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新型异甜菊醇衍生物的合成、表征及生物活性研究

郭永泰 ,  侯熙彦 ,  郑昌吉 ,  赵春晖 ,  金宇婷 ,  高雪琴 ,  王倩 ,  孙蕾 ,  赵龙铉 ,  朴花

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引用本文: 郭永泰, 侯熙彦, 郑昌吉, 赵春晖, 金宇婷, 高雪琴, 王倩, 孙蕾, 赵龙铉, 朴花. 新型异甜菊醇衍生物的合成、表征及生物活性研究[J]. 有机化学, 2019, 39(12): 3532-3541. doi: 10.6023/cjoc201905029 shu
Citation:  Guo Yongtai, Hou Xiyan, Zheng Changji, Zhao Chunhui, Jin Yuting, Gao Xueqin, Wang Qian, Sun Lei, Zhao Longxuan, Piao Hua. Synthesis, Characteristics and Bioactivities of Novel Isosteviol Derivatives[J]. Chinese Journal of Organic Chemistry, 2019, 39(12): 3532-3541. doi: 10.6023/cjoc201905029 shu

新型异甜菊醇衍生物的合成、表征及生物活性研究

  • a.

    辽宁师范大学化学化工学院 辽宁大连 116029

  • b.

    大连民族大学生命科学学院 辽宁大连 116600

  • c.

    延边大学药学院 吉林延吉 133002

  • d.

    辽宁师范大学 生物技术与分子药物研发辽宁省重点实验室 辽宁大连 116029

  • e.

    大连医科大学基础医学院 辽宁大连 116044

    • 通讯作者: 赵龙铉, lxzhao@lnnu.edu.cn; 朴花, piaohua88@163.com
  • 基金项目:

    国家自然科学基金（No.21101067）资助项目

摘要: 以异甜菊醇为先导化合物，通过连接片段分别在C-16和C-19位引入吗啉和哌嗪结构，并对D环进行结构改造，设计合成了15种未见文献报道的异甜菊醇衍生物，并观察其对人皮肤鳞癌细胞（Colo-16）和人肺腺癌细胞（A549）抑制作用.生物活性结果显示，有4种化合物对人皮肤鳞状癌细胞（Colo-16）的抑制活性明显优于阳性对照物5-氟尿嘧啶.同时观察其对大肠杆菌（E.coli 1924）、金黄色葡萄球菌（S.aureus 4220）、变形链球菌（S.mutans 3289）、耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA 3167）和耐喹诺酮金黄色葡萄球菌（QRSA 3505）的抑制作用，结果显示，有6种化合物对S.mutans 3289的最小抑菌浓度（MIC）为8 μg/mL，与阳性对照物氯霉素相当；16β-O-[5-氧亚基-5-（4-甲基-1-哌嗪基）-戊酰基]-19-贝叶酸乙酯（IS-12b）对MRSA 3167的最小抑菌浓度（MIC）为8 μg/mL，与阳性对照物氯霉素相当.

English

  • 异甜菊醇(Isosteviol, IS)又称异斯特维醇(图 1), 其骨架由甜菊苷酸水解而成.异甜菊醇是一种具有贝叶烷骨架的四环二萜类化合物, 具有广泛的生物活性如抗肿瘤[1~4]、抑菌[5]、降血压[6]、降血糖[7]及抗氧化等[8~10].

    图 1

    图 1.  异甜菊醇的结构
    Figure 1.  Structure of isosteviol
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    通过对甜菊苷的代谢产物甜菊醇和水解产物异甜菊醇的研究发现, 异甜菊醇比母体甜菊苷和同分异构体甜菊醇具有更广泛的生物活性.此外, 由于其独特而稀有的四环二萜类结构特点使其成为药物合成中有用的活性框架[11].异甜菊醇分子中结构修饰较多的部分是D环中的酮基, 其次是C-19位的羧基, 成为良好的结构修饰位点[12].

    含氮片段的导入不仅能增加化合物的极性, 同时还可通过氢键与多种受体部位结合.吗啉、哌嗪和N-甲基哌嗪是常见的含氮六元杂环.许多抗肿瘤药物和抗菌药物, 如达沙替尼、波舒替尼、泊那替尼、吉非替尼、洛美沙星和环丙沙星等, 他们的结构中都含有哌嗪或吗啉片段.本课题组前期的研究结果表明[13~15], 在五环三萜类化合物中引入哌嗪或吗啉片段能抑制人肺腺癌细胞(A549)等癌细胞在体外细胞系中的生长.因此, 我们将哌嗪、甲基哌嗪和吗啉片段导入到异甜菊醇结构中, 同时对其D环进行结构改造, 以期得到活性较好且生物利用度较高的新型四环二萜类衍生物.具体合成路线如Schemes 1~4.

    图式 1

    图式 1.  异甜菊醇衍生物IS-1~IS-4的合成
    Scheme 1.  Synthesis of isosteviol derivatives IS-1~IS-4

    Reagents and conditions: (ⅰ) H2SO4 (w＝10%), 95 ℃; (ⅱ) (COCl)2, CH2Cl2, r.t.; HOCH2COOH, TEA, THF, r.t.; (ⅲ) morpholine or N-methyl piperazine, DMAP, EDCI, CH2Cl2, 0 ℃~r.t.; (ⅳ) N-Boc piperazine, DMAP, EDCI, CH2Cl2, 0 ℃~r.t.; (ⅴ) TFA, CH2Cl2, 0 ℃~r.t.

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    图式 2

    图式 2.  异甜菊醇衍生物IS-7~IS-10的合成
    Scheme 2.  Synthesis of isosteviol derivatives IS-7~IS-10

    Reagents and conditions: (ⅰ) CH3CH2Br, DMSO, KOH, r.t.; (ⅱ) NaBH4, CH3CH2OH, r.t.; (ⅲ) succinic anhydride, DMAP, CH2Cl2; (ⅳ) morpholine or N-methyl piperazine, DMAP, EDCI, CH2Cl2, 0 ℃~r.t.; (ⅴ) N-Boc piperazine, DMAP, EDCI, CH2Cl2, 0 ℃~r.t.; (ⅵ) TFA, CH2Cl2, 0 ℃~r.t.

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    图式 3

    图式 3.  异甜菊醇衍生物IS-11~IS-14的合成
    Scheme 3.  Synthesis of isosteviol derivatives IS-11~IS-14

    Reagents and conditions: (ⅰ) glutaric anhydride, DMAP, CH2Cl2; (ⅱ) morpholine or N-methyl piperazine, DMAP, EDCI, CH2Cl2, 0 ℃~r.t.; (ⅲ) N-Boc piperazine, DMAP, EDCI, CH2Cl2, 0 ℃~r.t.; (ⅳ) TFA, CH2Cl2, 0 ℃~r.t.

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    图式 4

    图式 4.  异甜菊醇衍生物IS-16~IS-17的合成
    Scheme 4.  Synthesis of isosteviol derivatives IS-16~IS-17

    Reagents and conditions: (ⅰ) TsCl, pyridine, r.t.; (ⅱ) 2, 4, 6-collidine, reflux; (ⅲ) LiI, 2, 4, 6-collidine, reflux.

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    1.   结果与讨论

    1.1   目标化合物的合成

    以异甜菊醇为先导化合物, 在其C-16位和C-19位通过乙醇酸、丁二酸和戊二酸连接片段导入吗啉和哌嗪, 并对其D环进行结构改造, 共设计合成了15种未见文献报道的异甜菊醇衍生物, 所有的新化合物结构均经IR, 1H NMR和13C NMR得到了确证.同时对所有新化合物进行了HRMS测试, 测得的数值与理论值相符.

