五环三萜类化合物的构效关系.docx

五环三萜类化合物的构效关系09293320方凯莉五环三萜分为齐墩果烷型、乌苏烷型、羽扇豆烷型和木栓烷型 五环三萜类化合物作为皂草苷的糖苷配基在自然界中广泛存在.日 前，一些三萜类化合物已被报道具有抗肿瘤细胞增殖、诱导细胞凋亡 以及抗AIDS的作用1、抗AIDS作用的五环三萜类化合物的构效关系齐墩果酸(1)可以从多种植物提取得到，对齐墩果酸进行结构改 造，将齐墩果酸C3位羟基、C17位羧基成酯，得到一系列衍生物(2〜14) 其 抗 HIV-1PR 的 IC50 值 分 别 为8.0,20.0,20.0,8.0,4.0,4.0,3.0,7.5,3.0,4.0,3.8,5.6,>20.0和口>20.0p mol • L-1 体外测试结果表明，齐墩果酸的二羧酸半酯当C3-酰基链上的碳原子 数在5以内时，抗HIV-1PR抑制活性随着链长增长而增加，活性按乙 二酰、丙二酰、丁二酰和戊二酰半酯(衍生物〜6 )的顺序逐渐升高 活性最好的是C3上连有最长碳链的戊二酰半酯(6，IC50 =4p mol - L-1)，它的抑制活性是齐墩果酸的2倍(IC50 =8p mol・L-1 ) 通过引入亚甲基单元而进一步增长酰基侧链，可使抑制活性进一步提 高(8，10，IC50=,3p mol • L-1 )。

若使亚甲基单元个数超过 +时，抑 制活性略显降低(11，IC50 =4p mol • L-1 )将齐墩果酸的3-羟基转 变成3-羰基或3-羟亚氨基时，保留了它的抑制活性将C28-羧基甲基 化的3-羟基转变成3-羰基或3-氨基时，其不良的活性没有改变但C3- 羟亚氨基-齐墩果烷-12-烯-28酸甲酯与甲基齐墩果烷相比，活性提高 了2倍无论C17-羧基基团是游离的还是甲基化的，将C3-羟亚氨基引 入其结构中，抑制活性显著提高（17位上带有游离羧基的C3-酰基的 羟胺化合物是一个例外，它显示了与非酰基化的化合物相同的活性） 由此可以推测，C3位羟基是抗HIV-1的活性基团在对天然产物潜在抗HIV性能的继续研究中，从桃金娘科叶子中分离得到的羽扇豆烷型五环三萜类化合物桦木酸（15），可作为抗AIDS药物，其治疗指数为86.5对桦木酸及桦木酸还原所得的二氢桦 木酸（20）的C3位羟基进行结构改造，得到一系列桦木酸衍生物（16〜24），这些化合物都具有显著的潜在抗HIV活性，IC50值分别为 12.9,15.9,7.0,4.5,11.7,12.6,7.7,4.9,5.8,13" mol • L-1结果表明，C3 位羟基是其结构中的活性基团。

2、抗肿瘤作用的五环三萜类化合物的构效关系2.1抗肿瘤细胞增殖由齐墩果酸（1）和常春藤皂苷（25）经结构改造的几个齐墩果烷 三萜类化合物，在体内外实验中，对7,12-二甲基苯［a］并芘（DM-BA） 和12-O-十四酰佛波醇-13-乙酯（佛波酯，TPA）刺激小鼠皮肤肿瘤有 显著抑制活性，其中化合物（26） 18齐墩果烷-12-烯-328-二 醇，（27） 18齐墩果烷-12-烯-323，28-三醇，（28） 18a -齐 墩果烷-12-烯-328-二醇，（29） 18a -齐墩果烷-12-烯-323， 28-三醇具有显著的抑制效应，其抑制率分别是 81.1%,100.0%,100.0%,100.0%，尤其是 18a -Olean-型化合物的C17位 -COOH转变成-CH2OH时（30），其体内外抑制肿瘤活性是甘草次酸 （31）活性的100倍以上且在体内实验中没有显示出任何特殊的毒性乌苏酸（32）为抗癌活性成分，对其淋巴细胞型白血病P-388和H H H H UOO ucc2『 R OOHH OCUGL-1210及人肺癌细胞A-549的增值均有显著的抑制效应对人上皮癌 细胞KB、人结肠癌细胞HCT-8和乳腺癌细胞MCF-7显示一定的细胞 毒作用。

