四氫小檗堿化合物的設(shè)計(jì)、合成及降脂活性分析

徐斯盛，郭抗蕭，臧婧蕾，周 羽

（長(zhǎng)沙衛(wèi)生職業(yè)學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙 410001）

四氫小檗堿在臨床應(yīng)用實(shí)踐中體現(xiàn)出了良好的降脂以及降糖活性，可通過(guò)促進(jìn)LDL-R 表達(dá)水平的方式促進(jìn)體內(nèi)血脂水平的控制。但既往報(bào)道中顯示，四氫小檗堿在臨床應(yīng)用中存在口服生物利用率偏低，心臟毒性等缺點(diǎn)。因此，為進(jìn)一步改善其類(lèi)藥性，促進(jìn)生物利用度水平的提升，本工作基于生物電子等排設(shè)計(jì)策略，修飾并改造四氫小檗堿類(lèi)化合物A、D 環(huán)結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)全新結(jié)構(gòu)四氫小檗堿類(lèi)化合物的成分，并對(duì)不同化合物體外降脂活性水平進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1 化合物設(shè)計(jì)

首先，引入不同烷氧基取代四氫異喹啉A 環(huán)、D 環(huán)所對(duì)應(yīng)2位、3位、9位、10位、11位以及12位，引入甲基取代的四氫異喹啉C 環(huán)所對(duì)應(yīng)8位，形成四氫小檗堿類(lèi)化合物，編號(hào)定義為A1～A16，并對(duì)其降脂活性進(jìn)行評(píng)價(jià)。然后，基于生物電子等排原理，以吲哚環(huán)替代A 環(huán)，3，4，5-三甲氧基苯環(huán)替代D 環(huán)，以評(píng)估7位甲基、9位甲基以及C 環(huán)開(kāi)環(huán)條件下對(duì)降脂活性的影響，形成四氫小檗堿類(lèi)化合物，編號(hào)定義為A17～A20。在此基礎(chǔ)之上，對(duì)以吲哚環(huán)替代D 環(huán)，不同烷氧基替代A 環(huán)2位、3位條件下對(duì)四氫小檗堿降脂活性的影響進(jìn)行評(píng)價(jià)，形成四氫小檗堿類(lèi)化合物，編號(hào)定義為A21～A32。

2 化合物合成

對(duì)于四氫小檗堿化合物A1～A16而言，具體的合成路線為：取代羥基苯甲醛2-1在堿性環(huán)境下進(jìn)行加熱處理，通過(guò)與取代溴甲基苯進(jìn)行合成反應(yīng)的方式生成化合物，定義為2-2。2-2通過(guò)與硝基甲烷進(jìn)行克腦文蓋爾縮合反應(yīng)的方式生成α，β-不飽和硝基化合物，將其定義為2-3。2-3通過(guò)氫化鋁鋰還原的方式生成取代芳香乙胺化合物，將其定義為2-4。在縮合劑、三乙胺條件下，2-4與取代苯乙酸發(fā)生縮合反應(yīng)，生成一定比例的酰胺類(lèi)中間體，將其定義為2-5。2-5在氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下同氧氯化磷發(fā)生環(huán)化反應(yīng)，生成二氫異喹啉類(lèi)中間體，將其定義為2-6。在硼氫化鈉還原反應(yīng)作用下，生成四氫異喹啉類(lèi)中間體，將其定義為2-7。在酸性條件下，2-7直接與乙醛（甲醛）產(chǎn)生反應(yīng)，生成中間體，將其定義為2-8，在此基礎(chǔ)之上于酸性條件下進(jìn)行加熱反應(yīng)，生成目標(biāo)化合物，編號(hào)為A1～A16。

在上述反應(yīng)過(guò)程當(dāng)中，基本條件以及參與反應(yīng)關(guān)鍵試劑如下：①溴甲基苯（取代溴甲基苯），碳酸鉀，丙酮，在65.0℃條件下進(jìn)行4.0h 反應(yīng)干預(yù)；②硝基甲烷，乙酸銨，乙酸，在80.0℃條件下進(jìn)行8.0～10.0h 反應(yīng)干預(yù)；③氫化鋁鋰，四氫呋喃，在0℃條件下進(jìn)行反應(yīng)；④縮合劑EDCI，HOBt，二氯甲烷，三乙胺，在室溫條件下進(jìn)行4.0～6.0h 反應(yīng)干預(yù)；⑤氧氯化磷，乙腈，氮?dú)獗Ｗo(hù)，在90.0℃條件下進(jìn)行0.5～2.0h 反應(yīng)干預(yù)；⑥硼氫化鈉，無(wú)水甲醇，一定比例二氯甲烷助溶、0℃，在室溫條件下過(guò)夜；⑦乙醛（甲醛），甲酸，在85.0℃條件下進(jìn)行2.0～4.0h反應(yīng)干預(yù)；⑧乙醇，6M 鹽酸，在80.0℃條件下進(jìn)行4.0h 反應(yīng)干預(yù)。

