鹿蹄草素酯類衍生物的合成及抗菌活性研究-醫(yī)學(xué)論文

氫醌類化合物（hydroquinone）作為醌類物質(zhì)的一類，易氧化成對(duì)苯醌類衍生物，還原又恢復(fù)為原來的氫醌類，所以它們既起到了傳遞電子的作用，又能影響某些生化反應(yīng)的過程[1-2]。鹿蹄草素（Pyrolin）是一種有代表性的氫醌類化合物，抗菌作用較強(qiáng)，抗菌譜廣，毒性低，對(duì)金黃色葡萄球菌、傷寒桿菌、綠膿桿菌、變形桿菌等都有抑制作用，臨床試驗(yàn)表明其對(duì)呼吸道、尿道、消化道及創(chuàng)口感染等都有良好的療效，對(duì)真菌及某些昆蟲也有殺滅作用[3-5]。體外藥效學(xué)試驗(yàn)結(jié)果表明，鹿蹄草素作為一種廣譜抗菌藥物，對(duì)G+和G－菌的體外抑菌效果均超過青霉素[6]。艾啟俊等[7]通過對(duì)鹿蹄草素作用下的金黃色葡萄球菌生長(zhǎng)曲線、膜通透性和結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，鹿蹄草素的抑菌性和殺菌功能與其對(duì)金黃色葡萄球細(xì)胞膜和細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)的破壞直接相關(guān)。但鹿蹄草素在生物體內(nèi)極易被肝臟氧化酶系代謝成醌類而失去活性。徐文方等[6]對(duì)鹿蹄草素進(jìn)行了體內(nèi)外藥效學(xué)研究，結(jié)果表明鹿蹄草素在家兔體內(nèi)的代謝速度極快。由于鹿蹄草素在生物體內(nèi)易失活，半衰期短，代謝速度快，因此從延長(zhǎng)藥物作用時(shí)間、減少給要次數(shù)、方便患者用藥的方面考慮，利用前藥原理，將鹿蹄草素的基本化學(xué)結(jié)構(gòu)中兩個(gè)酚羥基酰化保護(hù)，合成系列鹿蹄草素?；衔?，使其進(jìn)入體內(nèi)后，經(jīng)血清酯酶降解，緩慢釋放出母體藥物鹿蹄草素而發(fā)揮抗菌作用，在預(yù)期達(dá)到理想的體內(nèi)藥效的同時(shí)，還可降解并釋放一些其他基團(tuán)，發(fā)揮其他基團(tuán)的藥效作用。

　　1儀器及試藥

　　DF-101B集熱式恒溫加熱磁力攪拌器（黃峪予華儀器制造廠）；WRS-1B數(shù)字熔點(diǎn)儀（上海精密科學(xué)儀器有限公司），溫度未校正；CP225D十萬分之一電子天平（Sartorious）；LCQADVANTAGEMAX液質(zhì)連用質(zhì)譜儀（FINNIGAN公司）；Bruker300MHz超導(dǎo)核磁共振儀，TMS為內(nèi)標(biāo)，CDCl3為溶劑；NicoletAvatar370DTGS型紅外光譜儀（therm-electroncorporation）。

　　鹿蹄草素（自制，含量為98%），mp.127.2~127.6℃（文獻(xiàn)參考值為mp.126~127℃[8]），煙酸（鄭州藍(lán)宇化工有限公司，100g/瓶），其余試劑均為分析純。