若将C3羟基和C17羧基酯化使其细胞毒作用降低，但抗 L-1210和P-388白血病细胞增值的作用略有增加若将其C3羟基和 C17羧基进行结构改造，得到化合物（23~39），其抗肿瘤活性显著 提高可见，乌苏酸结构中的C3羟基和C17羧基是其活性必需的基团对从B.serrata树脂中分离得到的4个化合物乳香酸，乙酰基书-乳香酸，11-酮基书-乳香酸和乙酰基-11-酮基书-乳香酸进行体外抑 制DNA, RNA和蛋白质合成的实验，发现它们呈剂量依赖性关系,IC50 分别0.6〜7.川 mol • L-io其中AKBA在DNA, RNA和蛋白质合成上显示最的抑制作用，IC50分别为0.6,0.5和4.川mol・L-i,且对DNA合成 的抑制作用是不可逆的，显著抑制HL-60细胞增值的同时不影响细胞 稳定性由此可以推^AKBK功能基与其活性的密切关系，乳香酸分 子中的五环三萜骨架、3a -乙酰氧基、C4羧基和C11酮基是其抗癌活 性的必需基团2.2分化诱导作用经结构改造而得到的一个新型齐墩果烷三萜2-氰基-3, 12-二氧齐 墩果烷-1，9-二烯-28-酸（CDDO,40）具有有效的分化、抗增殖和抗 炎活性，诱导人体早幼粒白血病细胞（HL-60 ）分化和小鼠3T3-L1成 纤维细胞脂肪形成的分化，并增强了神经增殖因素引起的小鼠PC12 成嗜铬细胞瘤神经原的分化，对多种人体肿瘤细胞株的增殖具有显著 的抑制作用，如对人乳腺癌细胞MCF-7，人的7种白血病细胞 THP-1,U937,HL-60,NB4,AML193,KG-1 和 ML-1， IC50 值 分别为 0.03,0.05,0.2,0.1,0.04,0.4,0.2和0.川 mol • L-1。

CDDO比自然界中存在 的乌苏酸和齐墩果酸显示出更强的生物活性，其抗炎活性为已知三萜 类化合物（41 ）活性的200~500倍其结构中的2-氰基、3，12-二羰 基基团的引入，是提高其活性的必需基团因此，进一步显示了它在 体内实验上的有效抑制或治疗作用Jing等应用生物化学和细胞学方法筛选天然的癌细胞分化诱导 剂，从千余中天然成分中首次发现a ,p -乳香酸乙酸酯的混合物 (ABA)诱导人体早幼粒白血病细胞(HL-60)分化，有效延长L-1210 或P-388白血病小鼠的存活时间；ABA在24.2p mol • L-1的剂量时可以 诱导HL-60, U-937和ML-1单细胞分化，导致90%的细胞形态发生改 变，NBT阳性率为80%〜90%同时指出,ABA分子结构中的C3羟基、 C4羧基及五环三萜骨架是其活性的必需基团2.3细胞凋亡细胞凋亡是由基因控制的细胞主动死亡过程，其在机体中承担着 重要的调控作用它在维持细胞群体数量的自身稳定、胚胎发育和免 疫系统的克隆选择方面具有重要作用，同时在肿瘤发生、清除、转化、 细胞损伤及抗肿瘤药物治疗方面亦有重要作用五环三萜类化合物诱 导肿瘤细胞凋亡的活性与其结构有密切的联系。

乳香酸的提取物ABA 对人 6 种髓细胞白血病细胞(NB4,SKNO-1,K562,U937,ML-1,HL-60) 具有诱导凋亡作用用20p g.ml-1ABA处理24h后，上述细胞的存活率 明显降低，只有K562细胞降低30%ABA是大多数白血病细胞的有 效细胞毒剂ABA浓度为5p g.ml-1时，抑制细胞生长；浓度高于10M g.ml-i时，诱导细胞死亡形态学和DNA分裂检测表明：ABA的细 胞毒作用通过诱导凋亡而调节用20M g.ml-iABA处理24h后，超过 50%的细胞出现凋亡，其中，NB4和HL-60细胞对ABA诱导凋亡表现 高度敏感实验证实了ABA对实体瘤细胞也具有凋亡作用，包括恶性 神经胶质瘤细胞和结肠癌细胞浓度在M mol - L-i数量级时，BAS具 有细胞毒效应采用原位DNA缺口末端标记法(TUNET检测)，电 镜下显示了 DNA诱导的凋亡进一步研究发现，AKBA能使HL-60和CCRF-CEM细胞显著减少， IC50为30m mol・L-1，且呈剂量关系，并指出HL-60和CCRF-CEM的细 胞凋亡可能是抑制拓扑异构酶I所致ABA (50〜70m mol・L-1)作用 于T24人膀胱癌细胞、MDA/HER-2人乳腺癌细胞和HT-1080人纤维肉 瘤细胞，细胞凋亡率均在70%以上。

为了研究乳香酸的11-羰基官能团对抑制活性是否有效，以香树 素为母体对其进行结构改造合成了乙酰基-11-羰基-香树素，并与11- 羰基乳香酸进行了对比新合成的化合物在C4位上没有羧基，直到 浓度达到25m mol • L-1时，在任意实验系统中没有显示5-LOX的抑制 活性.在11-羰基的化合物中，11-羰基书-乳香酸甲酯没有观察到抑制 活性；P -乳香酸，在C11位缺少羰基官能团，在大约60%完整细胞及 游离细胞体系中仅显示出不完整、部分的5-LOX抑制活性p -乳香 酸羧基基团还原成醇，生成3a ,24-二醇，在任一体系中使得抑制活性 全部丧失含有11-羰基且在C4位置上含有亲水性官能团如羧基和羟基的化 合物有很高的抑制5-LOX活性合成的化合物只连有一个11-羰基或 只有亲水性基团的五环三萜化合物没有抑制5-LOX活性表明这一官 能团单独存在对5-LOX抑制活性是无效的，只有当11-羰基官能团与 一个附加的亲水性官能团结合时才能恢复其抑制活性。