抗老年癡呆藥物撥葜配基化合物研究進展

衛禾耕 李建琴 梁現蕊

（1.浙江工業大學藥學院，浙江 杭州 310014；2.浙江海正藥業股份有限公司，浙江 臺州 318000）

0 前言

近年來，老年癡呆的病癥變得越來越普遍，與癌癥及別的致命疾病相比對，老年癡呆病的治愈率呈下降趨勢，因此，老年癡呆藥物的研發越來越引起各國研究者的重視，但到目前為止，還沒有研制出能夠完全治愈老年癡呆病的藥物，目前的藥物只能減緩腦細胞的消失，稍改善對病癥的控制［1］。

撥葜配基類化合物是一類由天然產撥葜屬植物皂甙水解而成的甙元，對撥葜配基及衍生物的研究發現，撥葜配基（Smilagenin）與洋撥葜皂甙元［2］（Sarsasapogenin）對老年癡呆（AD）以及老年癡呆性疾病（SDAT）有較好的改善作用。這類化合物對老年癡呆及其它相關疾病有較好的療效。

英國植物藥（Phytopharm）公司首先將撥葜配基與洋撥葜皂甙元應用于帕金森病和腦血管型癡呆等疾病的治療開發［3］。洋撥葜皂甙元的藥物名稱為Myogane，在英國處于一期臨床研究，化學名稱為5β，20α，22α，25S-Spirostan-3β-ol。撥葜配基，化學名稱為5β，20α，22α，25R-Spirostan-3β-ol，是洋撥葜皂甙元25位異構體。撥葜配基的藥物名稱是Cogane，現處于二期臨床，是一種非肽類口服生物神經營養因子誘導的穿過血腦屏障的藥物。撥葜配基是刺激神經生長因子和通過增加釋放提高膠質細胞源神經營養因子（GDNF）的產物來改善與治療癡呆疾病。實驗結果表現，撥葜配基不僅可延緩癡呆的進展，且能改善認知能力；其次，再生作用方式意味著該藥可能適用于所有的癡呆癥。2009年4月，Phytopharm公司開始了對撥葜配基安全性與耐受性的研究。本文對此類化合物的提取分離及其半合成作一綜述。

1 從各種植物中提取與分離得到撥葜配基類化合物

3-羥基-甾族類化合物從發現至今70多年來，主要從一些植物中提取甾體糖苷類化合物（Steroidal glycosides），水解后分離這些天然產物得到的洋菝葜皂甙元與菝葜配基。

早在1936年研究者Louis等人［4］報道在對撥葜屬植物（Smilax ornate Hook與Smilaz medica）提取物進行研究時，提取出甾體糖苷類化合物，水解這些天然產物，通過活性三氧化二鋁柱層析分離后，在乙醇或甲醇的水溶液中結晶，得到的洋菝葜皂甙元與菝葜配基。

Marker等人［5］在1947年報道了對南美400多種植物的提取物進行研究，結合其它研究機構的報道，系統的介紹了甾體糖苷類化合物水解后得到各種甾體化合物以及部分甾體化合物間通過半合成互相轉化的關系。

隨后許多研究者發現在不同的植物里都存在可水解得到洋菝葜皂甙元與菝葜配基的甾體糖苷類化合物化合物。1982年Sharma S C等人［6］將10kg干的蘆筍（Asparagus plants）根，粉碎成粉末，后用甲醇萃取，蒸除甲醇后，硅膠層析，提取出少量甾體糖苷類化合物的混合物，在7％的硫酸水溶液條件下水解這三種的天然產物后，色譜層析分離，乙醇中結晶，可得到洋菝葜皂甙元，并通過IR、MS、NMR對其進行了結構確認，收率非常低。1988年Nakano，等人［7］又從絲蘭屬植物（Spanish bayonet）的莖與花粉中分離出五種甾體糖苷類化合物，然后在甲醇中用2mol的鹽酸水解后柱層析得到洋菝葜皂甙元與菝葜配基。

雖然近年來從許多種植物中都發現含有這兩種成份的甾體糖苷類化合物（Steroidal glycosides）化合物，通過各種方式水解，及改進提取效率與改善水解條件來得到洋菝葜皂甙元與菝葜配基，但因植物中所含成份復雜，相對應的菝葜配基類化合物較少，提取分離困難，成本較高，都在尋找一種能夠適合于生產的方式來制備洋菝葜皂甙元與菝葜配基。

2 3-羥基甾族類化合物間的相互轉化

1954年Wall等人［8］研究了在酸性溶液中發現3-羥基甾族類化合物存在22a與22b-spirostane互變異構情況，將3位羥基氧化后，并進行了分離與鑒別，說明此類化合物20位與22位之間存在某種構效關系。在2000年，Tobari.Akihiko等人［9］進一步研究發現：將洋菝葜皂甙元在乙酸作用下，生成的Pseudosarsasapogenin在不同條件下閉環可得到不同的產物，即27位甲基的S與R構型，并對互變異構的過渡態進行了研究，通過各種紅外、核磁分析方法對結構進行了確認，詳細的闡述了3-羥基甾族類化合物F環上的27位甲基的S與R構型是如何轉換。這種新的發現使得在水解分離甾體糖苷類化合物時，可通過控制溶液中所用酸的種類與強弱，來實現洋菝葜皂甙元與菝葜配基的制備，來減少分離上的難度。

