子量894。,海洋药物学,二、氢谱特征特征
13、性1HNMR谱中低场区给出草苔虫吡喃环（bryopyran ring）中几个特种质子的信号：5.98(d, J=16.5Hz,34-H), 5.78(d, J=15.83Hz,17-H),5.68(s,30-H), 5.32(dd, J=15.83,8.58Hz,16-H)。,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 (4.08,ddd,J=10.89,8.58,2.31Hz), 14eq-H(3.66,brd,J=11.2Hz), 14ax-H(1.9,m)。同样方法，可以准确找到如下一系列自旋偶合系统H-2
14、7-26-25-23-22，H-2-3-4-5-6-7和H-10-11-12。借用高分辨2D NMR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(1.85, m; 2.05, m)。H-H COSY+ H-C COSY=TOCSY（Total correlation spectroscopy）,海洋药物学,在ROESY谱中，可以观察到一些列与这些甲基的NOE相关点，见右图。28-3H(1.017,s)/6-H(1.43,m),10-H(2.20,m)；29-3H(0.938,s)/7-H(5.11,d
15、d,J=11.87,4.95Hz),10-H(1.65,m)；32-3H(1.158,s)/17-H(5.78,d),2-H(2.30,m)；33-3H(1.005,s)/16-H(5.32,dd)，20-H(5.13,s)。,海洋药物学,海洋药物学,海洋药物学,三、碳谱特征,海洋药物学,海洋药物学,四、合成特性,海洋药物学,五、生物活性和药理作用Bryostatin 1 binds to and activates protein kinase C, but its biological effects differ greatly from those induced by other p
16、rotein kinase C activators。A macrocyclic lactone with antitumor properties. Potently activates protein kinase C and exhibits a high binding affinity (Ki = 1.35 nM).,海洋药物学,Bryostatin 2 is a protein kinase C activator exhibiting a Ki value 1 order of magnitude higher than bryostatin 1. Bryostatin 2 inhibits DNA synthesis at 100 nM .,蛋白激酶C（protein kinase C, PKC）是一类Ca2+、磷脂依赖性的蛋白激酶，是G蛋白受体效应物，在跨膜信号传递过程中起着重要作用。PKC通过催化多种蛋白质上Ser/Thr磷酸化，调节多种细胞的代谢、生长、增殖和分化。,海洋药物学,海洋药物学,海洋药物学,