四氫小檗堿類(lèi)化合物A17～A20具體的合成路線為：吲哚甲醛3-1與硝基甲烷（硝基乙烷）通過(guò)克腦文蓋爾縮合反應(yīng)形成α，β-不飽和硝基化合物，將其定義為3-2。在氧化鋁鋰還原反應(yīng)作用下生成一定比例的吲哚乙胺化合物，定義為3-3。按照同樣的還原反應(yīng)可生成一定比例純類(lèi)化合物，將其定義為3-5。在氧化劑氧化反應(yīng)作用下，中間體3-5生成醛類(lèi)中間體3-6。在此基礎(chǔ)之上，3-3以及3-6通過(guò)P-S 關(guān)懷反應(yīng)的方式形成中間體3-7，即四氫小檗堿類(lèi)A20化合物。在酸性環(huán)境下，中間體與甲醛（乙醛）通過(guò)化學(xué)反應(yīng)形成四氫小檗堿類(lèi)目標(biāo)化合物A17～A19。

在上述反應(yīng)過(guò)程當(dāng)中，基本條件以及參與反應(yīng)關(guān)鍵試劑如下：①硝基甲烷，乙酸銨，乙酸，在80.0℃條件下進(jìn)行8.0～10.0h反應(yīng)干預(yù)；②氫化鋁鋰，四氫呋喃，在0℃條件下進(jìn)行反應(yīng)干預(yù)；③氫化鋁鋰，四氫呋喃，在0℃條件下進(jìn)行反應(yīng)干預(yù)；④氧化劑，二氯甲烷，碳酸氫鈉；⑤乙腈，乙酸，在95.0℃條件下進(jìn)行反應(yīng)干預(yù)；⑥乙醛，甲酸，在85.0℃條件下進(jìn)行2.0～4.0h 反應(yīng)干預(yù)。

四氫小檗堿類(lèi)化合物A21～A32具體的合成路線為：羥基苯甲酸4-1在堿性環(huán)境下加熱處理，與溴甲基苯反應(yīng)生成化合物4-2。其與硝基甲烷通過(guò)克腦文蓋爾縮合反應(yīng)形成α，β-不飽和消極化合物4-3。在此基礎(chǔ)之上，經(jīng)氫化鋁鋰還原反應(yīng)生成芳香乙胺化合物，將其定義為4-4。同樣在縮合劑以及三乙胺的共同作用下，與吲哚乙酸產(chǎn)生縮合反應(yīng)，生成一定比例酰胺類(lèi)中間體，定義為4-5。在氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下，通過(guò)與氧氯化磷進(jìn)行環(huán)化反應(yīng)生成中間體4-6。經(jīng)硼氫化鈉還原反應(yīng)生成中間體4-7。并通過(guò)與甲醛進(jìn)行酸性環(huán)境反應(yīng)的方式，形成中間體4-8，經(jīng)酸性加熱條件處理，得到四氫小檗堿類(lèi)化合物A21～A30。

在上述反應(yīng)過(guò)程當(dāng)中，基本條件以及參與反應(yīng)關(guān)鍵試劑如下：①溴甲基苯，丙酮，碳酸鉀，在65.0℃條件下進(jìn)行4.0h反應(yīng)干預(yù)；②乙酸銨，硝基乙烷，乙酸，在80.0℃條件下進(jìn)行8.0～10.0h 反應(yīng)干預(yù)；③四氫呋喃，氫化鋁鋰，在0℃條件下進(jìn)行反應(yīng)干預(yù)；④縮合反應(yīng)試劑HOBt，EDCI，二氯甲烷，三乙胺，在室溫條件下進(jìn)行4.0～6.0h 反應(yīng)干預(yù)；⑤乙腈，氧氯化磷，氮?dú)獗Ｗo(hù)，在90.0℃條件下進(jìn)行0.5～2.0h 反應(yīng)干預(yù)；⑥硼氫化鈉，二氯甲烷，無(wú)水甲醇，在室溫條件下過(guò)夜；⑦乙醛，甲酸，在85.0℃條件下進(jìn)行2.0～4.0h 反應(yīng)干預(yù)；⑧乙醇，6M鹽酸，在80.0℃條件下進(jìn)行4.0h 反應(yīng)干預(yù)。

3 降脂活性評(píng)價(jià)

設(shè)計(jì)全新結(jié)構(gòu)四氫小檗堿類(lèi)化合物的成分，經(jīng)課題組對(duì)所設(shè)計(jì)合成化合物A1～A32進(jìn)行藥理活性分析，經(jīng)分析認(rèn)定部分化合物體外降脂活性良好。體外LDL 攝取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示。結(jié)合表1數(shù)據(jù)可見(jiàn)，化合物體外LDL 攝取率在100.0%以上，證實(shí)上述化合物體外降脂活性良好。同時(shí)，表1中數(shù)據(jù)顯示，A10、A13以及A21所對(duì)應(yīng)體外LDL 攝取率分別為122.3%、125.3%以及122.7%，均達(dá)到120.0%以上，與普伐他汀陽(yáng)性對(duì)照LDL 攝取率結(jié)果基本一致，體外降脂活性良好。

