螺环吲哚二酮哌嗪类化合物的合成及其抑菌活性研究

摘要

螺环吲哚二酮哌嗪类化合物是吲哚二酮哌嗪类化合物的重要组成部分，而spirotryprostatin类化合物则是螺环吲哚二酮哌嗪类化合物的重要类型。它最早是从烟曲霉（Aspergillusfumigatus）发酵液中分离得到的。其中spirotryprostatinB能够将小鼠乳腺癌细胞(tsFT210)抑制在G2/M期，并确认其对人类慢性粒细胞性白血病(K562)细胞和人类早幼粒细胞白血病(HL-60)细胞具有细胞毒活性。另外，该类化合物还具有较好的昆虫震颤、抗菌、镇痛等活性。
　　 鉴于该类化合物具有上述活性，近年来，围绕该类化合物的合成有了一些报道。本实验以L-色氨酸为反应原料，通过酯化与酸化得到L-色氨酸甲酯的盐酸盐产物;然后与12种醛（丙醛，正丁醛，正戊醛，异戊醛，茴香醛，对羟基苯甲醛，苯甲醛，对硝基苯甲醛，香草醛，邻硝基苯甲醛，枯茗醛，异丁醛）经过Pictet-Spengler异喹啉合成法得到1-取代-1，2，3，4-四氢-β-咔卟啉-3-羧酸酯的盐酸盐的1-手性混合体，此后在甲苯-硝基甲烷混合溶剂中发生结晶诱导非对称转化(CIAT)得到单一构型产物。将此中间体与9-芴甲氧羰基(Fmoc-)保护的L-脯氨酰氯进行Schotten-Baumann反应形成二肽结构，后经过NBS重排化反应得到螺环结构，最后碱（吗啡啉）催化下脱去保护基并关环得到4个目标化合物7a～7d，另外还得到4个NBS重排开环化合物10e～10h，其中有6个化合物为新化合物。
　　 所得到的中间体及终产物均通过熔点测定、1DNMR、2DNMR、元素分析等手段表征，并通过1H-1HNOESY分析中间体和目标终产物的质子间空间关联性，确定其相对构型，由于原料构型已知并且原料中的手性碳原子在反应中未发生绝对构型的反转，故可以推断出其他手性碳绝对构型。
　　 另外，通过分析反应中的实验现象和原料的结构性质，对两个关键步骤CIAT和NBS重排化进行了机理的假设。其中，CIAT的机理可能为C-N键断裂后形成C-sp2杂化过渡态中间体，之后重新成键发生构型转化;NBS重排化受底物中1-位受到的共轭效应影响较大，当共轭效应较弱时，发生类pinacol重排反应;当共轭效应较强时，则会发生亲电反应，从而导致副产物的产生。
　　 在抑菌实验过程中，选取了四种细菌（2种革兰氏阴性菌——大肠杆菌和绿脓杆菌，2种革兰氏阳性菌——枯草芽孢杆菌和金黄色葡萄球菌）和4种植物病原真菌（苹果腐烂病菌、烟草赤星病菌、芍药炭疽病菌、白菜黑斑病菌）用于测试终产物的抑菌活性。结果显示，4个终产物对细菌和真菌大都具有较好的抑菌活性，而4个开环化合物仅对细菌有较好抑制活性。这为针对细菌代谢和高选择性抗菌活性的进一步研究提供实验依据。

目录

摘要

缩略词简表(Abbreviations)

1 文献综述

1．1 前言

1．2 Spirotryprostatin类化合物的合成进展

1．2．1 螺环的建立

1．2．2 Spirotryprostatin B及其类似物的合成

1．2．3 Spirotryprostatin A及其类似物的合成

1．2 Spirobrevianamide类化合物的合成进展

1．2．1 二环[2．2．2]结构单元的形成

1．2．2 Brevianamides及其类似物的合成进展

1．3 本文的研究意义

2 合成实验

2．1 合成路线的确定

2．2 实验部分

2．2．1 试剂及其规格

2．2．2 主要仪器和设备

2．2．3 L-色氨酸甲酯盐酸盐1的合成及结构表征

2．2．4 L-取代-1，2，3，4-四氢-β-咔卟啉-3-羧酸甲酯的合成及结构表征

2．2．5 螺环吲哚二酮哌嗪的合成及结构表征

2．2．6 以芳香醛为底物的吲哚二酮哌嗪类化合物的合成及结构表征

2．3 结果与讨论

2．3．1 结晶诱导非对称转化(CIAT)实验条件及反应机理讨论

2．3．2 NBS重排化的实验条件及反应机理讨论

2．3．3 中间体及终产物结构表征分析

2．4 本章小结

3 吲哚二酮哌嗪类化合物的抑菌活性实验

3．1 材料试剂及仪器

3．1．1 测试材料

3．1．2 试剂及规格

3．1．3 主要仪器和设备

3．1．4 测试菌株

3．1．5 培养基

3．2 实验步骤

3．2．1 培养基和菌悬液的制备

3．2．2 吲哚二酮哌嗪化合物最小抑菌浓度(MIC)的测定

3．3 结果与讨论

3．3．1 化合物对细菌的最小抑制浓度

3．3．2 化合物对真菌的最小抑制浓度

3．4 本章小结

4 结论与展望

4．1 结论

4．2 展望

致谢

参考文献

附录

攻读学位期间发表的学术论文目录

声明