脱氧野尻霉素类两亲化合物的合成及其超分子糖苷酶抑制活性研究

李敏 刘茂华 王琪 王克让 李小六

引用本文: 李敏, 刘茂华, 王琪, 王克让, 李小六. 脱氧野尻霉素类两亲化合物的合成及其超分子糖苷酶抑制活性研究[J]. 有机化学, 2019, 39(12): 3446-3453. doi: 10.6023/cjoc201908022 shu
Citation:  Li Min, Liu Maohua, Wang Qi, Wang Kerang, Li Xiaoliu. Synthesis and Glycosidase Inhibition Activity of an Amphiphilic Fatty-Deoxynojirimycin Derivative[J]. Chinese Journal of Organic Chemistry, 2019, 39(12): 3446-3453. doi: 10.6023/cjoc201908022 shu

脱氧野尻霉素类两亲化合物的合成及其超分子糖苷酶抑制活性研究

    通讯作者: 王克让, kerangwang@hbu.edu.cn; 李小六, lixl@hbu.edu.cn
  • 基金项目:

    国家自然科学基金(Nos.21572044,21778013)、河北省自然科学基金(No.B2016201254)和河北省教育厅研究(No.QN2018310)资助项目

摘要: 以葡萄糖为原料经多步反应合成了脱氧野尻霉素类两亲化合物FA-DNJ-C6,通过表面张力实验、动态光散射实验(DLS)和透射电镜(TEM)等研究了FA-DNJ-C6的自组装行为,FA-DNJ-C6在水溶液中形成稳定的超分子自组装体.经酶抑制实验研究了FA-DNJ-C6自组装体的糖苷酶抑制活性,进而发现FA-DNJ-C6自组装体对α-糖苷酶具有好的选择性,尤其是对α-甘露糖苷酶,其抑制活性的Ki值为(0.107±0.021)μmol/L,与阳性对照(米格列醇)相比,活性提高了339倍,这主要是由于α-甘露糖苷酶具有多个识别位点的空腔,可发挥多效价协同增强的键合作用,提高糖苷酶抑制活性.

English

  • 糖苷酶对寡糖糖苷键具有专一性水解作用[1], 糖苷酶的异常与糖尿病[2]、戈谢病[3]、癌症[4]和病毒感染[5]等疾病密切相关.目前, 糖苷酶抑制剂被广泛用于降血糖药物和抗病毒药物[6].近年来, 人们研究发现糖苷酶抑制剂与糖苷酶之间的相互作用具有“多价效应”或“簇糖效应”[7], 因此, 多效价糖苷酶抑制剂的研究引起人们广泛关注[7], 其对糖苷酶具有更高的选择性和更好的抑制活性[8].如14个1-脱氧野尻霉素(DNJ)分子修饰的环糊精簇糖分子对α-甘露糖苷酶的抑制活性的Ki值为22 nmol/L, 折合单效价活性比单体化合物提高了610倍[9]. 120个和108个1-脱氧野尻霉素分子修饰的富勒烯化合物对α-甘露糖苷酶的抑制活性(Ki)分别为1.8和7.2 nmol/L[10], 折合单效价活性比单体化合物活性分别高944倍和262倍.尽管多效价糖苷酶抑制剂的研究取得了较好的成果, 但共价键多步合成的簇糖分子存在合成路线长和分离纯化困难等问题.

    超分子自组装是构筑多效价簇糖分子的另一有效途径[11], 具有合成步骤相对简单、分离纯化容易和组装过程可调控等优点[12].迄今为止, 自组装多效价糖基自组装体已被用于抑制流感病毒感染[13]、凝集素识别[14]和蛋白分子的捕获和释放[15]等方面的研究.然而, 自组装多效价糖苷酶抑制剂的研究较少. Compain和Leco- mmandoux等[16]报道了基于多肽-野尻霉素分子的自组装多效价糖苷酶抑制剂, 其对α-甘露糖苷酶的抑制活性(Ki)为0.15 μmol/L, 比单体化合物的活性提高了206倍, 该研究结果说明自组装方法是构筑多效价糖苷酶抑制剂的有效途径.最近, 我们课题组[17]制备了6个1-脱氧野尻霉素分子修饰的苝酰亚胺化合物PBI-DNJ, 其自组装形成的超分子多效价糖苷酶抑制剂对α-糖苷酶具有好的选择性, 尤其是对α-甘露糖苷酶, 其抑制活性(Ki)为38 nmol/L, 与米格列醇(上市药物)相比活性提高了460倍.为了改善自组装多效价糖苷酶抑制剂的生物相容性, 制备了1-脱氧野尻霉修饰的脂肪胺衍生物FA-DNJ, 其中长链柔性脂肪胺基团具有自动调节识别位点的特点[18].基于FA-DNJ的自组装多效价糖苷酶抑制剂对α-甘露糖苷酶的抑制活性(Ki)为0.11 μmol/L, 与米格列醇(上市药物)相比活性提高了330倍[18].根据文献报道, 1-脱氧野尻霉素基团连接链的长度直接影响着化合物的糖苷酶抑制活性[8c,9,19], 如己基连接的1-脱氧野尻霉素衍生物的活性好于丙基连接链的化合物, 而壬基连接的化合物好于己基连接的化合物[8c,9,19].