表1 體外LDL攝取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)示意表

首先，對(duì)四氫小檗堿化合物B 環(huán)、C 環(huán)以及D 環(huán)進(jìn)行固定處理，在A 環(huán)所對(duì)應(yīng)R1取代基上引入羥基，同時(shí)將羥甲基引入R2取代基上，生成A1化合物，與之對(duì)應(yīng)LDL 攝取率達(dá)到104.2%。在此基礎(chǔ)之上，將芐氧基引入R1取代基中，同時(shí)將羥甲基引入R2取代基上，生成A2化合物，與之對(duì)應(yīng)的LDL 攝取率達(dá)到98.4%。在以甲氧基替代化合物D 環(huán)R4取代基位以及R7取代基位，并將不同取代芐氧基引入化合物A 環(huán)R1取代基位上，得到不同化合物，按照A3～A9進(jìn)行編號(hào)，所對(duì)應(yīng)體外攝取率與A1有良好一致性關(guān)系。隨后，將羥基引四氫小檗堿化合物A 環(huán)R1取代基位上，所得到化合物編號(hào)為A10，與之對(duì)應(yīng)體外攝取率明顯提升（自98.4%提升至122.3%）。以此為基礎(chǔ)，將不同烷氧基取代化合物A 環(huán)R1取代基位以及R2取代基位，所得化合物按照A11～A14編號(hào)（此環(huán)節(jié)中以苯并二氫呋喃替換化合物A 環(huán)，形成化合物編號(hào)為A13），與之對(duì)應(yīng)體外LDL 攝取率達(dá)到最高值，為125.3%。而在甲基取代化合物C 環(huán)R7取代基位的情況下，所對(duì)應(yīng)體外LDL 攝取率呈現(xiàn)出一定的下降趨勢(shì)。

4 降脂活性結(jié)果

為進(jìn)一步促進(jìn)四氫小檗堿化合物生物利用度水平的提升，同時(shí)改善其應(yīng)用過(guò)程中的毒副反應(yīng)，可基于生物電子等排策略，對(duì)四氫小檗堿化合物A 環(huán)結(jié)構(gòu)以及D 環(huán)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造。與此同時(shí)，對(duì)B 環(huán)、C 環(huán)第6 位以及第8 位甲基替代對(duì)體外LDL 攝取率的影響，以及四氫小檗堿化合物C 環(huán)開(kāi)環(huán)對(duì)體外LDL 社區(qū)率的影響進(jìn)行考察，設(shè)計(jì)全新結(jié)構(gòu)四氫小檗堿化合物成分，在此基礎(chǔ)之上對(duì)化合物A1～A32所對(duì)應(yīng)體外降脂活性水平進(jìn)行測(cè)定，并總結(jié)初步構(gòu)效關(guān)系。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)分析，總結(jié)得到以下幾個(gè)方面的結(jié)論：第一，就四氫小檗堿化合物降脂活性水平受A 環(huán)取代基的影響進(jìn)行評(píng)估，在R1取代基位為羥基，R2取代基位為甲氧基的情況下，所對(duì)應(yīng)活性水平較高。反之，在R1以及R2取代基為不同芐氧基的情況下，對(duì)四氫小檗堿化合物活性水平的影響是最弱的。在此基礎(chǔ)之上，選用雜環(huán)取代化合物A 環(huán)，在A 環(huán)取代為吲哚基的情況下，活性水平與取代前基本一致，為獲得最高活性水平，應(yīng)以苯并二氫呋喃替代A 環(huán)；第二，在針對(duì)四氫小檗堿化合物B 環(huán)、C 環(huán)進(jìn)行考察的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，化合物活性水平會(huì)受甲基取代的影響，無(wú)論屬于6位或8位，均會(huì)造成其活性水平的下降，C 環(huán)開(kāi)環(huán)對(duì)化合物活性水平的影響也同樣如此。根據(jù)這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果，四氫小檗堿化合物降脂活性水平在很大程度上受四氫異喹啉骨架的影響；第三，對(duì)四氫小檗堿化合物D 環(huán)取代基種類(lèi)進(jìn)行考察，結(jié)果顯示化合物降脂活性水平受D 環(huán)吲哚基取代的影響最小。并且，在D 環(huán)上存在甲氧基取代的情況下，降脂活性水平偏高，D 環(huán)為2，5-二甲氧基苯的條件下，化合物降脂活性水平達(dá)到最優(yōu)狀態(tài)。