卷枝毛霉对C21和C19甾体及氮杂甾体类药物中间体的生物转化及相关化学合成研究

摘要

甾体化合物广泛分布于自然界及生物体内,是一类重要的生物活性分子。本论文通过文献检索综述了甾体药物研究发展概况,氮杂甾体药物的发展以及微生物转化在甾体药物开发中的应用。以C21、C19甾体为底物从若干土样中筛选有转化能力的菌种,较为系统地探讨了卷枝毛霉Mucor circinelloides lusitanicus对具有4-烯-3-酮或5-烯-3-醇结构的C21、C19甾体的生物转化规律,并初步优化了培养基组成及转化条件。利用化学方法对部分转化产物进行了衍生物的设计和合成。合成了一系列重要的氮杂甾体化合物,并研究了卷枝毛霉Mucor circinelloideslusitanicus对其进行生物转化的规律,得到了系列新型氮杂甾体化合物,并对所合成的化合物进行了体外细胞毒活性评价。具体研究工作如下:
　　 一、从自然界采集的土样中分离筛选出70余株对甾体底物有转化能力的菌株,其中一株定向性好、转化能力强,对多种甾体底物均有较强的转化作用,经16S DNA测序鉴定为Mucor circinelloides lusitanicus。
　　 二、首次研究了Mucor circinelloides lusitanicus对多种C21、C19甾体底物的转化能力,并对转化规律进行了系统分析；首次经单晶衍射证实了转化产物19的绝对构型。
　　 三、以7α,11α-二羟基妊娠烯醇酮(19)为目标产物,考察了培养基的组成及转化条件对转化产率的影响,确定了最佳培养基组成及最佳转化条件。
　　 四、利用化学方法对部分转化产物进行了结构修饰和改造:
　　 1、利用Claison-Schimidt反应设计合成了转化产物19和21的系列苯亚甲基衍生物,考察了不同反应条件对反应收率的影响。
　　 2、合成了化合物19的非天然甾体糖苷,并对反应条件进行了优化。体外细胞毒活性评价表明它们均有明显抑制肿瘤细胞生长的作用。
　　 3、对转化产物19结构中的三个羟基进行了酰化和选择性酰化研究。以上产物均未见文献报道,体外细胞毒活性筛选表明对肿瘤细胞均有较为明显的抑制作用。
　　 五、以C21、C19甾体为原料合成了A环、D环或侧链含有氮原子的氮杂甾体,并首次利用Mucor circinelloides lusitanicus对这类化合物进行了生物转化研究,得到结构新颖的氮杂甾体化合物。对合成及转化的氮杂甾体衍生物进行了体外细胞毒活性评价,结果表明部分化合物具有较好的体外肿瘤细胞抑制作用。
　　 六、以去氢表雄酮和妊娠烯醇酮的酮肟为原料,与各种溴代烷反应,以较高收率得到了系列未见文献报道的甾体肟醚化合物,体外细胞毒评价表明这些化合物均有较好的抑制肿瘤细胞生长的活性。
　　 总之,通过上述研究工作,首次探讨了Mucor circinelloides lusitanicus对多种C21、C19甾体及氮杂甾体底物的转化能力,对于有药物研发价值的的转化产物利用化学方法再进行结构修饰,这对发现新结构类型的甾体药物具有潜在应用价值。本论文共得到甾体化合物81个,其中未见报道的化合物42个,首次利用Mucor circinelloides lusitanicus转化得到的化合物24个。通过对它们的体外细胞毒活性进行评价,发现经过修饰的部分化合物具有较好的抑制肿瘤细胞生长活性,具有进一步研究的价值,这为研究新的甾体药物奠定了良好基础。

目录

文摘

英文文摘

第一章 前言

1.1 甾体化合物的结构及甾体药物简介

1.2 甾体药物及中间体合成方法简介

1.2.1 生物组织提取

1.2.2 化学合成

1.3 甾体生物转化研究进展

1.3.1 甾体生物转化作用简介

1.3.2 羟基化反应研究进展

1.4 氮杂甾体简介

1.4.1 5α-还原酶抑制剂

1.4.2 GABAA受体调控剂

1.5 卷枝毛霉研究概况

参考文献

第二章 C21和C19甾体的生物转化和化学合成研究

2.1 甾体转化菌种的筛选与鉴定

2.2 卷枝毛霉对C21和C19甾体的生物转化研究

2.2.1 卷枝毛霉对4-烯3-酮型甾体底物的转化

2.2.2 卷枝毛霉对5-烯-3-醇型甾体的转化

2.3 其它菌种对甾体底物的转化

2.4 实验部分

2.5 小结

参考文献

第三章 发酵培养基和转化条件的优化

3.1 引言

3.2 培养基组成对转化的影响

3.2.1 碳源种类与浓度的选择

3.2.2 氮源种类与浓度的选择

3.2.3 无机盐及微量元素对转化的影响

3.2.4 初始pH对转化的影响

3.2.5 转化培养基的优化

3.3 生物转化条件的优化

3.3.1 菌株生长曲线的测定

3.3.2 接种量对转化的影响

3.3.3 装液量的选择

3.3.4 最佳转化时间的选择

3.3.5 底物添加方式对转化率的影响

3.4 实验部分

3.5 小结

参考文献

第四章 C21和C19甾体生物转化产物的衍生物的设计合成及活性研究

4.1 引言

4.2 甾体羟基化产物结构修饰方案

4.3 结果与讨论

4.3.1 3β,7α,11α-三羟基-21-苯亚甲基孕甾-5-烯-20-酮衍生物的合成

4.3.2 3β,7α-二羟基-16-苯亚甲基雄甾-5-烯-17-酮衍生物的合成

4.3.3 糖苷衍生物的设计合成

4.3.4 3β,7α,11α-三羟基孕甾-5-烯-20-酮酰化产物设计合成

4.4.活性评价

4.4.1 苯亚甲基衍生物的活性评价

4.4.2 甾体糖苷衍生物及7α,11α-二羟基妊娠烯醇酮酰化产物的活性评价

4.5 实验部分

4.6 小结

参考文献

第五章 氮杂甾体衍生物的合成

5.1 引言

5.2 17-氮杂甾体和3,17-二氮杂甾体衍生物的合成与表征

5.2.15-烯-3-醇类17及20-氮杂甾体化合物的合成与表征

5.2.2 4-烯-3-酮类3,17a-二氮杂甾体化合物的合成与表征

5.3 4-氮杂甾体衍生物的合成

5.3.1 3-羰基-4-氮杂-△5-雄(孕)甾烯的合成

5.3.2 结构表征

5.4 甾体肟醚衍生物的设计合成研究

5.4.1 甾体肟醚的合成

5.4.2 结构表征

5.5 实验部分

5.6 小结

参考文献

第六章 氮杂甾体衍生物的生物转化及活性测定

6.1 引言

6.2 17-氮杂及3,17-二氮杂甾体的生物转化研究

6.3 3-羰基-4-氮杂-△5-雄(孕)甾烯衍生物的生物转化

6.4 体外细胞毒试验

6.5 实验部分

6.6 小结

参考文献

附图

结论

攻读博士学位期间己发表和待发表工作

致谢