    为了研究连接链长度对1-脱氧野尻霉素衍生物活性的影响, 并兼顾该化合物的水溶性以利于后续活性研究, 合成了己基连接的1-脱氧野尻霉素修饰的脂肪胺分子FA-DNJ-C6 (图 1), 通过表面张力实验、动态光散射实验(DLS)和透射电镜(TEM)等研究了FA-DNJ-C6的自组装行为, FA-DNJ-C6在水溶液中形成稳定的超分子自组装体.进而, 经酶抑制实验研究了FA-DNJ-C6自组装体的糖苷酶抑制活性, 发现FA-DNJ-C6自组装体对α-糖苷酶具有好的选择性, 尤其是对α-甘露糖苷酶, 其抑制活性的Ki值为0.107 μmol/L, 与阳性对照(米格列醇)相比, 活性提高了339倍.

    图 1

    图 1.  FA-DNJ-C6的结构
    Figure 1.  Structure of compound FA-DNJ-C6

    Scheme 1所示, 以葡萄糖为原料, 在三氟化硼乙醚催化下与甲醇反应生成1-甲基葡萄糖糖苷(1), 其它羟基在碱性条件下用苄基保护制备了中间体2. 2在乙酸/硫酸(V:V=3:1)混合溶液中选择性脱除1-位甲基制备了3.进而3在LiAlH4作用下还原生成二羟基衍生物4.在-78 ℃下用二甲基亚砜(DMSO)与草酰氯共同作用, 将4氧化成二醛中间体, 再经Mannich反应, 关环生成亚胺化合物5[20].在氢氧化钯/碳催化下, 5加氢还原脱去苄基生成6. 6与溴己基叠氮化合物发生亲核取代反应生成叠氮己基脱氧野尻霉素衍生物, 为了分离纯化需要, 进一步与乙酸酐反应生成乙酰基保护的1-脱氧野尻毒素衍生物7.最后通过Click反应与我们文献中报道的炔基中间体8[18]反应生成FA-AcDNJ-C6, 脱除乙酰基制备了目标化合物FA-DNJ-C6. FA-DNJ-C6及其中间体经NMR和HRMS等表征.

    图式 1

    图式 1.  FA-DNJ-C6的合成

    Reagents and conditions: (a) BF3•Et2O, MeOH, reflux, 10 h, 77.9%; (b) NaH, BnCl, DMF, r.t., 20 h, 78.4%; (c) AcOH/H2SO4 (V/V=3/1), 80 ℃, 5 h, 82.1%; (d) LiAlH4, THF, r.t., 20 h, 85%; (e) Et3N, DMSO, (COCl)2, DCM, -78 ℃, 6 h; NaCNBH3, NH4HCO3, Na2SO4, MeOH, r.t., 12 h, 62%; (f) H2, Pd(OH)2/C, MeOH, 1 mol/L HCl, r.t., 10 h, 96%; (g) K2CO3, DMF, 6-azidohexyl bromide, 110 ℃, 24 h; Ac2O, Py, r.t., 10 h, 50%; (h) CuSO4•5H2O, L-sodium ascorbate, THF-H2O, 55 ℃, 10 h, 64%; (i) NaOMe, MeOH, 92%

    Scheme 1.  Synthesis of FA-DNJ-C6

    通过悬滴法研究了FA-DNJ-C6在水溶液中的自组装行为.配制FA-DNJ-C6不同浓度的溶液(4×10-6~5×10-4 mol/L), 经接触角测量仪测定不同浓度下的表面张力(ST)[21].如图 2所示, FA-DNJ-C6在浓度低于1×10-5 mol/L时, 表面张力与水的表面张力类似.随着FA-DNJ-C6浓度的增加, 溶液表面张力迅速降低, 当浓度大于3×10-4 mol/L时, 溶液γ值不再变化.在拟合曲线拐点处作切线, 两条切线交于一点, 此点对应的浓度为最小聚集浓度(CAC, 9.20×10-5 mol/L), 比我们报道的丙基衍生物FA-DNJ略高(6.32×10-5 mol/L), 表面张力为47.39 mmol•L-1•m-1, 比FA-DNJ (50.3 mmol•L-1•m-1)略低, 这主要是由于连接亲水基团的支链增长, 增加了化合物的CAC值而降低了其表面张力[22].这些研究结果表明FA-DNJ-C6具有较高的表面活性, 在水溶液中易形成自组装体[23].

    图 2

    图 2.  25 ℃时不同浓度下FA-DNJ-C6的表面张力(γ)与log [CFA-DNJ-C6/(mol•L-1)]曲线图(pH=7.0)
    Figure 2.  Plot and fitting curve of ST (γ) versus log[CFA-DNJ-C6/ (mol•L-1)] in PBS buffer (pH=7.0) at 25 ℃

    进而, 通过动态光散射(DLS)实验研究了FA-DNJ-C6在不同pH值下自组装体的稳定性.在酸性条件下(pH=2.0~4.0), FA-DNJ-C6自组装体的平均粒径分别为159, 164和157 nm (图 3), 说明FA-DNJ-C6在酸性条件下能形成稳定的自组装体.而在pH值为5.0, 6.0和7.0时, FA-DNJ-C6自组装体的平均粒径分别为130, 128和131 nm(图 3).实验结果表明FA-DNJ-C6在酸性条件下形成较大的自组装体, 这主要是由于酸性条件下1-脱氧野尻霉素分子中N原子质子化使分子间斥力增加, 导致自组装体粒径增大[24].与我们报道的丙基衍生物FA-DNJ相比, FA-DNJ-C6由于增长的碳链导致自组装体尺寸增大.

