中药中蕴含着许多高价值活性成分,如青蒿素、紫杉醇、长春碱以及长春新碱等,但是这些中药高价值活性成分在基原植物中含量较低,结构复杂,提取和分离难度较高.为了保护有限的中药资源,研究人员采用化学全合成策略,成功制备了许多结构高度复杂的中药高价值活性成分,但是化学全合成面临苛刻的反应条件,冗长的合成路线及较低的收率等挑战.随着合成生物学的快速发展,许多中药高价值活性成分可以通过生物细胞工程制备,与化学全合成形成互补,为中药高价值活性成分的制备提供了新的策略.该文以β-榄香烯、青蒿素、丹参酮、长春新碱以及高三尖杉酯碱为例,简要梳理了代表性中药高价值活性成分的生物合成和化学合成研究进展.此外,还提出了生物合成与化学合成相结合的研究范式,包括化学酶法结构修饰中药高价值活性成分、生物合成结合半合成量产中药高价值活性成分、仿生合成助力中药高价值活性成分的生物合成途径解析等,为中药高价值活性成分合成提供重要参考.

熊去氧胆酸(ursodeoxycholic acid,UDCA)是用于治疗多种肝胆疾病的临床优选药物,对某些癌症及其他疾病也有辅助治疗的作用.然而,UDCA的化学合成普遍存在路线繁琐、反应条件苛刻、对环境不友好,产率低等缺陷,严重限制了其工业化生产与应用.因此,具有合成路线短、产率高、反应条件温和、成本低等优势的绿色生物合成技术逐渐成为UDCA合成的主要研究方向.生物转化法合成UDCA通常是以石胆酸(lithocholic acid,LCA)、鹅去氧胆酸(chenodeoxycholic acid,CDCA)或胆酸(cholic acid,CA)为底物,利用全细胞转化法或酶法合成UDCA,该生物合成的本质主要是利用酶的特异性将底物转化为UDCA.因此,具有特异性辅酶依赖性、高酶活性、高稳定性和高浓度底物耐受性的7α/β-羟基类固醇脱氢酶(7α/β-HSDH)和P450单加氧酶的设计开发成为研究热点.综述UDCA的酶法制备技术,探讨现有酶法合成的优缺点,展望未来发展方向,以期实现UDCA的绿色、高效、安全、可持续的生物制造.

对司巴生坦(1)的合成方法进行优化.4-溴-3-甲基苯甲腈(2)经自由基反应、亲核取代、氰基还原和Miyaura硼化反应后,得3-(乙氧基甲基)-4-(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧硼杂戊烷-2-基)苯甲醛(6);2-溴苯磺酰氯(7)与3-氨基-4,5-二甲基异(噁)唑(8)缩合,再保护仲胺得到2-溴-N-(4,5-二甲基异(噁)唑-3-基)-N-[(2-甲氧基乙氧基)甲基]苯磺酰胺(11);6与11经Suzuki偶联反应得N-(4,5-二甲基异(噁)唑-3-基)-2'-(乙氧基甲基)-4'-甲酰基-N-[(2-甲氧基乙氧基)甲基][1,1'-联苯]-2-磺酰胺(12);12再经过还原、溴化、缩合和脱保护反应,得目标产物(1).总收率约43.25％(以2计),纯度99.5％.优化后的路线避免了危险、有毒试剂(正丁基锂、四溴化碳)的使用,简化了纯化方式.

为控制丙酸氟替卡松原料药的质量,合成了丙酸氟替卡松欧洲药典(EP)杂质K(1).以经济、易得的地塞米松(2)为起始物,经酰化、氯代、水解脱酰基得6α-氯-9α-氟-11β,17α,21-三羟基-16α-甲基雄甾-1,4-二烯-3,20-二酮(5);5经高碘酸氧化,并与丙酰氯发生取代反应,得6α-氯-9α-氟-11β-羟基-16α-甲基-17α-丙酰氧基-3-氧代雄甾-1,4-二烯-17β-羧酸(7);7与N,N-二甲基硫代甲酰氯进行重排酰化反应后在碱性条件下水解,得6α-氯-9α-氟-11β-羟基-16α-甲基-17α-丙酰氧基-3-氧代雄甾-1,4-二烯-17β-硫代羧酸(9);9与氟溴甲烷在碱性条件下经亲核取代反应,得目标产物1.总收率约48.34％(以2计),纯度大于99％.该路线为1的首次合成报道,同时对丙酸氟替卡松的合成具有一定的参考意义.