　　2方法與結(jié)果

　　2.1鹿蹄草素衍生物的合成方法

　　2.1.1雙乙?；固悴菟氐暮铣稍?50mL圓底燒瓶中加入鹿蹄草素（5.00g，0.040mol）、乙醚（150mL），攪拌溶解后，加乙酸酐（10.0mL，0.106mol）、吡啶（10mL），室溫?cái)嚢璺磻?yīng)24h，TLC監(jiān)控反應(yīng)。待原料基本反應(yīng)完全后，向反應(yīng)液中加冰水20mL，用分液漏斗分離出乙醚層，先后用1%NaHCO3、飽和CuSO4溶液、冰水洗滌，減壓蒸出乙醚，殘留物用少量乙酸乙酯溶解，經(jīng)硅膠G層析柱分離純化，得白色晶體（7.3g，86.9%），mp.43.9~44.7℃。1H-NMR（CDCl3，300MHz）δ：2.17（s，3H），2.28（s，3H），2.31（s，3H），6.93（m，3H）；13C-NMR（CDCl3，75.5MHz）δ：169.3，169.0，148.1，146.7，131.4，123.9，122.6，119.8，21.0，16.2；IR（KBr，cm-1）υ：2936.3，1756.3，1617.1，1496.4，1212.5，867.3；ESI-Massm/z：209.12（M++H）。

　　2.1.2雙丙酰化鹿蹄草素的合成[9]稱取鹿蹄草素（5.00g，0.040mol）、二甲氨基吡啶（DMAP，1.50g），加入250mL三頸燒瓶中，加入苯（125mL）、丙酰氯（11.9mL，0.136mol），回流（85℃）5h，TLC監(jiān)控反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)束時(shí)，在加熱回流（85℃）攪拌條件下，緩慢滴加飽和NaHCO3溶液調(diào)pH至堿性，冰水洗滌，分離苯層，干燥，除苯。剩余物用少量乙酸乙酯溶解，用硅膠G層析柱分離純化，得白色固體（6.2g，65.7%），mp.49.0~51.0℃。1H-NMR（CDCl3，300MHz）δ：1.27（q，6H），2.16（s，3H），2.53～2.64（m，4H），6.90～7.02（m，3H）；13C-NMR（CDCl3，75.5MHz）δ：172.9，172.6，148.2，146.8，131.4，123.9，122.7，119.8，27.7，27.6，16.3，9.2，9.1；IR（KBr，1/cm）υ：2986.6，2943.7，1764.5；ESI-Massm/z：258.92（M++H）。

　　2.1.3雙苯甲酰化鹿蹄草素的合成在150mL三頸燒瓶中加鹿蹄草素（3.00g，0.024mol）、苯（75.0mL）、苯甲酰氯（8.4mL，0.072mol）、吡啶（6mL），攪拌下，加熱回流反應(yīng)5h，TLC監(jiān)控反應(yīng)。待原料基本反應(yīng)完全后，減壓蒸出苯，殘留物用氯仿溶解，加飽和NaHCO3溶液50mL攪拌20min，分出氯仿層，用冰水洗滌，氯仿層干燥，減壓回收氯仿，殘留物用硅膠G層析柱分離純化，得白色晶體。45℃干燥12h，得白色晶體7.2g（89.7%），mp.119.8～120.2℃。1H-NMR（CDCl3，300MHz）δ：2.27（s，3H），7.13～7.26（m，3H），7.50～7.56（m，4H），7.64～7.66（m，2H），8.19～8.24（m，4H）；13C-NMR（CDCl3，75.5MHz）δ：165.2，164.9，148.6，147.2，133.7，131.9，124.2，123.0，120.1，16.5；IR（KBr，cm-1）υ：2924.2，1735.0，1594.6，1451.4，1260.8；ESI-Massm/z：333.25（M++H）。

　　2.1.4雙煙?；固悴菟氐暮铣稍趲矚馕昭b置的100mL圓底燒瓶中，加入煙酸（10.0g，0.081mol）、SOCl2（40mL），攪拌下加熱回流3h，減壓蒸出SOCl2，得淡黃色固體煙酰氯。將煙酰氯轉(zhuǎn)移至250mL三頸燒瓶中，在冰浴冷卻下，邊攪拌邊緩慢滴加鹿蹄草素吡啶溶液[鹿蹄草素（4.0g，0.032mol）用吡啶（20mL）溶解]，加完后再加吡啶（80mL）。加熱至90℃攪拌反應(yīng)5h，TLC監(jiān)控反應(yīng)。待原料基本反應(yīng)完全后，減壓蒸去吡啶，殘留物用氯仿溶解，冰水洗滌，分離出氯仿層經(jīng)鈉干燥，抽濾后減壓回收氯仿，得白色略帶黃色固體。將所得固體用無水乙醇重結(jié)晶。產(chǎn)品在48℃干燥12h，得雙煙?；固悴菟匕咨w7.5g，收率為69.4%，mp.144.0～144.3℃；1H-NMR（CDCl3，300MHz）δ：2.28（s，3H），7.14～7.26（m，3H），8.46～8.50（m，2H），8.88（s，2H），9.42（d，2H，J=8.64Hz）；13C-NMR（CDCl3，75.5MHz）δ：163.8，163.5，148.2，146.9，131.9，123.5，122.9，120.1，