    1.2   抗肿瘤细胞增殖实验

    对合成的17种异甜菊醇衍生物进行了细胞毒活性测试(表 1).根据表 1可看出:在抑制Colo-16细胞测试中, 化合物IS-1, IS-2a, IS-2b, IS-3, IS-4, IS-8a, IS-12a, IS-12b和IS-14的活性优于先导化合物异甜菊醇, 其中化合物IS-2a, IS-4和IS-8a的活性略优于阳性对照物5-氟尿嘧啶, IS-1的活性明显优于阳性对照物5-氟尿嘧啶; 在抑制A549细胞测试中, 化合物IS-9, IS-11, IS-12a, IS-16和IS-17对A549表现出一定的抑制活性.对具有抗肿瘤细胞增殖活性的化合物进行构效关系分析, 初步得到以下结论: (1)在C-19位导入极性乙醇酸片段能明显改善对Colo-16细胞的抑制; (2)通过在C-19位导入乙醇酸连接片段, 与含氮六元杂环吗啉、哌嗪结构偶联的衍生物和通过C-19位加入丁二酸连接片段与吗啉偶联的衍生物均改善了对Colo-16细胞的抑制; (3)通过C-19位导入乙醇酸连接片段并与N-甲基哌嗪、N-Boc哌嗪结构偶联的衍生物和通过C-16位导入戊二酸连接片段并与含氮六元杂环吗啉、N-甲基哌嗪结构偶联的衍生物均能改善对A549细胞的抑制活性; (4) D环的C-15和C-16位之间变成双键时能改善对A549的抑制活性.

    表 1

    表 1  异甜菊醇衍生物抑制Colo-16和A549细胞的IC50值a
    Table 1.  IC50 of isosteviol derivatives on Colo-16 and A549
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    Compd. IC50/(μmol•L－1)
    Colo-16 A549
    IS-1 53.03±0.0343 192.77±0.0338
    IS-2a 103.37±0.1329 218.62±0.0143
    IS-2b 195.97±0.1057 213.62±0.0335
    IS-3 190.35±0.1019 200.87±0.0650
    IS-4 110.62±0.1398 191.20±0.0230
    IS-7 — 224.45±0.0154
    IS-8a 107.67±0.2093 212.34±0.0185
    IS-8b — 242.06±0.0307
    IS-9 — 155.57±0.0273
    IS-10 — 184.00±0.0264
    IS-11 209.74±0.0842 167.95±0.0415
    IS-12a 192.25±0.0681 145.04±0.0528
    IS-12b 168.55±0.1258 183.61±0.0201
    IS-13 — 183.74±0.0294
    IS-14 162.18±0.1515 281.52±0.0755
    IS-16 — 165.73±0.0374
    IS-17 — 155.11±0.0800
    甜菊苷(SS) 188.41±0.127 269.09±0.0659
    异甜菊醇(IS) 207.91±0.1478 177.07±0.0199
    齐墩果酸(OA) — 170.88±0.0303
    阿霉素(Adriamycin) 30.82±0.3025 47.63±0.0811
    5-氟尿嘧啶(5-FU) 117.41±0.2246 58.65±0.1042
    a“—”indicates that the data is unknown. The data is calculated according to the improved karbers method.

    1.3   抑菌活性实验

    对所合成的异甜菊醇衍生物进行了大肠杆菌(E. coli 1924)、金黄色葡萄球菌(S. aureus 4220)、变形链球菌(S. mutans 3289)、耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA 3167)和耐喹诺酮金黄色葡萄球菌(QRSA 3505) 5种菌株的抑菌活性测试.在对E. coli 1924的抑菌活性测试中, 化合物IS-4, IS-7, IS-8b和IS-11均显示出一定的抑菌活性; 在对S. aureus 4220的抑菌活性测试中, 化合物IS-4, IS-7, IS-8b, IS-11和IS-12b显示出一定的抑菌活性; 在对S. mutans 3289的活性测试中, 衍生物IS-9, IS-10, IS-12a, IS-12b, IS-14和IS-17与阳性对照物氯霉素活性相当, 对S. mutans 3289的MIC为8 μg/mL; 在对MRSA 3167的活性测试中, 衍生物IS-7, IS-10, IS-11, IS-12b和IS-17显示出一定活性, 其中IS-12b最小抑菌浓度(MIC)为8 μg/mL, 与阳性对照物氯霉素相当; 在对QRSA 3505的活性测试中, 衍生物IS-10, IS-11, IS-12b, IS-14和IS-17显示出的活性弱于阳性对照物氯霉素.对具有抑菌活性的化合物进行构效关系分析, 初步得到以下结论: (1)该类化合物对S. mutans 3289和MRSA 3167显示出较好的选择抑制性; (2)通过丁二酸片段与N-Boc哌嗪哌嗪结构偶联, 或通过戊二酸片段与吗啉、N-甲基哌嗪或哌嗪结构偶联, 以及D环C-15、C-16位变成双键能明显改善先导化合物对S. mutans 3289的抑制活性;(3) 通过丁二酸片段与哌嗪结构偶联, 或通过戊二酸片段与N-甲基哌嗪结构偶联, 以及D环C-15, C-16位变成双键能改善先导化合物对MRSA 3167的抑制活性; (4)通过丁二酸片段与哌嗪结构偶联, 或通过戊二酸片段与N-甲基哌嗪、哌嗪结构偶联, 以及D环C-15, C-16位变成双键能改善先导化合物对QRSA 3505的抑制活性.

    表 2

    表 2  抗菌实验数据a
    Table 2.  Anti-bacterial experimental results
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    Compd. MIC/(μg•mL－1)
    E. coli 1924 S. aureus 4220 S. mutans 3289 MRSA 3167 QRSA 3505
    IS-1 — — — — —
    IS-2a ＞128 ＞128 64 — —
    IS-2b ＞128 ＞128 128 — —
    IS-3 ＞128 ＞128 16 — —
    IS-4 128 64 128 128 ＞128
    IS-7 64 64 16 64 128
    IS-8a — — — — —
    IS-8b 16 16 ＞128 128 ＞128
    IS-9 ＞128 ＞128 8 — —
    IS-10 ＞128 ＞128 8 16 16
    IS-11 32 32 32 64 64
    IS-12a ＞128 ＞128 8 — —
    IS-12b ＞128 32 8 8 32
    IS-13 — — — — —
    IS-14 ＞128 ＞128 8 ＞128 16
    IS-16 — — — — —
    IS-17 ＞128 ＞128 8 32 16
    Stevioside (SS) — — — — —
    Isosteviol (IS) — — — — —
    Chloramphenicol 4 4 8 8 8
    a“—”Indicates that the compound has no inhibitory effect on the tested bacteria..

    2.   结论

    以异甜菊醇为先导化合物, 通过连接片段分别在C-16和C-19位引入吗啉和哌嗪结构, 并对D环进行结构改造, 设计合成了15种未见文献报道的异甜菊醇衍生物, 并观察其对人皮肤鳞癌细胞(Colo-16)和人肺腺癌细胞(A549)抑制作用.通过活性对比发现, 导入乙醇酸连接片段能明显改善对Colo-16细胞的抑制; 通过在C-19位导入乙醇酸连接片段与含氮六元杂环吗啉、哌嗪结构偶联的衍生物和通过C-19位加入丁二酸连接片段与吗啉偶联的衍生物均改善了对Colo-16细胞的抑制; 通过C-19位导入乙醇酸连接片段并与N-甲基哌嗪、N-Boc哌嗪结构偶联的衍生物和通过C-16位导入戊二酸连接片段并与含氮六元杂环吗啉、N-甲基哌嗪结构偶联的衍生物均能改善对A549细胞的抑制活性; D环的C-15和C-16位之间变成双键时能改善对A549的抑制活性.通过丁二酸片段与N-Boc哌嗪哌嗪结构偶联, 或通过戊二酸片段与吗啉、N-甲基哌嗪或哌嗪结构偶联, 以及D环C-15、C-16位变成双键能明显改善先导化合物对S. mutans 3289的抑制活性; 通过丁二酸片段与哌嗪结构偶联, 或通过戊二酸片段与N-甲基哌嗪结构偶联, 以及D环C-15、C-16位变成双键能改善先导化合物对MRSA 3167的抑制活性; 通过丁二酸片段与哌嗪结构偶联, 或通过戊二酸片段与N-甲基哌嗪、哌嗪结构偶联, 以及D环C-15, C-16位变成双键能改善先导化合物对QRSA 3505的抑制活性.以上结果为以后异甜菊醇的结构修饰改造提供了方向.