3 以薯蕷皂甙元為原料進行半合成

早在1936年日本研究者Tsukamoto等人在對從薯蕷植物（Dioscorea）提取物進行研究時，水解分離提取出了薯蕷皂甙元（Dosgenin，（25R）-spirost-5-en-3β-ol）［10］。薯蕷植物中以盾葉薯蕷（Dioscorea）最為常見，又名黃姜，分布在我國的云南、四川、湖南、湖北、河南、陜西、甘肅等省。盾葉薯蕷是我國傳統常用中藥材，常以根狀莖入藥，盾葉薯蕷是我國特有的甾體激素類藥源植物，也是世界上薯蕷皂甙元含量最高的資源植物［11］。隨著黃姜植物提取薯蕷皂甙元與亞莫皂甙元（Yamogenin（25S）-spirost-5-en-3β-ol）的規模化生產［12］，越來越多的研究者將薯蕷皂甙元作為制備洋菝葜皂甙元與菝葜配基的原料。

薯蕷皂甙元與菝葜配基在結構上區別只是B環5、6位為雙烯鍵，許多研究都用催化氫化還原雙烯鍵來試圖得到菝葜配基。1947年Marker等人［13］用乙醚作溶劑，用氧化鉑作催化劑，氫化孕烯醇（Pregnenedilo-3，20）得到異孕醇（Allo-pregnanediol-3（β），20（α））。后來許多研究者試圖通過改變催化劑的種類及增加空間位阻等試圖氫化還原薯蕷皂甙元，使5位雙鍵在氫化過程中，氫反轉得到菝葜配基，但最終得到的是異構體占優的替告皂甙元（Tigogenin（20α，22α，（25R）-spirostan-5α-3β-ol）），而僅得到少量的菝葜配基。

早在1940年Marker等人［14］用三氧化鉻氧化薯蕷皂甙元3位羥基生成薯蕷皂甙元酮（Diosgenone（25R）-spirost-4-en-3-keto）。通過催化氫化對薯蕷皂甙元酮中的4位烯鍵進行氫化還原的研究，得到了3-酮-5-H甾族化合物。1981年Irismetov等作者進一步研究了在鈀附著不同種類載體制成的催化劑的作用下，可選擇性的氫化還原薯蕷皂甙酮中4、5位的雙烯轉化成為3-酮-5α-H甾族化合物與3-酮-5β-H甾族化合物［15］。后來研究者用瓊斯試劑或丙酮異丙醇鋁等各種方法將薯蕷皂甙元的3位羥基將氧化成薯蕷皂甙元酮，后將薯蕷皂甙元酮的4、5位的烯鍵立體選擇性還原為菝葜精酮（Smilagenon（20α，22α，（25R）-spirostan-5β-3-keto））。

隨后研究者對菝葜精酮3位的羰基進行了大量不對稱還原的研究。在1969年Browne P A等人［16］用Henbest reagent作為還原劑還原3-keto-5β甾族化合物。在異丙醇中回流72～94h可以部分選擇性的得到90％的3β-羥基甾族化合物和10％的3α-羥基甾族化合物。該方法選擇性好，收率高。但催化劑四氯化銥很難應用在工業化生產中，而且反應時間較長。

Haede等人［17］曾報道用Meerwein-Ponndorf的方法還原5β-H-3-酮甾族化合物，但得到等量的3α和3β-羥基甾族混合物，并通過用色譜層析的方法將兩種化合物進行了分離，得到單一化合物的收率非常低。

美國專利中曾報道［18］：在16～18MPa下，用雷尼鎳作催化劑，在低級羧酸作溶劑，氫化3-酮-5β甾族化合物，硅膠層析后，用二異丙醚重結晶可得到3β-羥基-5β-H甾族化合物，收率85％。因氫化壓力過高，未曾有后續研究。

1983年Gunther Ohloff作者等人［19］描述了合成3-羥基甾族類化合物的方法。用硼氫化鈉或四氫鋁鋰還原3-酮-甾族類化合物，得到3β-羥基-5α-H甾族化合物，并揭示了在還原3位羰還原成為羥基時5位氫的構型對于3位羥基α與β構型的影響。研究者運用大量的大位阻還原劑如三叔丁氧基硼氫化鈉、紅鋁試劑等不對稱還原菝葜精酮，試圖得到菝葜配基，但立體選擇性較差，還原得到主要產物為表菝葜配基（Epismilagenin）。上個世紀70年代后期Brown等人［20］介紹了一種新的高位阻還原劑三烷基硼氫化鋰還原劑（L-selectrides），該類還原劑可選擇性的將3-酮-5β-H甾族類化合物還原為3β-羥基-5β-H甾族化合物。隨著近年來三烷基硼氫化鋰等系列化合物（L-selectrides）在國外工業化生產，研究者Gunning，philip等人［21］運用L-selectrides，在不同的溶劑、不同的反應溫度條件下，不對稱還原菝葜精酮3位的羰基成為3β-羥基，該反應選擇性較高，收率可達90％以上，是目前比較適合從菝葜精酮合成菝葜配基的路線。但三烷基硼氫還原劑（L-selectrides）在國內還沒有廠家生產，進口價格非常昂貴，工藝條件要求較高等問題，使得國內工業化應用L-selectrides受到了限制。