　　16.5；IR（KBr，cm-1）υ：2996.3，1738.1，1586.9，1495.1，895.5，803.2；ESI-Massm/z：335.33（M++H）。

　　2.1.5雙乙酰水楊酰化鹿蹄草素的合成在帶尾氣吸收裝置100mL圓底燒瓶中，加入乙酰水楊酸（12.0g，0.067mol）、氯仿（50mL）、SOCl2（10mL），攪拌下加熱回流反應(yīng)5h，減壓蒸出氯仿和SOCl2，得無色液體乙酰水楊酰氯。在150mL三頸燒瓶中，加鹿蹄草素（3.00g，0.024mol）、吡啶（60mL）溶解，在冰浴冷卻下，邊攪拌邊緩慢滴加乙酰水楊酰氯，滴加完畢后于室溫?cái)嚢璺磻?yīng)12h。TLC監(jiān)控反應(yīng)，待原料基本反應(yīng)完全后，減壓蒸去吡啶，殘留物用氯仿溶解，先后用10%鹽酸、冰水洗滌，分離出氯仿層，經(jīng)干燥，抽濾，減壓回收氯仿，殘留物用乙酸乙酯重結(jié)晶，得褐色固體。用硅膠G層析柱分離純化，氯仿∶甲醇（100∶1，V/V）洗脫劑，收集產(chǎn)物，減壓回收溶劑后得白色晶體。45℃干燥12h，得雙乙酰水楊酰化鹿蹄草素4.2g，收率為38.7%，mp.200.0~202.0℃。1H-NMR（CDCl3，300MHz）δ：2.24（s，3H），2.32（s，3H），7.08～7.21（m，5H），7.65～7.67（m，2H），8.20～8.25（m，2H）；13C-NMR（CDCl3，75.5MHz）δ：163.0，162.6，148.3，147.0，132.1，124.2，123.1，120.3，16.5；IR（KBr，cm-1）υ：1762.8，1739.8，1487.9，1446.3，1249.5；ESI-Massm/z：471.01（M++Na）。

　　2.2鹿蹄草素衍生物的藥理實(shí)驗(yàn)

　　2.2.1統(tǒng)計(jì)學(xué)方法應(yīng)用SPSS12.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，計(jì)數(shù)資料以率表示，采用χ2檢驗(yàn)。以P<0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

　　2.2.2對(duì)大腸桿菌感染小鼠的保護(hù)作用取體重18～22g昆明種小鼠70只（由南京醫(yī)科大學(xué)提供，許可證號(hào)：SCXK（蘇）2002-0031），雌雄各半，按體重隨機(jī)分成對(duì)照組、鹿蹄草素組（Ⅰ組）、雙乙酰化LTCS組（Ⅱ組）、雙丙?；疞TCS組（Ⅲ組）、雙苯甲酰化LTCS組（Ⅳ組）、雙煙酰化LTCS組（Ⅴ組）、雙乙酰水楊酰化LTCS組（Ⅵ組），根據(jù)小鼠灌胃大腸桿菌菌液0.6mL（細(xì)菌濃度為3×109cfu/mL），各組分別按劑量灌胃給藥0.1mL/10g體重，連續(xù)3d，連續(xù)觀察，統(tǒng)計(jì)7d內(nèi)小鼠的死亡情況。