    3.   实验部分

    3.1   仪器与试剂

    X-5型纤维熔点测定仪(温控型)(北京泰克仪器有限公司); WGH-30型双光束红外分光光度计(上海勇规分析仪器有限公司), KBr压片; VARIAN MRTCURY PLUS 400型核磁共振仪(美国Varian技术有限公司), AVANCE-500 MHz核磁共振仪(瑞士BRUKER公司), CDCl3为溶剂; GC-Tof MS型高分辨率质谱.所用药品和试剂均为分析纯或化学纯.

    3.2   实验方法

    16-氧亚基-贝叶-19-酸(IS)的合成参考文献[16], 得到白色固体产物. 16-氧亚基-贝叶-19-酸乙酯的具体合成方法见参考文献[17], 得到了白色的固体产物IS-5. m.p. 126~127 ℃. 16β-羟基-贝叶-19-酸乙酯的具体合成方法见参考文献[17], 得到了白色的固体产物IS-6. m.p. 152~153 ℃; 16β-O-[4-氧亚基-4-甲苯磺酰基]-贝叶-19-酸乙酯的合成参考文献[18], 得到无色液体产物IS-15.

    3.2.1   2-(16-氧亚基-贝叶-19-氧亚基-19-氧)乙酸(IS-1)的合成

    在圆底烧瓶中加入二氯甲烷(15 mL), 将IS (1.0g, 14.00 mol)溶于其中, 在搅拌下加入草酰氯(1.1 mL, 12.56 mmol), 常温下搅拌24 h, 薄层层析(TLC)检测反应, 结束后, 减压蒸馏除去溶剂, 再加入乙醇酸(477.6 mg, 6.28 mmol)和三乙胺(4.4 mL, 31.40 mmol), 在搅拌下加入四氢呋喃, 室温下反应7 h, 反应完成后, 减压蒸馏除去溶剂, 用乙酸乙酯和水萃取, 并用1 mol/L HCl洗涤至微酸性, 用饱和氯化钠洗涤, 过滤, 柱层析得490.2 mg白色固体产物IS-1, 产率42%. m.p. 188.5~188.9 ℃; $[\alpha ]_{\rm{D}}^{16}$－59.1 (c 0.04, CH2Cl2); 1H NMR (CDCl3, 500 MHz) δ: 6.92 (s, 1H, COOH), 4.67 (d, J＝16.3 Hz, 1H, OCHCO), 4.58 (d, J＝16.3 Hz, 1H, OCHCO), 2.64 (dd, J＝18.7, 3.0 Hz, 1H, Hα-15), 2.24 (d, J＝13.4 Hz, 1H, Hβ-15), 1.90 (d, J＝13.6 Hz, 1H), 1.80 (d, J＝19.9 Hz, 2H), 1.76~1.65 (m, 4H), 1.60 (d, J＝11.8 Hz, 1H), 1.55 (d, J＝11.9 Hz, 1H), 1.51~1.34 (m, 4H), 1.26 (s, 3H), 1.24~1.15 (m, 3H), 1.09~1.03 (m, 1H), 0.97 (s, 3H), 0.94~0.88 (m, 1H), 0.73 (s, 3H); 13C NMR (CDCl3, 125 MHz) δ: 223.3, 176.9, 173.0, 60.2, 57.3, 54.9, 54.5, 49.0, 48.7, 44.2, 41.7, 40.0, 39.7, 38.3, 38.1, 37.5, 29.1, 21.8, 20.5, 20.1, 19.1, 13.7; IR (KBr) ν: 3447, 2941, 2845, 1740, 1462, 1148 cm－1; HRMS calcd for C22H32O5 376.2250, found 376.2248.

    3.2.2   (16-氧亚基-贝叶-19)-酸-[2-(4-吗啉基)-2-氧亚基]乙酯(IS-2a)的合成

    在圆底烧瓶中加入二氯甲烷(5 mL), 依次将IS-1 (100.0 mg, 0.26 mmol)、吗啉(0.03 mL, 0.31 mmol)和4-二甲氨基吡啶(DMAP) (38.1 mg, 0.31 mmol)溶于其中, 搅拌下将反应液冷却到0 ℃.再将二亚胺盐酸盐(EDCI) (249.2 mg, 1.30 mmol)溶于二氯甲烷中, 逐滴将其加入反应液中, 于0 ℃下搅拌5 min, 然后室温下搅拌3 h.薄层层析检测反应结束后, 减压蒸馏除去溶剂, 用二氯甲烷和水萃取, 并用饱和氯化钠溶液洗涤至中性, 用无水硫酸镁对有机相进行干燥, 过滤, 柱层析得104.2 mg白色固体IS-2a, 产率88%. m.p. 55.1~55.7 ℃; $[\alpha ]_{\rm{D}}^{20}$－53.5 (c 0.40, CH2Cl2); 1H NMR (CDCl3, 500 MHz) δ: 4.80 (d, J＝14.3 Hz, 1H, OCHCO), 4.63 (d, J＝14.3 Hz, 1H, OCHCO), 3.71~3.42 (m, 8H, morpholine H-2×2, H-3×2, H-5×2, H-6×2), 2.65 (dd, J＝18.7, 3.4 Hz, 1H, Hα-15), 2.28 (d, J＝13.5 Hz, 1H, Hβ-15), 1.94 (d, J＝13.9 Hz, 1H), 1.87~1.78 (m, 3H), 1.73 (d, J＝14.5 Hz, 1H), 1.68 (d, J＝13.9 Hz, 1H), 1.63~1.52 (m, 4H), 1.50~1.41 (m, 3H), 1.32 (s, 3H), 1.23~1.17 (m, 3H), 1.11~1.05 (m, 1H), 0.99 (s, 3H), 0.96~0.90 (m, 1H), 0.75 (s, 3H); 13C NMR (CDCl3, 125 MHz) δ: 222.8, 177.1, 165.2, 60.9, 57.3, 55.0, 54.9, 54.7, 54.5, 48.9, 48.7, 46.2, 44.6, 44.3, 41.9, 41.7, 40.0, 39.7, 38.3, 38.2, 37.5, 29.3, 21.9, 20.5, 20.1, 19.2, 13.8; IR (KBr) ν: 2951, 2851, 1736, 1676, 1458, 1229 cm－1; HRMS calcd for C26H39NO5 445.2828, found 4452817.