目的 设计了一条高效的海洋生物碱Aaptamine的合成路线.方法 该合成路线使用廉价易得的6,7-二甲氧基四氢异喹啉为原料,经过六步反应成功合成目标天然产物,总产率约为 21%.全合成中的关键步骤包括甲基化反应和在布朗斯特酸的作用下,Vilsmeier试剂促进关环生成苯并[de][1,6]萘啶骨架结构.结论 关键中间体和产物结构经1 H-NMR、13 C-NMR和HR-MS(ESI)进行了确证.本文所提供的合成路线简单易行、合成步骤相对较短,为Aaptamine类生物碱的开发应用奠定了基础.

以己二酸单甲酯(2)作为起始原料,经酰氯化、Nenitzescu反应得6-氧代-8-氯辛酸甲酯(4),4经取代、缩合得(E)-8-(1,3-二氧代异吲哚啉-2-基)-6-(2-甲苯磺酰肼亚基)辛酸甲酯(6),6经过还原、肼解及水解反应,得8-氨基辛酸(1),该化合物是合成渗透增强剂N-[8-(2-羟基苯甲酰基)-氨基]辛酸钠(SNAC)的重要起始物.1的新合成路线总收率为58.9％(以2计),纯度99.83％.该工艺条件温和,原料经济易得,操作简单,具有良好的产业化前景.

目的:缺氧是一种常见的病理现象,通常由机体组织供氧不足或无法有效利用氧导致.羟基化及甲氧基化黄酮类化合物具有显著的抗缺氧活性.本研究旨在探索6-羟基染料木素(6-hydroxygenistein,6-OHG)及其甲基化衍生物的合成方法和抗氧化与抗缺氧活性.方法:以鹰嘴豆芽素A为原料,经甲基化反应、溴化反应、甲氧基化反应及去甲基化反应得到6-OHG及其4个甲基化衍生物[4',6,7-三甲氧基-5-羟基异黄酮(化合物3)、4',5,6,7-四甲氧基异黄酮(化合物4)、4',6-二甲氧基-5,7-二羟基异黄酮(化合物6)、4'-甲氧基-5,6,7-三羟基异黄酮(化合物7)].采用氢-1核磁共振波谱法(1H-nuclear magnetic resonance spectroscopy,1H-NMR)和质谱法(mass spectrometry,MS)表征产物结构;高压液相色谱法检测化合物的纯度;1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl,DPPH)自由基清除实验检测化合物的体外抗氧化活性.将PC12细胞分为正常组、缺氧模型组、芦丁组(1×10-9～1×10-5 mol/L),以及常氧和缺氧条件下的目标化合物组(1×10-9～1×10-5 mol/L),采用细胞计数试剂盒-8(cell counting kit-8,CCK-8)检测细胞活力,筛选得到抗缺氧活性优异的目标化合物及其最佳抗缺氧活性时的药物浓度.分别用抗缺氧活性优异的目标化合物、芦丁的最佳药物浓度处理PC12细胞后,在光镜下观察细胞形态,采用流式细胞术测定细胞凋亡率,蛋白质印迹法检测缺氧诱导因子-1α(hypoxia inducible factor-1α,HIF-1α)和血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)的蛋白质表达水平.结果:6-OHG及其4个甲基化衍生物的结构无误,纯度均>97%.当浓度为4 mmol/L时,化合物7和6-OHG的DPPH自由基清除率分别为81.16%和86.94%,均高于阳性对照芦丁,而化合物3、4、6的清除率均低于20%.与正常组相比,缺氧模型组的细胞活力显著下降(P<0.01);与缺氧模型组相比,化合物3、4、6对缺氧条件下的细胞活力无显著影响;在所有实验浓度下,6-OHG组的细胞活力均显著高于缺氧模型组(均P<0.05);在给药浓度为1×10-7或1×10-6 mol/L时,化合物7组的细胞活力显著高于缺氧模型组(均P<0.05).6-OHG和化合物7的抗缺氧活性优异,最佳药物浓度分别为1×10-6和1×10-7 mol/L.采用6-OHG(1×10-6 mol/L)和化合物7(1×10-7 mol/L)处理PC12细胞后,与缺氧模型组相比,细胞损伤明显减轻,细胞凋亡率显著下降(P<0.01),HIF-1α和VEGF蛋白质的表达水平显著下调(均P<0.01).结论:优化后的合成路线可提高6-OHG的产率,通过甲基化和选择性去甲基化得到4个衍生物.6-OHG和其衍生物化合物7表现出优异的体外抗氧化和抗缺氧活性,该活性与其分子中存在的A环邻三酚羟基结构有关.