腹腔注射大腸埃希菌菌液后，對(duì)照組小鼠全部死亡（死亡率為100%，存活率為0），而用藥后各劑量組均不完全死亡（存活率為30%~60%），其中鹿蹄草素組（Ⅰ組）存活率為30%，而雙乙?；疞TCS組（Ⅱ組）為50%，雙丙?；疞TCS組（Ⅲ組）為40%，雙苯甲?；疞TCS組（Ⅳ組）為40%，雙煙?；疞TCS組（Ⅴ組）為50%，雙乙酰水楊酸化LTCS組（Ⅵ組）為60%，上述各組與Ⅰ組相比存活率均明顯提高（P<0.05），其中Ⅵ組作用最為明顯（P<0.01）。

　　2.2.3對(duì)金黃色葡萄球菌感染小鼠體內(nèi)的保護(hù)作用[7]取體重18～22g昆明種小鼠70只（由南京醫(yī)科大學(xué)提供，許可證號(hào)：SCXK（蘇）2002-0031），雌雄各半，按體重隨機(jī)均分成對(duì)照組、鹿蹄草素組（Ⅰ組）、雙乙?；疞TCS組（Ⅱ組）、雙丙?；疞TCS組（Ⅲ組）、雙苯甲?；疞TCS組（Ⅳ組）、雙煙酰化LTCS組（Ⅴ組）、雙乙酰水楊酰化LTCS組（Ⅵ組），根據(jù)小鼠灌胃金黃色葡萄球菌菌液0.8mL（細(xì)菌濃度為3×109cfu/mL），同時(shí)，各組分別按劑量灌胃給藥0.1mL/10g體重，連續(xù)3d，連續(xù)觀察，統(tǒng)計(jì)7d內(nèi)小鼠的死亡情況。

　　腹腔注射金黃色葡萄球菌菌液后，對(duì)照組小鼠全部死亡（死亡率為100%，存活率為0），而用藥后各劑量組均不完全死亡（存活率為50%~70%），其中鹿蹄草素組（Ⅰ組）存活率為50%，而雙乙?；疞TCS組（Ⅱ組）為60%，雙丙?；疞TCS組（Ⅲ組）為50%，雙苯甲?；疞TCS組（Ⅳ組）為60%，雙煙?；疞TCS組（Ⅴ組）為60%，雙乙酰水楊酸化LTCS組（Ⅵ組）為70%，與Ⅰ組比較，Ⅱ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ組存活率均明顯提高（P<0.05）。

　　3討論

　　為了解決鹿蹄草素體內(nèi)代謝過快的問題，筆者應(yīng)用前藥原理，對(duì)鹿蹄草素的酚羥基進(jìn)行保護(hù)，做成系列鹿蹄草素?；衔铮謩e是雙乙?；固悴菟?、雙丙?；固悴菟亍㈦p苯甲?；固悴菟亍㈦p煙?；固悴菟?、雙乙酰水楊?；固悴菟兀⑶彝ㄟ^IR、1H-NMR、13C-NMR、ESI-MS確證了其化學(xué)結(jié)構(gòu)。其中雙苯甲?；固悴菟?、雙煙酰化鹿蹄草素、雙乙酰水楊?；固悴菟貫樾禄衔铩?/p>

　　鹿蹄草素及其衍生物體內(nèi)抗菌試驗(yàn)中，鹿蹄草素及其衍生物能夠使大腸埃希菌和金黃色葡萄球菌感染小鼠的存活率顯著提高，說明鹿蹄草素及其衍生物有較好的抗菌作用，而雙乙?；疞TCS組、雙丙?；疞TCS組、雙苯甲?；疞TCS組、雙煙?；疞TCS組、雙乙酰水楊酸化LTCS組的大腸埃希菌和金黃色葡萄球菌感染小鼠的存活率，與鹿蹄草素組比較，均有所提高，說明鹿蹄草素衍生物抗菌作用強(qiáng)于鹿蹄草素，可能是衍生物在體內(nèi)經(jīng)水解酶系作用緩慢釋放鹿蹄草素，解決了鹿蹄草素半衰期過快等不足的緣故。