    3.2.3   (16-氧亚基-贝叶-19)-酸-[2-(4-甲基-1-哌嗪基)-2-氧亚基]乙酯(IS-2b)的合成

    在圆底烧瓶中加入二氯甲烷(5 mL), 依次将IS-1 (80.0 mg, 0.21 mmol)、N-甲基哌嗪(0.05 mL, 0.42 mmol)和DMAP (51.3 mg, 0.42 mmol)溶于其中, 搅拌下将反应液冷却到0 ℃.再将EDCI (201.3 mg, 1.05 mmol)溶于二氯甲烷中, 逐滴将其加入反应液中, 于0 ℃下搅拌5 min, 然后室温下搅拌3 h.薄层层析检测反应结束后, 减压蒸馏除去溶剂, 用二氯甲烷和水进行萃取, 用饱和氯化钠溶液洗涤至中性, 无水硫酸镁干燥, 过滤, 柱层析得到无色液体产物IS-2b, 产率92.0%. $[\alpha ]_{\rm{D}}^{21}$－36.08 (c 0.19, CH2Cl2); 1H NMR (CDCl3, 500 MHz) δ: 4.79 (d, J＝14.2 Hz, 1H, OCHCO), 4.61 (d, J＝14.2 Hz, 1H, OCHCO), 3.62 (s, 2H, piperazine H-2×2), 3.41 (s, 2H, piperazine H-6×2), 2.63 (dd, J＝18.7, 3.4 Hz, 1H, Hα-15), 2.40 (d, J＝5.3 Hz, 4H, piperazine H-3×2, H-5×2), 2.30 (s, 3H, NCH3), 2.27 (d, J＝13.7 Hz, 1H, Hβ-15), 1.93 (d, J＝13.3 Hz, 1H), 1.86~1.77 (m, 3H), 1.69 (q, J＝14.1 Hz, 3H), 1.60 (d, J＝11.7 Hz, 1H), 1.54 (d, J＝11.7 Hz, 1H), 1.51~1.39 (m, 4H), 1.30 (s, 3H), 1.21~1.15 (m, 3H), 1.09~1.03 (m, 1H), 0.97 (s, 3H), 0.95~0.88 (m, 1H), 0.74 (s, 3H); 13C NMR (CDCl3, 125 MHz) δ: 222.8, 177.1, 165.2, 60.9, 57.3, 55.0, 54.9, 54.7, 54.5, 48.9, 48.7, 46.2, 44.6, 44.3, 41.9, 41.7, 40.0, 39.7, 38.3, 38.2, 37.5, 29.3, 21.9, 20.5, 20.1, 19.2, 13.8; IR (KBr) ν: 2949, 2869, 1736, 1680, 1456, 1240, 1173 cm－1; HRMS calcd for C27H42N2O4 458.3145, found 458.3149.

    3.2.4   (16-氧亚基-贝叶-19)-酸-[2-(4-叔丁氧羰基-1-哌嗪基)-2-氧亚基]乙酯(IS-3)的合成

    在圆底烧瓶中加入二氯甲烷(5 mL), 依次将IS-1 (90.0 mg, 0.24 mmol)、N-Boc哌嗪(88.7 mg, 0.48 mmol)和DMAP (58.2 mg, 0.48 mmol)溶于其中, 将反应液冷却到0 ℃.再将EDCI (277.9 mg, 1.19 mmol)溶于无水二氯甲烷中, 逐滴将其加入反应液中, 于0 ℃下搅拌5 min, 然后室温下搅拌3 h.薄层层析检测反应结束后, 减压蒸馏除去溶剂, 用二氯甲烷和水萃取, 并用饱和氯化钠溶液洗涤至中性, 无水硫酸镁对有机相进行干燥, 过滤, 柱层析得92.1 mg无色液体产物IS-3, 产率71%. $[\alpha ]_{\rm{D}}^{18}$－39.9 (c 0.20, CH2Cl2); 1H NMR (CDCl3, 500 MHz) δ: 4.81 (d, J＝14.3 Hz, 1H, OCHCO), 4.63 (d, J＝14.25 Hz, 1H, OCHCO), 3.58~3.38 (m, 8H, piperazine H-2×2, H-3×2, H-5×2, H-6×2), 2.64 (d, J＝17.7 Hz, 1H, Hα-15), 2.27 (d, J＝13.3 Hz, 1H, Hβ-15), 1.93 (d, J＝13.8 Hz, 1H), 1.80 (q, J＝18.5 Hz, 3H), 1.73~1.54 (m, 6H), 1.47 (s, 9H), 1.38 (q, J＝13.5 Hz, 3H), 1.31 (s, 3H), 1.18 (t, J＝10.9 Hz, 3H), 1.10~1.04 (m, 1H), 0.98 (s, 3H), 0.95~0.89 (m, 1H), 0.74 (s, 3H); 13C NMR (CDCl3, 125 MHz) δ: 177.5, 173.4, 172.6, 172.1, 81.7, 59.9, 57.1, 57.0, 55.7, 54.8, 52.1, 43.7, 42.4, 41.5, 40.7, 39.9, 38.1, 38.1, 35.5, 34.6, 33.6, 31.2, 28.9, 24.9, 21.7, 21.1, 20.2, 19.0, 18.9, 17.8, 14.1, 13.3; IR (KBr) ν: 3445, 2930, 2851, 1734, 1672, 1456, 1236, 1166 cm－1; HRMS calcd for C31H48- N2O6 544.3512, found 544.3511.

    3.2.5   (16-氧亚基-贝叶-19)-酸-[2-(1-哌嗪基)-2-氧亚基]乙酯(IS-4)的合成

    将IS-3 (100.0 mg, 0.18 mmol)溶于二氯甲烷中, 冷却到0 ℃后加入三氟乙酸(0.4 mL, 5.40 mmol), 再将温度升到室温搅拌2 h, 反应结束后用0.1 mol•L－1 NH3•H2O中和至微碱性(pH＝9, 冰水浴), 用二氯甲烷和水萃取, 有机相用无水硫酸镁干燥, 过滤, 经柱层析得61.5 mg无色液体产物IS-4, 产率75%. $[\alpha ]_{\rm{D}}^{19}$－39.5 (c 0.04, CH2Cl2); 1H NMR (CDCl3, 500 MHz) δ: 4.81 (d, J＝17.8 Hz, 1H, OCHCO), 4.63 (d, J＝17.8 Hz, 1H, OCHCO), 3.62~2.91 (m, 8H, piperazine H-2×2, H-3×2, H-5×2 & H-6×2), 2.65 (dd, J＝23.3, 4.6 Hz, 1H, Hα-15), 2.29 (d, J＝16.8 Hz, 1H, Hβ-15), 1.95 (d, J＝17.5 Hz, 1H), 1.85~1.78 (m, 3H), 1.75~1.66 (m, 4H), 1.57 (q, J＝11.7 Hz, 1H), 1.43 (q, J＝10.2 Hz, 2H), 1.32 (s, 3H), 1.27 (s, 3H), 1.12~1.04 (m, 2H), 0.99 (s, 3H), 0.95 (q, J＝11.7 Hz, 1H), 0.76 (s, 3H); 13C NMR (CDCl3, 125 MHz) δ: 176.9, 165.3, 154.5, 80.5, 60.7, 57.1, 54.7, 54.3, 48.7, 48.5, 44.1, 41.5, 41.0, 39.8, 39.5, 38.1, 38.0, 37.3, 29.0, 28.4 (2C), 21.6, 20.3, 19.9, 19.0, 13.6; IR (KBr) ν: 3451, 2928, 2851, 1734, 1670, 1458, 1153 cm－1; HRMS calcd for C26H40- N2O4 444.2988, found 444.2985.

    3.2.6   4-氧亚基-4-(16β-O-19-氧亚基-19-乙氧基-贝叶)丁酸(IS-7)的合成

    在圆底烧瓶中加入二氯甲烷(5 mL), 依次将IS-6 (100.0 mg, 0.29 mmol)、丁二酸酐(57.4 mg, 0.57 mmol)和DMAP (42.1 mg, 0.35 mmol)溶于其中, 加热回流8 h, 薄层层析检测反应结束后, 用二氯甲烷和水萃取, 有机相用无水硫酸镁干燥, 过滤, 经柱层析得80.1 mg无色液体IS-7, 产率63%. $[\alpha ]_{\rm{D}}^{21}$－57.7 (c 0.18, CH2Cl2); 1H NMR (CDCl3, 400 MHz) δ: 4.76~4.73 (m, 1H, CHOCO), 4.15~4.00 (m, 2H, OCH2CH3), 2.69~2.62 (m, 4H, OCH2CH2CO), 2.15 (d, J＝13.2 Hz, 1H, Hα-15), 1.88~1.69 (m, 6H), 1.60~1.46 (m, 4H), 1.44~1.32 (m, 3H), 1.25 (t, J＝7.2 Hz, 4H), 1.15 (s, 3H), 1.07~0.94 (m, 4H), 0.90 (s, 3H), 0.85 (q, J＝9.6 Hz, 1H), 0.70 (s, 3H); 13C NMR (CDCl3, 100 MHz) δ: 178.2, 177.8, 172.4, 138.1, 82.4, 60.2, 57.3, 55.9, 55.0, 43.9, 42.6, 41.8, 41.7, 40.7, 40.1, 38.3, 34.8, 29.4, 29.3, 25.1, 21.9, 20.4, 19.1, 14.4, 13.4; IR (KBr) ν: 3437, 2947, 2846, 1719, 1452, 1379, 1229, 1177 cm－1; HRMS calcd for C26H40NO6 448.2825, found 448.2855.