    图 3

    图 3.  FA-DNJ-C6 (1.0×10-4 mol/L)在不同pH (2.0~7.0)值的柠檬酸-磷酸盐缓冲液中的粒径分布
    Figure 3.  DLS results of the self-assemblies of FA-DNJ-C6 at different pH values (pH 2.0~7.0) in citric acid-phosphate buffer at the concentration of 1.0×10-4 mol/L

    透射电子显微镜(TEM)可直观地观察到自组装体的组装形貌特征, 在1.0×10-4 mol/L浓度下, FA-DNJ-C6 的TEM结果显示其自组装形成球形自组装体, 组装体直径在80和140 nm之间(图 4), 与DLS结果一致.

    图 4

    图 4.  FA-DNJ-C6的TEM图
    Figure 4.  TEM image of the self-assembly of FA-DNJ-C6

    FA-DNJ-C6在水溶液中形成自组装体, 可能具有自组装多效价糖苷酶抑制活性.研究了FA-DNJ-C6α-甘露糖苷酶(Jack bean)、β-甘露糖苷酶(Helix pomatia)、α-半乳糖苷酶(Green coffee bean)、β-半乳糖苷酶(Escherichia coli)、α-葡萄糖苷酶(Aspergillus niger)和β-葡萄糖苷酶(almonds)等不同糖苷酶的体外抑制活性.

    根据文献[8c]方法, 测定了对硝基苯酚(PNP)和邻硝基苯酚(ONP)在柠檬酸-磷酸盐缓冲液(pH=5.5, 0.1 mmol/L)和PBS缓冲液(pH=6.8或7.3, 0.1 mmol/L)中的标准曲线.分别以米格列醇(上市药物)和单体化合物DNJ-1为阳性对照, 研究了FA-DNJ-C6的糖苷酶抑制活性.如图 5表 1所示, FA-DNJ-C6α-糖苷酶具有好的选择性抑制作用, 拟合结果呈良好的线性关系, 而对β-糖苷酶没有活性.与1-脱氧野尻霉素(DNJ)[25]相比, FA-DNJ-C6α-糖苷酶具有好的选择性.

    图 5

    图 5.  FA-DNJ-C抑制α-甘露糖苷酶(a)、α-半乳糖苷酶(b)和α-葡萄糖苷酶(c)的Line weaver-Burk曲线
    Figure 5.  Lineweaver-Burk plot for Ki determination of FA-DNJ-C6 against α-mannosidase (a), α-galactosidase (b) and α-glucosidase (c)

    表 1

    表 1  FA-DNJ-C6的糖苷酶抑制活性(Ki, μmol•L-1)、相对效价(rp)和相对单效价(rp/n)
    Table 1.  Glycosidase inhibitory activities (Ki, μmol•L-1) of FA-DNJ-C6, relative inhibition potency (rp) over miglitol/FA-DNJ-1 and relative inhibition potency (rp/n) over rp/per DNJ unit
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    糖苷酶 α-甘露糖苷酶 β-甘露糖苷酶 α-半乳糖苷酶 β-半乳糖苷酶 α-葡萄糖苷酶 β-葡萄糖苷酶
    FA-DNJ-C6 0.107±0.021 NIa 15.8±0.3 NIa 5.06±0.15 NIa
    Miglitol 109±3[18] NIa NIa NIa 20.64±0.04[17] NIa
    DNJ-1 445±12 NIa 71.3±0.1 NIa 1.60±0.3 NIa
    DNJ[25] 270 NIa NIa 42 25 47
    rpb 1018/4158 4.07
    rp/nc 339/1386 1.36
    a NI: no inhibition detected at 1 mmol/L. b Relative inhibition potency (rp) over miglitol/FA-DNJ-1 c Relative inhibition potency (rp/n) over rp/per DNJ unit.

    FA-DNJ-C6α-甘露糖苷酶、α-半乳糖苷酶和α-葡萄糖苷酶的抑制活性的Ki值分别为(0.107±0.021), (15.8±0.3)和(5.06±0.15) μmol/L.与阳性对照米格列醇相比, FA-DNJ-C6α-甘露糖苷酶的活性提高了1018倍, 折合多效价后提高了339倍.如果与单体DNJ-1相比, 其活性提高了4158倍, 折合多效价后提高了1386倍.研究结果表明FA-DNJ-C6是有效的自组装多效价糖苷酶抑制剂.与我们报道的丙基两亲分子FA-DNJ相比, 其对α-甘露糖苷酶、α-半乳糖苷酶和α-葡萄糖苷酶的抑制活性都有提高, 说明碳链的增长有利于对活性提高. FA-DNJ-C6作为多效价糖苷酶抑制剂对α-葡萄糖苷酶的活性与米格列醇相比仅提高了1.37倍, 而对α-甘露糖苷酶的活性可提高339倍, 这与α-甘露糖苷酶的结构有关, 根据文献[26]报道, α-甘露糖苷酶的单晶结构具有多个键合位点的空腔, 可与多个1-脱氧野尻霉素分子结合, 发挥多效价协同增强的键合作用, 因此多效价1-脱氧野尻霉素类衍生物对α-甘露糖苷酶具有更好的活性.

    合成了一种1-脱氧野尻霉素修饰脂肪基衍生物FA-DNJ-C6, 通过表面张力、动态光散射和TEM实验等研究了其自组装行为, 发现化合物FA-DNJ-C6自组装形成了80~140 nm球形组装体, 并且该自组装体在pH值为2.0~7.0溶液中能稳定存在.进而, 通过体外糖苷酶抑制实验研究了化合物FA-DNJ-C6自组装体对不同糖苷酶的抑制活性, 发现其对α-糖苷酶具有好的选择性, 尤其是对α-甘露糖苷酶的抑制活性的Ki值为(0.107±0.021) μmol/L, 比米格列醇(Miglitol)的活性高出1018倍, 比单价化合物DNJ-1的活性高出4158倍, 相对单效价分别提高了339和1386倍.碳链增长导致FA-DNJ-C6自组装体的粒径与丙基连接链相比增大了20 nm, 糖苷酶抑制活性都有所提高, 但是对α-甘露糖苷酶的抑制活性变化不大.研究结果表明, 改变连接DNJ分子碳链长度, 脂肪基两亲1-脱氧野尻霉素衍生物的组装方式变化不大, 但可以增加对糖苷酶的抑制活性.多效价1-脱氧野尻霉素类衍生物对α-甘露糖苷酶具有更好的活性的原因是α-甘露糖苷酶具有多个识别位点的空腔, 可发挥多效价协同增强的键合作用, 提高糖苷酶抑制活性.