4 結束語

在人口結構老齡化的社會中，由于老年癡呆（AD）及老年癡呆性疾病（SDAT）人群的增長，對社會都成為嚴重的問題。開發并應用治療相關疾病的產品是相當緊迫的，如果菝葜配基在今后的臨床研究中有較好的表現，則菝葜配基具有很好的應用前景和市場價值，研發出成本低、收率高、適合于工業化生產的工藝是非常必要的。

［1］孟文超，王純瑩.老年癡呆研究進展［J］.軍醫進修學院學報，2008，29（5）：445-446.

［2］王金紅.滋陰藥地黃活性成分梓醇神經保護作用研究［D］.上海：上海交通大學藥學院，2007.

［3］Orsi A，Howson P A，Dixon K.PYM50028，A novel orally active nonpeptide neurotrophic factor inducer，prevents and reverses neuronaldamage induced by MPP（+）in mesencephalic neurons and by MPTP in a mouse of Parkinson`s disease Visanji NP［J］.Rees DD FASEB Journal，2008，22（7）：2488-2497.

［4］Louis F，Robert P，Jacobsen.Sarasapogenin I An investigation of the side chain［J］.J.Am.Chem.Soc.，1938，60：28～33.

［5］MarkerR，WagnerB，UlshaferP R.Steroidal sapogenins［J］.J.Am.Chem.Soc.，1947，69：2167-2230.

［6］Sharma S C，Sati O P，Chand R.Steroidal saponins of asparagus curillus［J］.Phytochemistry（Elsevier），1982，7：1711-1714.

［7］Nakano，Kimiko，Yamasaki.The steroidal glycosides from gloriosa［J］.Phytochemistry（Elsevier），1989，28：1215-1218.

［8］WallM E，Eddy C R，Serota S.Steroidal sapogeninsxix stereochemistry of sapogenins and cholesterol at carbon［J］.J.Am.Chem.Soc.，1954，76：2849-2850.

［9］Akihiko Tobari，Mutsumi Teshimaa，Junich Koyanagi.A Spirostanols obtained by cyclization of pseudosaponin derivatives and comparison of anti-platelet agglutination activities of spirostanol glycosides［J］.European Journal of Medicinal Chemistry，2000，35：511-528.

［10］Tsukamoto，Ueno，Ohta.Glycosides of diosocrea tokoro I dioscin，Dioscoreasapotoxin and Diosgenin［J］.J.Pharm.Soc.，1936，56：135-42.

［11］黃亞輝，盛孝邦.薯蕷皂甙元的研究進展［J］.中國野生植物資源，2001，24：20-22.

［12］林向陽，任鳳蓮.盾葉薯蕷中薯蕷皂甙元的提取研究進展［J］.河北科技師范學院學報，2005，19（3）：72-74.

［13］Marker，Lopez.The conversion of pseudosapogenins to sapogenins and neosapogenins［J］.Journal of American Chemical Society，1947，69：2373-2375.

［14］Russell E，Marker，Tsukamoto.Sterols.C.Diosgenin［J］.Chem.Soc.，1940，9：2525-2532.

［15］Irismetov＆Goryaev，Izv Akad.Nauk Kaz.SSR［J］，Ser.Khim.，1981，2：47-52.

［16］Browne P A，Kirk D N.A study of the Henbest Reduction：the Preparation of 3α-Hydroxy-5α-and 3β-Hydroxy-5β-bsteroids［J］.J.Chem.Soc.，1969，1653.

［17］Haede，Werner，Fritsch.Verfahren zür Herstellüng von 3β-Hydroxy-5β-cardenoliden：GE，1927109 A1［P］，1970-12-3.

［18］Robert C，Nickolson，Ulrich Kerb.Reduction of 3-keto-5 beta-H steroids to 3 beta-hydroxy-5beta-H steroids：US，3875195 A［P］.1975-04-01.

［19］Giinther Ohloff，Bruno Maure，Beat Winter.Structural and Configurational Dependence of the Sensory Process in Steroids［J］.Helv.Chim.Acta，1983，66：192-217.

［20］Herbert C，Brown S Krishnamurthy.Lithium Tri-secbutylborohydride；A New Reagent for the Reduction of Cyclic and Bicyclic Ketones with Super Stereoselectivity；A Remarkably Simple and Practical Procedure for the Conversion of Ketones to Alcohols in Exceptionally High Stereochemical Purity［J］.J.Am.Chem.Soc.，1972，94：7159-7161.

［21］Gunning，Philip，James.Stereospecific reduction of sapogen-3-ones：WO，2004037845 A1［P］.2004-05-06.