    3.2.7   16β-O-(4-氧亚基-4-吗啉基-丁酰基)-19-贝叶酸乙酯(IS-8a)的合成

    按照合成IS-2a的方法由化合物IS-7 (98.0 mg, 0.22 mmol)、吗啉(0.02 mL, 0.26 mmol)、DMAP (32.0 mg, 0.26 mmol)和EDCI (209.00 mg, 1.09 mmol)反应, 得87.0 mg白色固体产物IS-8a, 产率75%. m.p. 99.1~99.7 ℃. $[\alpha ]_{\rm{D}}^{16}$－45.3 (c 0.38, CH2Cl2); 1H NMR (CDCl3, 500 MHz) δ: 4.75~4.71 (m, 1H, CHOCO), 4.14~3.99 (m, 2H, OCH2CH3), 3.69~3.45 (m, 8H, morpholine H-2×2, H-3×2, H-5×2, H-6×2), 2.71~2.59 (m, 4H, COCH2- CH2CO), 2.15 (d, J＝16.8 Hz, 1H, Hα-15), 1.83~1.76 (m, 5H), 1.70 (d, J＝16.1 Hz, 1H), 1.61 (s, 3H), 1.58~1.49 (m, 4H), 1.41~1.31 (m, 3H), 1.20 (t, J＝9.2 Hz, 3H), 1.15 (s, 3H), 1.00 (d, J＝5.1 Hz, 1H), 0.90 (s, 3H), 0.85 (q, J＝11.6 Hz, 1H), 0.71 (s, 3H); 13C NMR (CDCl3, 125 MHz) δ: 177.8, 173.3, 170.1, 82.1, 67.1, 66.8, 60.1, 57.3, 56.0, 55.0, 45.9, 43.9, 42.5, 42.3, 41.8, 41.7, 40.7, 40.2, 38.3, 34.9, 29.7, 29.1, 28.1, 25.1, 21.9, 20.4, 19.1, 15.5, 14.4, 13.5; IR (KBr) ν: 2948, 2851, 1720, 1641, 1439, 1267, 1236, 1176, 1117 cm－1; HRMS calcd for C30H47NO6 517.3403, found 517.3414.

    3.2.8   16β-O-[4-氧亚基-4-(4-甲基-1-哌嗪基)-丁酰基]-19-贝叶酸乙酯(IS-8b)的合成

    按照合成IS-2b的方法由化合物IS-7 (200.0 mg, 0.45 mmol)、N-甲基哌嗪(0.06 mL, 0.54 mmol)、DMAP (65.5 mg, 0.54 mmol)和EDCI (427.5 mg, 2.23 mmol)反应, 得175 mg白色固体产物IS-8b, 产率74%. m.p. 88.2~88.9 ℃; $[\alpha ]_{\rm{D}}^{18}$－44.3 (c 0.40, CH2Cl2); 1H NMR (CDCl3, 500 MHz) δ: 4.74~4.70 (m, 1H, CHOCO), 4.12~4.01 (m, 2H, OCH2CH3), 3.61 (t, J＝6.1 Hz, 2H, COCH2), 3.49 (t, J＝6.3 Hz, 2H, CH2CO), 2.69~2.34 (m, 8H, piperazine H-2×2, H-3×2, H-5×2, H-6×2), 2.30 (s, 3H, NCH3), 2.14 (d, J＝15.8 Hz, Hα-15), 1.84~1.75 (m, 6H), 1.59~1.48 (m, 4H), 1.40~1.33 (m, 2H), 1.31 (d, J＝3.3 Hz, 1H), 1.24 (t, J＝8.9 Hz, 3H), 1.14 (s, 3H), 1.05~0.99 (m, 3H), 0.98~0.92 (m, 1H), 0.84 (s, 3H), 0.87~0.82 (m, 1H), 0.71 (s, 3H); 13C NMR (CDCl3, 125 MHz) δ: 177.8, 173.4, 169.8, 138.1, 82.0, 60.1, 57.3, 56.0, 55.2, 55.0, 54.9, 46.3, 45.3, 43.9, 42.5, 41.8, 40.7, 40.2, 38.3 (2C), 34.9, 29.8, 29.1, 28.3, 25.1, 21.9, 20.4, 19.1, 14.4, 13.5; IR (KBr) ν: 2937, 2842, 1726, 1645, 1448, 1294, 1117cm－1; HRMS calcd for C31H50N2O5 530.3721, found 530.3731.

    3.2.9   16β-O-[4-氧亚基-4-(4-叔丁氧羰基-1-哌嗪基)-丁酰基]-19-贝叶酸乙酯(IS-9)的合成

    按照合成IS-3的方法由化合物IS-7 (360.3 mg, 0.80 mmol)、N-Boc哌嗪(179.4 mg, 0.96 mmol)、DMAP (117.7 mg, 0.96 mmol)和EDCI (769.2 mg, 4.01 mmol)反应, 得350.1 mg无色液体产物IS-9, 产率71%. $[\alpha ]_{\rm{D}}^{20}$－36.8 (c 0.42, CH2Cl2); 1H NMR (CDCl3, 500 MHz) δ: 4.75~4.72 (m, 1H, CHOCO), 4.14~4.01 (m, 2H, CH2CH3), 3.58~3.40 (m, 8H, piperazine H-2×2, H-3×2, H-5×2, H-6×2), 2.69~2.61 (m, 4H, OCH2CH2O), 2.15 (d, J＝13.2 Hz, 1H, Hα-15), 1.88~1.77 (m, 5H), 1.69 (t, J＝13.1 Hz, 2H), 1.60~1.50 (m, 4H), 1.47 [s, 9H, C(CH3)3], 1.41~1.32 (m, 3H), 1.25 (t, J＝7.1 Hz, 3H), 1.15 (s, 3H), 1.06~0.94 (m, 4H), 0.90 (s, 3H), 0.88~0.83 (m, 1H), 0.72 (s, 3H); 13C NMR (CDCl3, 125 MHz) δ: 176.5, 172.0, 168.9, 153.6, 80.9, 79.3, 64.8, 58.9, 56.1, 54.8, 53.8, 44.1, 42.7, 41.3, 40.6 (2C), 39.5, 39.0, 37.1 (2C), 33.7, 28.5, 27.9, 27.4 (3C), 27.1, 23.9, 20.7, 19.2, 17.9 (2C), 14.3, 13.1, 12.3; IR (KBr) ν: 2935, 2849, 1701, 1654, 1417, 1236, 1170 cm－1; HRMS calcd for C35H56N2O7 616.4088, found 616.4079.