    1H NMR和13C NMR用Bruker AVANCE 600 MHz (TMS为内标)核磁共振波谱仪测量; 高分辨率质谱用布鲁克FTICR-MD质谱仪测定; 表面张力用接触角测量仪OCA 15EC测定; 粒径用动静态光散射仪美国Brook-haven BI-APDV测定; TEM用透射电镜Tecnai G2 F20 S-TWIN测定; 酶抑制活性用酶标仪BioTek测定.

    3.2.1   葡萄糖衍生物1的合成

    250 mL的圆底烧瓶中加入葡萄糖(10.0 g, 55.6 mmol)和100 mL无水甲醇, 加入催化量的三氟化硼乙醚, 氮气保护下加热回流12 h, 加入三乙胺淬灭反应, 并调节pH值至中性, 旋干溶剂, 经硅胶(200~300目)柱色谱分离[V(乙酸乙酯)/V(甲醇)=8/1洗脱], 得到白色固体1, 8.4 g, 产率77.9%, m.p. 160.5~162 ℃.谱图数据与文献[20]一致.

    3.2.2   葡萄糖衍生物2的合成

    250 mL的圆底烧瓶中加入NaH (4.9 g, 0.20 mol)和无水DMF (50 mL), 搅拌下加入葡萄糖衍生物1 (5.0 g, 25.7 mmol), 滴加BnCl (19.5 g, 0.15 mol), 室温搅拌10 h, 滴加甲醇至无气体生成, 再加入大量二氯甲烷, 水洗除去DMF.有机相用无水硫酸钠干燥, 旋干溶剂, 经柱色谱分离[V(石油醚)/V(乙酸乙酯)=8/1洗脱], 得到淡黄色浆状物质2, 11.2 g, 产率78.4%.谱图数据与文献[20]一致.

    3.2.3   葡萄糖衍生物3的合成

    250 mL的圆底烧瓶中加入葡萄糖衍生物2 (3.0 g, 5.4 mmol), 将100 mL冰醋酸与3 mol/L硫酸(体积比为3/1)的混合溶液加入烧瓶中, 氮气保护下置于80 ℃油浴中加热搅拌反应, 薄层色谱(TLC)监测反应.反应结束后静置冷却至室温, 析出白色针状晶体, 抽滤, 固体用水洗至滤液呈中性, 真空干燥得到白色固体3, 2.4 g, 产率82.1%, m.p. 51.4~53.2 ℃.谱图数据与文献[20]一致.

    3.2.4   葡萄糖衍生物4的合成

    在250 mL的圆底烧瓶中加入葡萄糖衍生物3 (2.0 g, 3.70 mmol)与100 mL无水THF, 冰水浴下加入氢化铝锂(280 mg, 7.40 mmol), 氮气保护下室温搅拌反应4 h, TLC监测反应.冰水浴下加水水解过量的氢化铝锂, 加入200 mL乙酸乙酯稀释, 用50 mL饱和氯化铵溶液洗三次, 有机相用无水硫酸钠干燥, 旋干溶剂得淡黄色粘稠液体, 经硅胶(200~300目)柱色谱分离[V(石油醚)/V(乙酸乙酯)=3/1]得到淡黄色浆状物质4, 1.7 g, 产率85%.谱图数据与文献[20]一致.

    3.2.5   葡萄糖衍生物5的合成

    在250 mL的圆底烧瓶中加入二氯甲烷(DCM) (7.2 mL)和草酰氯(1.272 mL, 14.7 mmol), -78 ℃下向溶液中滴加DMSO (1.384 mL, 18.4 mmol), -78 ℃下搅拌30 min.将葡萄糖衍生物4 (2.0 g, 3.68 mmol)溶于DCM并滴加入反应体系, -78 ℃下搅拌2 h, 再滴加三乙胺(7.4 mL, 44.2 mmol)的DCM溶液, 并慢慢升温至室温. 1000 mL烧杯中加入200 mL甲醇和600 mL蒸馏水, 冰水浴下加入碳酸氢铵(7.84 g, 99 mmol)、氰基硼氢化钠(0.982 g, 14.7 mmol)和无水硫酸钠(2.226 g, 16.7 mmol).将升至室温的反应液加入甲醇混合物中, 室温搅拌20 h. DCM萃取, 有机相用无水硫酸钠干燥, 浓缩得淡黄色粘稠液体, 经硅胶(200~300目)柱色谱分离[V(石二氯甲烷)/V(乙酸乙酯)=8/1], 得到淡黄色固体5, 1.2 g, 产率62%, m.p. 50.6~51.8 ℃.谱图数据与文献[20]一致.