目的 制备核酸适体(58 个碱基)与一甲基澳瑞他汀 E(MMAE)或依喜替康 DX8951 的偶联物,评价其体外抗胃癌细胞活性.方法 以不同取代羧酸为起始原料经酰胺缩合、取代等反应制得连接子 4a～4d,通过连接子 4a～4d,将 MMAE 或DX8951 与核酸适体偶联制得核酸适体偶联药物 1a～1f、7a～7f,制得化合物经质谱、核磁等确证结构;以人胃癌细胞 SUN-5 为阳性细胞,利用 CCK8 试剂盒测定细胞增殖及存活率,以分析核酸适体偶联药物的细胞增殖抑制活性.结果 合成了连接子 4 个,核酸适体偶联药物 12 个,细胞增殖抑制活性结果表明 1a～1f、7a～7f 均具有细胞增殖抑制活性,其中 1a～1d、7a、7c～7f 的 IC50 值均在100 nmol/L 以下,具有较强的细胞增殖抑制活性.结论 核酸适体偶联药物具有显著的抑制胃癌细胞增殖能力,与全身毒性的、非靶向性的细胞毒素 MMAE 等相比,更具安全性.

目的 对新型抗结核分枝杆菌药普托马尼各合成路线涉及的3个共性工艺杂质:(S)-叔丁基二甲基硅烷缩水甘油醚(杂质Ⅰ)、(S)-丁酸缩水甘油酯(杂质Ⅱ)、4-三氟甲氧基溴苄(杂质Ⅲ)进行遗传毒性评价并建立相应的质量控制方法.方法 分别采用基于专家规则和统计学原理的2种互补的(定量)构效关系[(Q)SAR]模型(Derek和Sarah)对普托马尼中3个工艺杂质的遗传毒性进行评价和分类;根据评价结果建立气相色谱-串联质谱(GC-MS/MS)法,采用分时段多反应监测(MRM)模式同时对这3个工艺杂质进行测定,并阐述这3个工艺杂质在EI源下的质谱裂解规律.结果 杂质Ⅰ和杂质Ⅲ Derek评估结果均为阳性,Sarah评估结果分别为模棱两可和阴性,依据ICH M7指南分类为3类致突变杂质;杂质Ⅱ Derek评估结果为阳性,Sarah结果显示有明确的Ames阳性实验结果,为2类已知致突变杂质.3个工艺杂质均需按照毒理学关注阈值(TTC)进行控制,建立的GC-MS/MS法经验证3个杂质可有效分离,线性关系良好,方法定量限均低于拟定限度的15％,平均回收率(m=9)分别为105.5％、104.4％和108.5％,重复性RSD(n=6)分别为2.2％、5.8％和2.2％.3批样品均检出杂质Ⅲ.结论 建立的GC-MS/MS法操作简单,专属性强,灵敏度高,可用于普托马尼中3个潜在致突变杂质的测定.由于杂质Ⅱ也是恶唑烷类抗菌药如利奈唑胺、咔哒唑胺、泰地唑胺等的共性工艺杂质,因此本研究也为其他恶唑烷类抗菌药中杂质Ⅱ的质量控制提供了参考.

为了有效控制盐酸纳曲酮的质量,该研究合成了 7个有关物质:17-(1-丁烯基)-4,5-环氧-3,14-二羟基吗啡烷-6-酮(有关物质C)、双纳曲酮(有关物质D)、3-环丙甲氧基-17-(环丙甲基)-4,5-环氧-14-羟基吗啡烷-6-酮(有关物质E)、17-正丁基-4,5-环氧-3,14-二羟基吗啡烷-6-酮(有关物质H)、17-(环丙甲基)-3-甲氧基-4,5-环氧-14-羟基吗啡烷-6-酮(有关物质J)、17-(环丙甲基)-4,5-环氧-3,14-二羟基吗啡-7-烯-6-酮(有关物质K)、纳曲酮氮氧化物(有关物质L).其中,有关物质K、L未收录进《欧洲药典》10.0中,有关物质C、D、H的合成路线未见文献报道.上述有关物质结构均经 MS、1HNMR、13C NMR确证.