    3.2.10   16β-O-[4-氧亚基-4-(1-哌嗪基)-丁酰基]-19-贝叶酸乙酯(IS-10)的合成

    按照合成IS-4的方法由化合物IS-9 (100.0 mg, 0.16 mmol)和三氟乙酸(0.2 mL, 2.40 mmol)反应, 得54.3 mg无色液体产物IS-10, 产率65%. $[\alpha ]_{\rm{D}}^{20}$－38.2 (c 0.20, CH2Cl2); 1H NMR (CDCl3, 400 MHz) δ: 4.75~4.71 (m, 1H, CHOCO), 4.13~4.02 (m, 2H, CH2CH3), 3.72~2.93 (m, 8H, piperazine H-2×2, H-3×2, H-5×2, H-6×2), 2.68~2.62 (m, 4H, COCH2CH2CO), 2.48 (d, J＝13.1 Hz, Hα-15), 2.15 (d, J＝13.6 Hz, 1H, Hβ-15), 1.83~1.69 (m, 6H), 1.63~1.47 (m, 5H), 1.41~1.32 (m, 3H), 1.24 (s, 6H), 1.16 (s, 3H), 1.06~0.97 (m, 4H), 0.90 (s, 3H), 0.87 (t, J＝3.0 Hz, 1H), 0.72 (s, 3H); 13C NMR (CDCl3, 100 MHz) δ: 189.2, 177.5, 173.0, 169.7, 81.8, 81.7, 59.8, 57.0, 55.6, 54.7, 45.0, 44.7, 43.6, 42.2, 41.4, 40.9, 40.4, 39.8, 38.0, 34.5, 29.6, 29.4, 28.8, 27.8, 24.8, 21.6, 20.1, 18.8, 14.0, 13.1; IR (KBr) ν: 2937, 2849, 1726, 1651, 1448, 1375, 1231, 1175cm－1; HRMS calcd for C30H48N2O5 516.3563, found 516.3560.

    3.2.11   5-氧亚基-5-(16β-O-19-氧亚基-19-乙氧基-贝叶)戊酸(IS-11)的合成

    按照合成IS-7的方法由化合物IS-6 (86.8 mg, 0.25 mmol)、戊二酸酐(213.2 mg, 1.75 mmol)和DMAP(36.6 mg, 0.30 mmol)反应, 得80.4 mg无色液体产物IS-11, 产率70%. $[\alpha ]_{\rm{D}}^{21}$－49.5 (c 0.38, CH2Cl2); 1H NMR (CDCl3, 400 MHz) δ: 4.75~4.71 (m, 1H, CHOCO), 4.14~4.00 (m, 2H, CH2CH3), 3.49~3.45 (m, 2H, CH2CH2CH2), 2.44~2.37 (m, 2H, CH2CH2CH2), 2.15 (d, J＝13.1 Hz, Hα-15), 2.00~1.93 (m, 2H), 1.85~1.69 (m, 6H), 1.60~1.50 (m, 4H), 1.42~1.36 (m, 2H), 1.32 (d, J＝2.4 Hz, 1H), 1.23 (t, J＝7.2 Hz, 3H), 1.16 (s, 3H), 1.08~0.94 (m, 4H), 0.90 (s, 3H), 0.85 (q, J＝9.7 Hz, 1H), 0.70 (s, 3H); 13C NMR (CDCl3, 100 MHz) δ: 177.5, 176.6, 172.1, 80.8, 64.8, 59.0, 56.1, 54.7, 53.8, 42.7, 41.4, 40.5, 39.7, 39.0, 37.1, 33.6, 32.5, 32.0, 27.9, 23.9, 20.7, 19.2, 19.0, 17.9, 14.2, 13.1, 12.2; IR (KBr) ν: 3429, 2949, 2849, 1720, 1454, 1379, 1234, 1178 cm－1; HRMS calcd for C27H42O6 462.2981, found 462.3000.

    3.2.12   16β-O-(5-氧亚基-5-吗啉基-丁酰基)-19-贝叶酸乙酯(IS-12a)的合成

    按照合成IS-2a的方法由化合物IS-11 (100.0 mg, 0.22 mmol)、吗啉(0.02 mL, 0.26 mmol)、DMAP (31.6 mg, 0.26 mmol)和EDCI (207.0 mg, 1.08 mmol)反应, 得87.0 mg无色液体产物IS-12a, 产率76%. $[\alpha ]_{\rm{D}}^{20}$－12.1 (c 0.24, CH2Cl2); 1H NMR (CDCl3, 400 MHz) δ: 4.75~4.71 (m, 1H, CHOCO), 4.12~4.00 (m, 2H, CH2CH3), 3.75~3.61 (m, 8H, morpholine H-2×2, H-3×2, H-5×2, H-6×2), 3.49~3.45 (m, 2H, CH2CH2CH2), 2.44~2.37 (m, 4H, CH2CH2CH2), 2.15 (d, J＝13.4 Hz, 1H, Hα-15), 1.98~1.93 (m, 2H), 1.88~1.78 (m, 4H), 1.60~1.56 (m, 2H), 1.54~1.48 (m, 2H), 1.32 (d, J＝2.5 Hz, 1H), 1.27~1.22 (m, 6H), 1.16 (s, 3H), 1.08~1.01 (m, 3H), 0.96 (q, J＝9.4 Hz, 1H), 0.90 (s, 3H), 0.85 (q, J＝9.2 Hz, 1H), 0.70 (s, 3H); 13C NMR (CDCl3, 100 MHz) δ: 177.7, 173.7, 171.1, 81.9, 67.1, 66.9, 60.1, 57.3, 55.9, 55.0, 46.1, 43.9, 42.6, 42.1, 41.7, 40.9, 40.2, 38.3, 38.3, 34.8, 33.9, 32.3, 29.1, 25.1, 21.9, 20.7, 20.4, 19.1, 18.6, 14.3, 13.5; IR (KBr) ν: 2949, 2849, 1724, 1653, 1452, 1377, 1234, 1177, 1117 cm－1; HRMS calcd for C31H49NO6 531.3560, found 531.3566.

    3.2.13   16β-O-[5-氧亚基-5-(4-甲基-1-哌嗪基)-戊酰基]-19-贝叶酸乙酯(IS-12b)的合成

    按照合成IS-2b的方法由化合物IS-11 (200.0 mg, 0.43 mmol)、N-甲基哌嗪(0.06 mL, 0.52 mmol)、DMAP (63.3 mg, 0.52 mmol)和EDCI (414.1 mg, 2.16 mmol)反应, 得169.2 mg无色液体产物IS-12b, 产率72%. $[\alpha ]_{\rm{D}}^{20}$－34.2 (c 0.44, CH2Cl2); 1H NMR (CDCl3, 500 MHz) δ: 4.73 (d, J＝6.2 Hz, 1H, CHOCO), 4.12~4.02 (m, 2H, CH2CH3), 3.75~3.48 (m, 6H, CH2CH2CH2), 2.44~2.37 (m, 8H, piperazine H-2×2, H-3×2, H-5×2, H-6×2), 2.31 (s, 3H, NCH3), 2.15 (d, J＝13.4 Hz, Hα-15), 2.00~1.92 (m, 2H), 1.84~1.69 (m, 6H), 1.55 (q, J＝15.0 Hz, 4H), 1.34 (d, J＝14.3 Hz, 2H), 1.27~1.23 (m, 3H), 1.16 (s, 3H), 1.07~0.97 (m, 4H), 0.90 (s, 3H), 0.84 (t, J＝16.6 Hz, 1H), 0.70 (s, 3H); 13C NMR (CDCl3, 125 MHz) δ: 177.7, 173.7, 170.8, 81.8, 60.1, 57.3, 55.9, 55.4, 55.0, 54.9, 46.2, 45.6, 43.9, 42.6, 41.8, 41.7, 40.9, 40.2, 38.3, 38.2, 34.8, 34.0, 33.3, 32.5, 29.1, 25.1, 21.9, 20.8, 20.4, 19.1, 14.3, 13.5; IR (KBr) ν: 2941, 2845, 2793, 1726, 1651, 1454, 1375, 1292, 1229, 1150 cm－1; HRMS calcd for C32H52N2O5 544.3876, found 544.3879.