    3.2.6   DNJ衍生物6的合成

    在氢气反应釜中加入MeOH和1 mol/L HCl溶液(40 mL, V/V=3/1)溶解葡萄糖衍生物5 (1.0 g, 1.9 mmol), 再加入Pd(OH)2/C (300 mg), 在2.0 MPa氢气中催化反应24 h, TLC监测反应.反应液经硅藻土抽滤得黄绿色溶液, 旋蒸浓缩得淡黄色粘稠液体, 加入2 mL甲醇, 超声搅拌后析出白色晶体, 抽滤, 真空干燥得到白色固体0.3 g.产率96%, m.p. 57.3~58.6 ℃.谱图数据与文献[20]一致.

    3.2.7   DNJ衍生物7的合成

    在100 mL烧瓶中加入DNJ衍生物6 (1 g, 6.1 mmol), 用5 mL无水DMF溶解, 然后加入碳酸钾(1.69 g, 12.3 mmol)及6-叠氮基己基溴(2.52 g, 12.3 mmol), 95 ℃加热反应12 h, TLC [V(二氯甲烷)/[V(甲醇)=3/1]监测反应.反应完毕, 减压浓缩除去DMF, 加入10 mL无水吡啶溶解, 在冰水浴下加入DMAP, 滴加醋酸酐(3.75 mL, 36.8 mmol), 室温反应10 h, TLC [V(石油醚)/V(乙酸乙酯)=3/1]监测反应.反应完毕, 旋干吡啶, 硅胶(200~300目)柱色谱分离[V(石油醚)/V(乙酸乙酯)=5/1], 得到淡黄色粘稠液体7, 1.4 g, 产率50%, m.p. 57.3~58.6 ℃. 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ: 5.03~5.11 (m, 2H), 5.00~4.94 (m, 1H), 4.22~4.10 (m, 2H), 3.27 (t, J=6.8 Hz, 2H), 3.22~3.18 (m, 1H), 2.77~2.71 (m, 1H), 2.63 (d, J=8.4 Hz, 1H), 2.59~2.53 (m, 1H), 2.35 (t, J=10.8 Hz, 1H), 2.09 (s, 3H), 2.03 (s, 6H), 2.02 (s, 3H), 1.62 (s, 4H), 1.43~1.35 (m, 2H), 1.33~1.25 (m, 2H); 13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ: 170.89, 170.36, 170.04, 169.74, 74.65, 69.47, 61.54, 59.49, 52.85, 51.31, 48.49, 26.71, 26.56, 24.27, 20.85, 20.75, 20.68, 20.62; HRMS (MALDI-TOF) calcd for C20H33O8N4 457.2286, found 457.2292.

    3.2.8   化合物FA-AcDNJ-C6的合成

    在50 mL圆底烧瓶中加入化合物8 (104 mg, 0.177 mmol)、化合物7 (364 mg, 0.80 mmol)和THF (15 mL), CuSO4•5H2O (79.7 mg, 0.32 mmol)和抗坏血酸钠(63 mg, 0.32 mmol)水溶液, 55 ℃反应10 h, 浓缩溶剂并经硅胶(200~300目)柱色谱分离[V(CH2Cl2)/V(MeOH)=20/1]纯化, 得到淡黄色粘稠状物质222 mg, 产率64%. 1H NMR (600 MHz, CDCl3) δ: 7.58 (s, 3H, Triazole-H), 6.41 (s, 1H, NH), 6.26 (s, 1H, NH), 5.07~5.01 (m, 6H), 4.96~4.93 (m, 3H), 4.57 (s, 6H), 4.35 (t, J=7.2 Hz, 6H), 4.15~4.13 (m, 6H), 3.78 (s, 6H), 3.19~3.14 (m, 3H), 2.75~2.70 (m, 3H), 2.62 (d, J=9.0 Hz, 3H), 2.54~2.46 (m, 5H), 2.42~2.40 (m, 2H), 2.30 (t, J=10.8 Hz, 3H), 2.06 (s, 9H, CH3), 2.01 (s, 18H, CH3), 2.00 (s, 9H, CH3), 1.95~1.89 (s, 6H), 1.45 (s, 6H), 1.34 (s, 10H), 1.23~1.26 (m, 34H), 0.88 (t, J=7.2 Hz, 3H); 13C NMR (100 MHz, DMSO-d6) δ: 172.3, 172.2, 172.0, 171.9, 171.7, 144.4, 124.1, 79.7, 71.2, 69.9, 68.3, 67.1, 64.7, 59.9, 59.6, 57.4, 52.5, 49.7, 31.8, 31.3, 30.3, 30.9, 29.3, 29.2, 26.9, 26.6, 24.7, 22.6, 14.5; HRMS (MALDI-TOF) calcd for C95H155N14O29 1956.1056, found1956.1079.

    3.2.9   化合物FA-DNJ-C6的合成

    将化合物FA-AcDNJ-C6 (110 mg, 0.056 mmol), 甲醇钠(24 mg, 0.45 mmol)和10 mL无水甲醇在室温下搅拌5 h.旋干溶剂, 剩余物用5 mL水溶解, 透析袋(保留分子量1000)透析10 h, 冷冻干燥得浅黄色固体75 mg, 产率92%. m.p. 118.3~124.4 ℃; 1H NMR (600 MHz, DMSO-d6) δ: 8.01 (s, 3H, Triazole-H), 4.45 (s, 6H), 4.31 (t, J=7.2 Hz, 6H), 3.69 (d, J=10.8 Hz, 3H), 3.60 (s, 6H), 3.21~3.15 (m, 3H), 3.04 (t, J=9.0 Hz, 3H), 2.98 (t, J=7.2 Hz, 2H), 2.91 (t, J=8.4 Hz, 3H), 2.78~2.76 (m, 3H), 2.78~2.76 (m, 3H), 2.71~2.66 (m, 3H), 2.36~2.31 (m, 3H), 2.30~2.27 (m, 2H), 2.23~2.20 (m, 2H), 1.93~1.88 (m, 6H), 1.79~1.77 (m, 6H), 1.33~1.36 (m, 8H), 1.21~1.23 (m, 44H), 0.85 (t, J=7.2 Hz, 3H); 13C NMR (150 MHz, DMSO-d6) δ: 171.71, 171.24, 143.92, 123.50, 78.99, 70.64, 69.26, 67.94, 64.16, 58.96, 56.79, 51.95, 49.26, 47.89, 31.34, 31.23, 30.74, 29.70, 29.02, 28.95, 28.72, 26.35 (C-16), 25.81, 24.20, 22.03, 13.89; HRMS (MALDI-TOF) calcd for C71H131N14O17 1451.9815, found 1451.9811.

