多年来药物学家为了增强紫杉醇的水溶性和靶向性,持

水溶性紫杉醇衍Sinenxan A(SI-A,3)[3]是由南方红豆杉愈创组织培养得到的含量较高(干重可达2%)的 新型紫杉烷化合物,具有紫杉醇母核类似骨架和14β-含氧基团,而无相应的1,7,9,13位含氧 基团,为寻找新的抗癌药提供了可以不依赖自然资源的原料。因此,我们围绕SI-A母核进行了 系统的结构修饰,合成了一系列14β-侧链紫杉醇衍生物[4]。本文报道我们工作的一部分。 经计算机分子计算,化合物4和5分子表面静电势与紫杉醇相似[5],有可能具有较强的抗 肿瘤活性,因此这两个化合物成为我们要合成的目标分子。 化合物4的合成路线见图2。从SI-A出发经11步反应可以得到起始中间体6[6]。6用氢 氧化钾选择性水解10位酯基高收率地得到7,7随后经TPAP[tetrapropylammonium perruthenate(Ⅶ)]氧化生成8。我们参考Nicolaou在全合成紫杉醇所用的方法[7],在叔丁醇钾 和苯硒酸酐[(PhSeO)2O]作用下,化合物8的羰基α-氢被氧化为羟基生成9,化合物9的9位 羟基构型经NOE差谱证实处于α位。在对9进行硅胶柱分离纯化时,发现9在硅胶中易转变 成10。紫杉烷类化合物的10位羰基/9位羟基在硅胶中转变为10位羟基/9位羰基,未见文献 报道。与Nicolacu的方法[7]相比,利用该方法将化合物9转变为10,条件温和,副产物少,容易 操作。Nicolaou在全合成紫杉醇时将10位羰基/9位羟基转变为10位羟基/9位羰基,采用的 方法是先用叔丁醇钾在-78℃进行烯醇化生成烯二醇,然后用醋酸酸化实现转变。但我们在实 验中发现Nicolaou的方法不适合我们这类化合物,产物很复杂,生成很多极性大的产物,可能 是由于这类化合物的四员氧环对酸更敏感,醋酸的酸性已导致四员氧环的开环。

图2 制备目标化合物4的合成路线 Fig.2 Synthesis route for target compound 4 在4-二甲胺基吡啶(DMAP)作用下,将9进行乙酰化得到11。用四丁基氟化胺 (tetrabutylammonium fluoride,TBAF)脱去11的TES保护基时,生成的产物主要为双键转移 化合物12,预期的产物13很少。改用0.5%稀盐酸去除TES能得到高收率的13。在二环己基 碳二亚胺(DCC)和DMAP作用下,13与用ee保护的侧链酸14偶联生成15,随后用0.5%稀 盐酸脱去ee保护基得到目标化合物4。 化合物5的合成见图3。与合成4的方法相同,先将10进行乙酰化、脱去TES保护基得到 17,17与用ee保护的侧链酸14偶联后,用稀盐酸去除ee保护基顺利得到目标化合物5。 所有化合物的结构都经IR、1HNMR、13C NMR、FAB-MS证实。目标化合物4和5的结构 还经高分辨质谱验证。 图3 制备目标化合物5的合成路线 Fig.3 Synthesis route for target compound 5 将4和5进行了体外肿瘤细胞抑制试验(MTT法)和微管聚合试验(浊度测定法)[6]。药理 结果表明,这两个化合物对人口腔癌细胞(KB)的IC50>10μg/ml-1,在浓度为10μM时对微 管无聚合作用。而紫杉醇对KB细胞的IC50为2.59×10-3μg/ml-1,在10μM时对微管有聚合 作用。从药理结果可以看出,目标化合物的细胞毒活性比紫杉醇差3个数量级以上,说明分子 表面静电势不是影响活性的关键因素。 紫杉醇的构效关系研究表明,分子北部基团(7,9,10位含氧基团)对活性影响不大[8],这 与我们的初步研究结果相同(9,10位含氧基团互换对活性无明显影响)。从分子结构对比看, 目标分子的侧链处于14β-位而不是13α-位,并且缺乏紫杉醇相应的1位羟基,这可能是导致化

合物活性差的主要原因。有关研究正在进一步进行中。 28 天然产物研究与开发Vo1.12 No.1

收稿日期:1999-07-19 紫杉醇(Taxol,1)〔1〕是近十多年来出现的治 疗晚期乳腺癌、卵巢癌等疗效最好的药物之一,现 已成为治疗这两种癌症的临床一线用药.它的作 用机理独特〔2〕、化学结构新颖复杂,已引起人们 的广泛关注.但紫杉醇也存在水溶性差、对某些癌 症无效、易产生多药耐受性等缺点.目前紫杉醇临 床用药只能靠从植物中直接提取,或由植物中含 量较高的10-deacetyl baccatinⅢ半合成获得.由 于该植物生长缓慢,且这两条途径都易造成自然 资源的破坏.因此,寻找高效低毒、抗瘤谱广、综合 性能好又不依赖自然资源的新一代紫杉醇类抗癌 药具有重要意义. 1 合成路线设计 Sinenxan A(SI-A,2)〔3〕是由南方红豆杉愈创 组织培养得到的紫杉烷化合物(干重可达2%), 具有14β-含氧基团和与紫杉醇母核类似的骨架, 而无相应的1,7,9,13位含氧基团,为进行结构修 饰、寻找新的抗癌药提供了可以不依赖自然资源 的原料.因此,围绕SI-A母核进行了系统的结构 修饰,合成了一系列14β-侧链紫杉醇衍生物〔4~6〕. 同时作为对SI-A进行系统结构修饰研究的一部 分,还对其10位进行结构改造,考察10位基团的 极性变化、亲疏水性改变以及空间效应对活性的 影响,合成了10位为羰基、羟基、甲氧基乙酸酯、 苄氧基乙酸酯、羟乙酸酯等共6个新的14β-侧链 紫杉醇衍生