    3.2.14   16β-O-[5-氧亚基-5-(4-叔丁氧羰基-1-哌嗪基)-戊酰基]-19-贝叶酸乙酯(IS-13)的合成

    按照合成IS-3的方法由化合物IS-11 (100.0 mg, 0.22 mmol)、N-Boc哌嗪(48.3 mg, 0.26 mmol)、DMAP (31.7 mg, 0.26 mmol)和EDCI (207.2 mg, 1.08 mmol)反应, 得98.0 mg无色液体产物IS-13, 产率72%. $[\alpha ]_{\rm{D}}^{22}$－31.9 (c 0.48, CH2Cl2); 1H NMR (CDCl3, 400 MHz) δ: 4.75~4.72 (m, 1H, CHOCO), 4.14~4.00 (m, 2H, CH2CH3), 3.75~3.68 (m, 2H CH2CH2CH2), 3.58~3.40 (m, 8H, piperazine H-2×2, H-3×2, H-5×2, H-6×2), 2.44~2.37 (m, 4H, CH2CH2CH2), 2.15 (d, J＝13.5 Hz, Hα-15), 2.00~1.93 (m, 2H), 1.84~1.75 (m, 4H), 1.59 (q, J＝13.0 Hz, 3H), 1.47 (s, 9H), 1.34 (q, J＝2.8 Hz, 2H), 1.26~1.23 (m, 6H), 1.16 (s, 3H), 1.08~1.01 (m, 3H), 0.96 (q, J＝9.4 Hz, 1H), 0.90 (s, 3H), 0.87~0.83 (m, 1H), 0.70 (s, 3H); 13C NMR (CDCl3, 100 MHz) δ: 177.7, 173.7, 171.1, 154.8, 81.9, 80.5, 60.1, 58.7, 57.3, 55.9, 55.0, 53.6, 45.5, 43.9, 42.6, 41.7, 41.6, 40.9, 40.2, 38.3, 38.3, 34.8, 33.9, 32.6, 29.1, 28.6 (3C), 25.2, 21.9, 20.7, 20.4, 19.1, 18.7, 14.3, 13.5; IR (KBr) ν: 2939, 2851, 1726, 1653, 1458, 1420, 1238, 1173 cm－1; HRMS calcd for C36H58N2- O7 630.4244, found 630.4243.

    3.2.15   16β-O-[5-氧亚基-5-(1-哌嗪基)-戊酰基]-19-贝叶酸乙酯(IS-14)的合成

    按照合成IS-4的方法由化合物IS-13 (50.0 mg, 0.07 mmol)和三氟乙酸(0.2 mL, 2.10 mmol)反应得69.0 mg淡黄色液体IS-14, 产率82%. $[\alpha ]_{\rm{D}}^{20}$－30.0 (c 0.04, CH2Cl2); 1H NMR (CDCl3, 400 MHz) δ: 4.75~4.71 (m, 1H, CHOCO), 4.14~4.00 (m, 2H, CH2CH3), 3.69~2.92 (m, 8H, piperazine H-2×2, H-3×2, H-5×2, H-6×2), 2.47~2.38 (m, 6H, CH2CH2CH2CO), 2.15 (d, J＝13.6 Hz, Hα-15), 1.85~1.72 (m, 2H), 1.64~1.50 (m, 4H), 1.42~1.32 (m, 3H), 1.27~1.23 (m, 3H), 1.16 (s, 3H), 1.08~0.99 (m, 3H), 0.96 (q, J＝9.3 Hz, 1H), 0.90 (s, 3H), 0.85 (q, J＝9.5 Hz, 1H), 0.70 (s, 3H); 13C NMR (CDCl3, 100 MHz) δ: 177.1, 173.1, 170.3, 81.2, 59.5, 56.6, 55.2, 54.3, 45.3, 44.9, 43.3, 41.9, 41.2, 41.1 (2C), 40.3, 39.5, 37.6, 37.6, 34.2, 33.3, 31.8, 29.3, 28.5, 24.5, 21.3, 20.1, 19.8, 18.5, 13.7, 12.9; IR (KBr) ν: 2947, 2849, 1724, 1651, 1452, 1377, 1178 cm－1; HRMS calcd for C31H50N2O5 530.3720, found 530.3713.

    3.2.16   贝叶-15-烯-19-酸乙酯(IS-16)的合成

    参考文献[19], 在圆底烧瓶中加入2, 4, 6-三甲基吡啶(5 mL), 将IS-15 (690.0mg, 1.37 mol)溶于其中, 回流反应4 h, 经薄层层析检测反应结束后, 减压蒸馏除去溶剂, 用乙酸乙酯和水萃取, 并用1mol/L HCl洗涤至微酸性, 用饱和氯化钠洗涤, 过滤, 柱层析得到无色液体IS-16, 产率95%. $[\alpha ]_{\rm{D}}^{22}$－5.0 (c 0.04, CH2Cl2); 1H NMR (CDCl3, 400 MHz) δ: 5.71, 5.45 (d, J＝5.5 Hz, each 1H, H-15, H-16), 4.10 (q, J＝14.12 Hz, OCH2CH3), 2.16 (d, J＝13.1 Hz, 1H), 1.79 (t, J＝14.4 Hz, 3H), 1.69~1.64 (m, 3H), 1.57~1.51 (m, 1H), 1.46~1.37 (m, 3H), 1.29~1.25 (m, 6H), 1.21 (d, J＝1.6 Hz, 1H), 1.18 (s, 3H), 1.08 (dd, J＝2.2, 11.4 Hz, 1H), 1.02 (s, 1H), 1.00 (s, 3H), 0.88 (q, 1H), 0.59 (s, 3H); 13C NMR (CDCl3, 100 MHz) δ: 177.7, 136.7, 135.0, 61.2, 60.1, 57.3, 52.4, 49.3, 44.0, 43.8, 39.8, 38.4, 38.0, 37.9, 33.3, 29.3, 25.1, 21.8, 20.6, 19.5, 14.3, 14.1; IR (KBr) ν: 3035, 2945, 2847, 1724, 1452, 1232 cm－1; HRMS calcd for C22H34O2 330.2559, found 330.2551.

    3.2.17   贝叶-15-烯-19-酸(IS-17)的合成

    参考文献[19], 在圆底烧瓶中加入2, 4, 6-三甲基吡啶(7 mL), 将IS-16 (375.1 mg, 1.13 mol)和碘化锂(455.7 mg, 3.40 mmol)溶于其中, 回流反应12 h, 经薄层层析检测反应结束后, 用乙酸乙酯和水萃取, 并用1 mol/L HCl洗涤至微酸性, 用饱和氯化钠洗涤, 过滤, 柱层析得到白色固体产物, 产率90%. m.p. 177.4~177.9 ℃. $[\alpha ]_{\rm{D}}^{20}$－6.4 (c 0.39, CH2Cl2); 1H NMR (CDCl3, 400 MHz) δ: 5.74, 5.46 (d, J＝5.6 Hz, each 1H, H-15, H-16), 2.15 (d, J＝13.2 Hz, 1H), 1.82~1.74 (m, 4H), 1.70~1.58 (m, 3H), 1.55~1.33 (m, 5H), 1.29 (d, J＝4.5 Hz, 2H), 1.25 (s, 3H), 1.13~1.02 (m, 3H), 1.00 (s, 3H), 0.89 (d, J＝9.3 Hz, 1H), 0.67 (s, 3H); 13C NMR (CDCl3, 100 MHz) δ: 184.8, 136.7, 135.0, 61.2, 57.3, 52.5, 49.3, 44.0, 43.8, 39.7, 38.2, 38.1, 37.8, 33.3, 29.3, 25.1, 21.8, 20.7, 19.4, 14.0; IR (KBr) ν: 3030, 2999, 2941, 2850, 1690, 1448, 1256 cm－1; HRMS calcd for C20H30O2 302.2246, found 302.2248.

    3.3   体外抗肿瘤细胞增殖实验

    3.3.1   实验材料

    细胞系:人皮肤鳞癌细胞(Colo-16)和人肺腺癌细胞(A549).

    材料:胎牛血清(Hyclone)、RPMI1640培养基(Gibco)、青霉素、链霉素双抗、胰酶-EDTA溶液、磷酸缓冲液(PBS)、噻唑蓝(MTT)、二甲基亚砜(DMSO)、细胞培养瓶及96孔细胞培养板、倒置显微镜(CKX41, Olympus)、二氧化碳细胞培养箱(Thermo)、超净工作台、离心机(Centrifuge 5804 R, eppendorf)、酶标仪(xMark, BIO-RAD)及待测的药品.