    FA-DNJ-C6配置成浓度为4×10-6~5×10-4 mol/L的溶液, pH值为7.0 (PBS, 20 mmol/L), 移液器吸取200 μL测试溶液, 安装固定, 悬滴法测定, 用Laplace-Young公式计算出表面张力γ, 25 ℃下每个样品测五次求平均值.

    FA-DNJ-C6溶解在柠檬酸-磷酸盐缓冲溶液中, 浓度为1×10-4 mol/L, 用盐酸/氢氧化钠溶液将pH值分别调至2.0, 3.0, 4.0, 5.0, 6.0和7.0.在80 ℃水浴下加热10 min, 超声作用30 min, 室温静置10 h, 过0.45 μm滤膜后测试溶液粒经分布.

    将10 μL 1×10-4 mol/L的FA-DNJ-C6溶液滴到400目铜网, 静置1 min, 滤纸吸走多余溶液, 铜网放入真空干燥器中干燥24 h.

    将对硝基苯酚(PNP)溶于5 mL柠檬酸-磷酸盐缓冲液(pH=5.5, 100 mmol/L)或PBS缓冲液(pH=6.8或7.3, 0.1 mmol)中, 最终浓度为20 mmol/L, 经多次稀释配制一系列浓度的溶液.将上述溶液置于96孔微量测定培养板中, 加入Na2CO3溶液, 然后用酶标仪在405 nm波长下测量每个孔的吸光度, 以浓度对吸光值作图.

    分光光度法测定了化合物的酶抑制活性, 实验分为空白组、对照组、实验空白组和实验组.在96孔板中依次加入缓冲液、化合物溶液和酶溶液, 每组3个平行实验, 混合均匀3 min, 于37 ℃培养箱中保温10 min.底物在酶作用下能水解产生相应的糖和PNP, PNP在405 nm处有最大吸收, 测定其吸光度.通过反应速率对底物浓度的双倒数曲线, 得到浓度不同的抑制剂直线斜率, 以斜率与抑制剂的浓度作图, 得到酶抑制活性Ki值.

    辅助材料(Supporting Information)  化合物7FA-AcDNJ-C6FA-DNJ-C61H NMR、13C NMR和HRMS谱图, 阳性对照化合物(DNJ-1)糖苷酶抑制活性的Lineweaver-Burk曲线图等.这些材料可以免费从本刊网站(http://sioc-journal.cn/)上下载.


    1. [1]

      Lahin, R.; Ansan, A. A.; Vankar, Y. D. Chem. Soc. Rev. 2013, 42, 5102.

    2. [2]

      Van de Laar, F. A. P.; Lucassen, L.; Akkermans, R. P.; Van de Lisdonk, E. H.; Rutten, G. E.; Van Weel, C. Cochrane Database Syst. Rev. 2005, 18, CD003639.

    3. [3]

      Kato, A.; Nakagome, I.; Sato, K.; Yamamoto, A.; Adachi, I. R.; Nash, J.; Fleet, G. W.; Natori, Y.; Watanabe, Y.; Imahori, T.; Yoshimura, Y.; Takahata, H.; Hirono, S. Org. Biomol. Chem. 2016, 14, 1039.

    4. [4]

      (a) Pili, R.; Chang, J.; Partis, R. A.; Mueller, R. A.; Chrest, F. J.; Passaniti, A. Cancer Res. 1995, 55, 2920.
      (b) Wang, R. J.; Yang, C. H.; Hu, M. L. J. Agric. Food Chem. 2010, 58, 8988.

    5. [5]

      (a) Illescas, B. M.; Rojo, J.; Delgado, R.; Martín, N. J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 6018.
      (b) Chavan, S. R.; Gavale, K. S.; Khan, A.; Joshi, R.; Kumbhar, N.; Chakravarty, D.; Dhavale, D. D. ACS Omega 2017, 2, 7203.
      (c) Kiappes, J. L.; Hill, M. L.; Alonzi, D. S.; Miller, J. L.; Iwaki, R.; Sayce, A. C.; Caputo, A. T.; Kato A.; Zitzmann, N. ACS Chem. Biol. 2018, 13, 60.

    6. [6]

      (a) Choukhi, A.; Ung, S.; Wychowski, C.; Dubuisson, J. J. Virol. 1998, 72, 3851.
      (b) Babu, Y. S.; Chand, P.; Kotian, P. L. Annu. Rep. Med. Chem. 2006, 41, 287.