物.目标化合物的合成路线分别见图 1和图2. 从SI-A出发经7步反应可以顺利得到起始 原料(3)〔7〕.由于化合物(3)的4位羟基空间位阻 大于2位,在二环己基碳二亚胺(DCC)和4-吡咯 烷基吡啶(4-pyrrolidinopyridine,4-PP)作用下,选 择性苯甲酰化得到(4).在夺质子能力很强的 lithium bis(trimethylsilyl)amide(LHMDS)作用 下,以乙酰氯作为酰化剂得到(5).用氢氧化钾水 解化合物(5)的10位乙酸酯,选择性不高,除得到 所需的化合物(6)外,还得到(7)〔6〕以及多羟基化 合物.用TES(三乙基氯硅)保护(6)的10位羟基, 随后水解14位乙酸酯得到化合物(9).在DCC和 4-二甲胺基吡啶(DMAP)作用下,(9)与侧链酸 (10)偶联后,用稀盐酸同时去除ee(乙氧基乙基) 和TES保护基得到目标化合物(13).(9)与用ee 保护的β-内酰胺侧链(11)偶联〔8〕,再用稀盐酸同 时去除ee和TES保护基则得到另一个目标化合 物(15).

a)PhCO2H,DCC,4-PP,PhMe,80℃;b)LHMDS,THF,AcCl,0℃;c)KOH,MeOH;d)TESCl,imidazole,DMF,0℃; e)KOH,MeOH;f)10,DCC,DMAP,PhMe;g)11,LHMDS,THF,0℃;h)HCl,EtOH Fig·1 The synthetic route for target compounds (13) and (15) 目标化合物(19),(22),(25),(26)的合成见 图2.由紫杉烷中间体(16)〔5〕出发,参照Holton的 方法〔9〕、用tetrapropylammonium perruthenate (TPAP)/N-methylmorpholineN-oxide(NMO)氧 化得到(17),(17)用稀盐酸脱去TES保护基后, 与带ee保护基的侧链酸(10)偶联,再用稀盐酸去 除ee得到目的物(19).中间体(16)直接进行酰化 后,采用合成(19)的类似方法,即先去除14位 TES保护基,再与侧链酸(10)偶联,最后脱去ee 得到化合物(22)和(25).不同之处在于改用四丁 基氟化胺(TBAF:tetrabutylammonium fluoride)去 除TES.由于用稀盐酸去除TES,反应时间长,常 常需要数天时间才能反应完全,而用TBAF仅需 几个小时,二者收率相当.以氢氧化钯为催化剂, 化合物(25)经常压氢化得到目的物(26). 191期刘瑞武等:10位结构修饰14β-侧链紫杉醇衍生物的合成及其抗肿瘤活性

紫杉醇(paclitaxel)是治疗卵巢癌的一线药物，易引起骨 髓抑制、神经毒性、心脏毒性等不良反应，降低了紫杉醇临 床应用价值。为了避免或减少紫杉醇在应用中产生的毒副作 用，国内外相关学者开展了实验室和临床的广泛研究。尤其 是近五年来对紫杉醇的新剂型如乳剂、胶囊、包合物、脂质 体、纳米粒、凝胶、植入剂和药物释放支架等[1]，给药方法如 静脉给药、腹腔给药、每周给药法等，以及联合用药等的研 究较多，至今已取得阶段性成果。

美国蒙大拿州立大学植物病理系化学家Andre Stierle博 士[8]从短叶红豆杉的韧皮部分离到一株能产紫杉醇的 真菌Taxomyces andreanae。紫杉醇产生菌的发现,为紫 杉醇资源提供了一条新途径。从而,从植物内生菌中筛 选具有疗效的新型化合物[9]。

1 紫杉醇的药源保护 人工栽培和综合利用植物资源是紫杉醇药源保护的 要途径。首先,依靠种子繁殖及扦插等无性繁殖方法,有计 划大批量培育红豆杉科植物的幼苗,是当前有效保护和再 资源的主要方法之一。美国BMS公司在1991年已种植红 豆杉树400万株[5]。我国的云南、湖南等地也开展了大片栽 培试验,云南已成功繁育了5万株红豆杉树,成活率达 94·3%;湖南已首次人工繁殖出红豆杉幼苗3 000多株,移栽 大田长势良好[6]。据笔者调查,近年,广西晖昂生化制药有 限公司在广西资源县等地进行曼地亚红豆杉引种实验并取 得成功,目前长势良好。其次,综合利用红豆杉植物的嫩枝、 针叶,可节约天然资源。在一项由美国NCI和美国FDA共 同资助的项目研究中,对欧洲几种不同红豆杉属植物的针叶 样品测定结果显示,许多种针叶样品的紫杉醇含量可与干燥 的短叶红豆杉树皮相当(约0·01%),在美国不同地区栽培的 35种红豆杉新鲜针叶,至少有6种含量高于或等于干燥短叶 红豆杉树皮,此项目已提供了1·362万公斤干枝叶供提取和