    3.3.2   实验方法

    配置待测的药品:将本实验待测样品和阳性对照药品阿霉素、齐墩果酸和氟尿嘧啶溶解于安全剂量的DMSO 50 μL中, 后用质量分数为10% RPMI1640完全培养液将待测药品分别配成320, 160, 80, 40和20 μmol•L－1 5个剂量, 相应的终浓度分别160, 80, 40, 20和10 μmol•L－1.

    抗肿瘤细胞增殖实验:将Colo-16和A549细胞分别在含质量分数为10%胎牛血清的RPMI1640培养液中扩增细胞, 待细胞铺满瓶底约80%时更换新鲜培养液, 于第二天用质量分数为0.25%胰酶-EDTA溶液消化贴壁细胞并收集、洗涤细胞, 将Colo-16和A549细胞的细胞浓度均调整为2×104个/mL.将二种细胞各自分别接种于96孔细胞培养板中, 100 μL/孔, 置细胞板于体积分数为5% CO2细胞培养箱中孵育24 h, 之后分别取5个剂量的待测药品100 μL/孔加到细胞板中, 每个浓度设三个复孔.振荡器振荡细胞板30 s, 随后置细胞培养箱中孵育48 h.在终止实验前4 h, 加MTT 20 μL/孔, 继续孵育, 实验终止时, 将细胞板在4 ℃, 2000 r/min离心10 min, 甩板后加入DMSO 150 μL/孔, 测定570 nm下的OD值.获得数据后, 采用SPSS17.0软件计算IC50.

    3.4   抑菌实验

    参考文献[20], 将E. coli(大肠杆菌)1924、S. aureus(金黄色葡萄球菌)4220、S. mutans(变形链球菌)3289、MRSA(耐甲氧西林金黄色葡萄球菌)3167和QRSA(耐喹诺酮金黄色葡萄球菌)3505五种菌种稀释1000倍后, 各自在十个96孔微量滴定板上接种, 保持恒温37 ℃, 培养24 h, 加入质量分数为0.05%的所测样品溶液.继续培养24 h后, 使用酶联免疫吸收测定仪对菌种的生长情况进行检测, 以对其最小抑菌浓度(MIC)进行测试.采用相同的方法用氯霉素(Chloramphenicol)做对照试验.

    辅助材料(Supporting Information)  目标化合物1H NMR, 13C NMR和HRMS图谱.这些材料可以免费从本刊网站(http://sioc-journal.cn/)上下载.


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  • 图 1  异甜菊醇的结构

    Figure 1  Structure of isosteviol

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    图式 1  异甜菊醇衍生物IS-1~IS-4的合成

    Scheme 1  Synthesis of isosteviol derivatives IS-1~IS-4

    Reagents and conditions: (ⅰ) H2SO4 (w＝10%), 95 ℃; (ⅱ) (COCl)2, CH2Cl2, r.t.; HOCH2COOH, TEA, THF, r.t.; (ⅲ) morpholine or N-methyl piperazine, DMAP, EDCI, CH2Cl2, 0 ℃~r.t.; (ⅳ) N-Boc piperazine, DMAP, EDCI, CH2Cl2, 0 ℃~r.t.; (ⅴ) TFA, CH2Cl2, 0 ℃~r.t.

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    图式 2  异甜菊醇衍生物IS-7~IS-10的合成

    Scheme 2  Synthesis of isosteviol derivatives IS-7~IS-10

    Reagents and conditions: (ⅰ) CH3CH2Br, DMSO, KOH, r.t.; (ⅱ) NaBH4, CH3CH2OH, r.t.; (ⅲ) succinic anhydride, DMAP, CH2Cl2; (ⅳ) morpholine or N-methyl piperazine, DMAP, EDCI, CH2Cl2, 0 ℃~r.t.; (ⅴ) N-Boc piperazine, DMAP, EDCI, CH2Cl2, 0 ℃~r.t.; (ⅵ) TFA, CH2Cl2, 0 ℃~r.t.

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    图式 3  异甜菊醇衍生物IS-11~IS-14的合成

    Scheme 3  Synthesis of isosteviol derivatives IS-11~IS-14

    Reagents and conditions: (ⅰ) glutaric anhydride, DMAP, CH2Cl2; (ⅱ) morpholine or N-methyl piperazine, DMAP, EDCI, CH2Cl2, 0 ℃~r.t.; (ⅲ) N-Boc piperazine, DMAP, EDCI, CH2Cl2, 0 ℃~r.t.; (ⅳ) TFA, CH2Cl2, 0 ℃~r.t.

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    图式 4  异甜菊醇衍生物IS-16~IS-17的合成

    Scheme 4  Synthesis of isosteviol derivatives IS-16~IS-17

    Reagents and conditions: (ⅰ) TsCl, pyridine, r.t.; (ⅱ) 2, 4, 6-collidine, reflux; (ⅲ) LiI, 2, 4, 6-collidine, reflux.

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    表 1  异甜菊醇衍生物抑制Colo-16和A549细胞的IC50值a

    Table 1.  IC50 of isosteviol derivatives on Colo-16 and A549

    Compd. IC50/(μmol•L－1)
    Colo-16 A549
    IS-1 53.03±0.0343 192.77±0.0338
    IS-2a 103.37±0.1329 218.62±0.0143
    IS-2b 195.97±0.1057 213.62±0.0335
    IS-3 190.35±0.1019 200.87±0.0650
    IS-4 110.62±0.1398 191.20±0.0230
    IS-7 — 224.45±0.0154
    IS-8a 107.67±0.2093 212.34±0.0185
    IS-8b — 242.06±0.0307
    IS-9 — 155.57±0.0273
    IS-10 — 184.00±0.0264
    IS-11 209.74±0.0842 167.95±0.0415
    IS-12a 192.25±0.0681 145.04±0.0528
    IS-12b 168.55±0.1258 183.61±0.0201
    IS-13 — 183.74±0.0294
    IS-14 162.18±0.1515 281.52±0.0755
    IS-16 — 165.73±0.0374
    IS-17 — 155.11±0.0800
    甜菊苷(SS) 188.41±0.127 269.09±0.0659
    异甜菊醇(IS) 207.91±0.1478 177.07±0.0199
    齐墩果酸(OA) — 170.88±0.0303
    阿霉素(Adriamycin) 30.82±0.3025 47.63±0.0811
    5-氟尿嘧啶(5-FU) 117.41±0.2246 58.65±0.1042
    a“—”indicates that the data is unknown. The data is calculated according to the improved karbers method.
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    表 2  抗菌实验数据a

    Table 2.  Anti-bacterial experimental results

    Compd. MIC/(μg•mL－1)
    E. coli 1924 S. aureus 4220 S. mutans 3289 MRSA 3167 QRSA 3505
    IS-1 — — — — —
    IS-2a ＞128 ＞128 64 — —
    IS-2b ＞128 ＞128 128 — —
    IS-3 ＞128 ＞128 16 — —
    IS-4 128 64 128 128 ＞128
    IS-7 64 64 16 64 128
    IS-8a — — — — —
    IS-8b 16 16 ＞128 128 ＞128
    IS-9 ＞128 ＞128 8 — —
    IS-10 ＞128 ＞128 8 16 16
    IS-11 32 32 32 64 64
    IS-12a ＞128 ＞128 8 — —
    IS-12b ＞128 32 8 8 32
    IS-13 — — — — —
    IS-14 ＞128 ＞128 8 ＞128 16
    IS-16 — — — — —
    IS-17 ＞128 ＞128 8 32 16
    Stevioside (SS) — — — — —
    Isosteviol (IS) — — — — —
    Chloramphenicol 4 4 8 8 8
    a“—”Indicates that the compound has no inhibitory effect on the tested bacteria..
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  • 发布日期:  2019-12-25
  • 收稿日期:  2019-05-13
  • 修回日期:  2019-06-26
  • 网络出版日期:  2019-12-01
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

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