    7. [7]

      (a) Howard, E.; Cousido-Siah, A.; Lepage, M. L.; Schneider, J. P.; Bodlenner, A.; Mitschler, A.; Meli, A.; Izzo, I.; Alvarez, A.; Podjarny, A.; Compain, P. Angew. Chem., Int. Ed. 2018, 57, 8002.
      (b) Compain, P.; Bodlenner, A. ChemBioChem 2014, 15, 1239.
      (c) Kanfar, N.; Bartolami, E.; Zelli, R.; Marra, A.; Winum, J. Y.; Ulrich, S.; Dumy, P. Org. Biomol. Chem. 2015, 13, 9894.
      (d) Ortiz Mellet, C.; Nierengarten, J. F.; García Fernández, J. M. J. Mater. Chem. B 2017, 5, 6428.
      (e) Zhang, H. C.; Hao, A. Y.; Du, G. Y.; Shen, J. Chin. J. Org. Chem. 2008, 28, 1515(in Chinese).
      (张华承, 郝爱友, 杜光焰, 申健, 有机化学, 2008, 28, 1515.)

    8. [8]

      (a) Rísquez-Cuadro, R.; Fernández, J. M. G.; Nierengarten, J. F.; Mellet, C. O. Chem.-Eur. J. 2013, 19, 16791.
      (b) Joosten, A.; Schneider, J. P.; Lepage, M. L.; Tarnus, C.; Bodlenner A.; Compain, P. Eur. J. Org. Chem. 2014, 1866.
      (c) Decroocq, C.; Rodríguez-Lucena, D.; Russo, V.; Barragán, T. M.; Mellet, C. O.; Compain, P. Chem.-Eur. J. 2011, 17, 13825.
      (d) Alvarez-Dorta, D.; King, D. T.; Legigan, T.; Ide, D.; Adachi, I.; Deniaud, D.; Désiré, J.; Kato, A.; Vocadlo, D.; Gouin, S. G.; Blériot, Y. Chem.-Eur. J. 2017, 23, 9022.
      (e) Brissonnet, Y.; Ladevèze, S.; Tezé, D.; Fabre, E.; Deniaud, D.; Daligault, F.; Tellier, C.; Sěsták, S.; Remaud-Simeon, M.; Potocki-Veronese G.; Gouin, S. G. Bioconjugate Chem. 2015, 26, 766.
      (f) Lepage, M. L.; Schneider, J. P.; Bodlenner, A.; Meli, A.; Schmitt, F. D.; Tarnus, M.; Nguyen-Huynh, C.; Francois, N. T.; Riccardis, Y. N.; Lize-Wagner, E. L.; Birck, C.; Cousido-Siah, A.; Podjarny, A.; Izzo, I.; Compain, P. Chem.-Eur. J. 2016, 22, 5151.

    9. [9]

      Decroocq, C.; Joosten, A.; Sergent, R.; Barragán, T. M.; Mellet, C. O.; Compain, P. ChemBioChem 2013, 14, 2038.

    10. [10]

      Nierengarten, J. F.; Schneider, J. P.; Trinh, T. M. N.; Joosten, A.; Holler, M.; Lepage, M. L.; Bodlenner, A.; García-Moreno, M. I.; Mellet, C. O.; Compain, P. Chem.-Eur. J. 2018, 24, 2483.

    11. [11]

      (a) McClements, D. J. Food Funct. 2018, 9, 22.
      (b) Wu, D.; Shen, J.; Bai, H. Z.; Yu, G. C. Chem. Commun. 2018, 54, 2922.
      (c) Yeh, H. W.; Lin, T. S.; Wang, H. W.; Cheng, H. W.; Liu, D. Z.; Liang, P. H. Org. Biomol.Chem. 2015, 13, 11518.

    12. [12]

      (a) Barnard, A.; Smith, D. K. Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 6572.
      (b) Chen, Y.; Liu, Y. J. Chin. J. Org. Chem. 2012, 32, 805(in Chinese).
      (陈湧, 刘育, 有机化学, 2012, 32, 805.)

    13. [13]

      Yamabe, M.; Kaihatsu, K.; Ebara, Y. Bioconjugate Chem. 2018, 29, 1490.

    14. [14]

      (a) Wang, K. R.; An, H. W.; Wang, Y. Q.; Zhang, J. C.; Li, X. L. Org. Biomol. Chem. 2013, 11, 1007.
      (b) Yeung, S. Y.; Sergeeva, Y.; Dam, T.; Jönsson, P.; Pan, G. Q. Chaturvedi, V.; Sellergren, B. Langmuir 2019, 35, 8174.

    15. [15]

      Qi, Z. H.; Bharate, P.; Lai, C. H.; Ziem, B.; B ttcher, C.; Schulz, A.; Beckert, F.; Hatting, B.; Mülhaupt, R.; Seeberger, P. H.; Haag, R. Nano Lett. 2015, 15, 6051.

    16. [16]

      Bonduelle, C.; Huang, J.; Mena-Barragán, T.; Mellet, C. O.; Decroocq, C.; Etamé, E.; Heise, A.; Compain, P.; Lecommandoux, S. Chem. Commun. 2014, 50, 3350.

    17. [17]

      Li, J. J.; Wang, K. R.; Li, R. F.; Yang, J. X.; Li, M.; Zhang, H. X.; Cao, Z. R.; Li, X. L. J. Mater. Chem. B 2019, 7, 1270.

    18. [18]

      Li, M.; Wang, K. R.; Yang, J. X.; Peng, Y. T.; Liu, Y. X.; Zhang, H. X.; Li, X. L. J. Mater. Chem. B 2019, 7, 1379.

    19. [19]

      Decroocq, C.; Rodríguez-Lucena, D.; Ikeda, K.; Asano, N.; Compain, P. ChemBioChem 2012, 13, 661.

    20. [20]

      马翠兰, 硕士论文, 河北大学, 保定, 2016.Ma, C.-L. M.S. Thesis, Hebei University, Baoding, 2016 (in Chinese).

    21. [21]

      Kang, Y.; Ha, W.; Liu, Y. Q.; Ma, Y.; Fan, M. M.; Ding, L. S.; Zhang, S.; Li, B. J. Nanotechnology 2014, 25, 335101.

    22. [22]

      Roy, S.; Dey, J. Langmuir 2005, 21, 10362.

    23. [23]

      (a) Trinh, T. M. N.; Holler, M.; Schneider, J. P.; García-Moreno, M. I.; Fernández, J. M. G.; Bodlenner, A.; Compain, P.; Mellet, C. O.; Nierengarten, J. F. J. Mater. Chem. B 2017, 5, 6546.
      (b) Lepage, M. L.; Schneider, J. P.; Bodlenner, A.; Meli, A. Riccardis, F. D.; Schmitt, M.; Tarnus, C.; Nguyen-Huynh, N.-T.; Francois, Y. N.; Leize-Wagner, E.; Birck, C.; Cousido-Siah, A.; Podjarny, A.; Izzo, I.; Compain, P. Chem.-Eur. J. 2016, 22, 5151.

    24. [24]

      Wang, K. R.; Guo, D. S.; Jiang, B. P.; Sun, Z. H.; Liu, Y. J. Phys. Chem. B 2010, 114, 101.

    25. [25]

      Diot, J.; García-Moreno, M. I.; Gouin, S. G.; Mellet, C. O.; Haupt, H.; Kovensky, J. Org. Biomol. Chem. 2009, 7, 357.

    26. [26]

      Howar, E.; Cousido-Siah, A.; Lepage, M. L.; Schneider, J. P.; Bodlenner, A.; Mitschler, A.; Meli, A.; Izzo, I.; Alvarez, H. A.; Podjarny, A.; Compain, P. Angew. Chem., Int. Ed. 2018, 57, 8002.

  • 图 1  FA-DNJ-C6的结构

    Figure 1  Structure of compound FA-DNJ-C6

    图式 1  FA-DNJ-C6的合成

    Scheme 1  Synthesis of FA-DNJ-C6

    Reagents and conditions: (a) BF3•Et2O, MeOH, reflux, 10 h, 77.9%; (b) NaH, BnCl, DMF, r.t., 20 h, 78.4%; (c) AcOH/H2SO4 (V/V=3/1), 80 ℃, 5 h, 82.1%; (d) LiAlH4, THF, r.t., 20 h, 85%; (e) Et3N, DMSO, (COCl)2, DCM, -78 ℃, 6 h; NaCNBH3, NH4HCO3, Na2SO4, MeOH, r.t., 12 h, 62%; (f) H2, Pd(OH)2/C, MeOH, 1 mol/L HCl, r.t., 10 h, 96%; (g) K2CO3, DMF, 6-azidohexyl bromide, 110 ℃, 24 h; Ac2O, Py, r.t., 10 h, 50%; (h) CuSO4•5H2O, L-sodium ascorbate, THF-H2O, 55 ℃, 10 h, 64%; (i) NaOMe, MeOH, 92%

    图 2  25 ℃时不同浓度下FA-DNJ-C6的表面张力(γ)与log [CFA-DNJ-C6/(mol•L-1)]曲线图(pH=7.0)

    Figure 2  Plot and fitting curve of ST (γ) versus log[CFA-DNJ-C6/ (mol•L-1)] in PBS buffer (pH=7.0) at 25 ℃

    图 3  FA-DNJ-C6 (1.0×10-4 mol/L)在不同pH (2.0~7.0)值的柠檬酸-磷酸盐缓冲液中的粒径分布

    Figure 3  DLS results of the self-assemblies of FA-DNJ-C6 at different pH values (pH 2.0~7.0) in citric acid-phosphate buffer at the concentration of 1.0×10-4 mol/L

    图 4  FA-DNJ-C6的TEM图

    Figure 4  TEM image of the self-assembly of FA-DNJ-C6

    图 5  FA-DNJ-C抑制α-甘露糖苷酶(a)、α-半乳糖苷酶(b)和α-葡萄糖苷酶(c)的Line weaver-Burk曲线

    Figure 5  Lineweaver-Burk plot for Ki determination of FA-DNJ-C6 against α-mannosidase (a), α-galactosidase (b) and α-glucosidase (c)

    表 1  FA-DNJ-C6的糖苷酶抑制活性(Ki, μmol•L-1)、相对效价(rp)和相对单效价(rp/n)

    Table 1.  Glycosidase inhibitory activities (Ki, μmol•L-1) of FA-DNJ-C6, relative inhibition potency (rp) over miglitol/FA-DNJ-1 and relative inhibition potency (rp/n) over rp/per DNJ unit

    糖苷酶 α-甘露糖苷酶 β-甘露糖苷酶 α-半乳糖苷酶 β-半乳糖苷酶 α-葡萄糖苷酶 β-葡萄糖苷酶
    FA-DNJ-C6 0.107±0.021 NIa 15.8±0.3 NIa 5.06±0.15 NIa
    Miglitol 109±3[18] NIa NIa NIa 20.64±0.04[17] NIa
    DNJ-1 445±12 NIa 71.3±0.1 NIa 1.60±0.3 NIa
    DNJ[25] 270 NIa NIa 42 25 47
    rpb 1018/4158 4.07
    rp/nc 339/1386 1.36
    a NI: no inhibition detected at 1 mmol/L. b Relative inhibition potency (rp) over miglitol/FA-DNJ-1 c Relative inhibition potency (rp/n) over rp/per DNJ unit.
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  • 收稿日期:  2019-08-14
  • 修回日期:  2019-09-24
  • 网络出版日期:  2019-12-25
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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