生物体内源性高活性物质NAE/NAPE（N-酰基乙醇胺/N-酰基磷脂酰乙醇胺）衍生物的合成及其生物活性

摘要

磷脂是膜的主要组成成分，对膜的结构完整、膜的离子传输和分子识别等功能的正常发挥以及依赖于磷脂的蛋白质系统的活性等都起着决定作用。磷脂还是众多信息分子前体的储备形势，参与了细胞的信息传递过程。磷脂在磷脂酶的作用下，水解产生第二信使物质，这些第二信使作用于不同靶标，引起生物化学和生理变化，从而使得细胞调整自己的反应系统，适应环境的变化。植物体内广泛存在的一种微量内源成分N-酰基乙醇胺(N-acylethanolamine,NAE)是膜磷脂N-酰基磷脂酰乙醇胺(N-acylphosphatidylethanolamine，NAPE)的代谢产物，大量的实验证据表明NAE可能是植物系统中的一种内源信号物质，参与了导致植物防卫反应的信号传导。同时实验还表明NAE能抑制木聚糖酶引发的碱化效应，对幼苗初生根伸长、侧根形成和根毛形成具有显著的生理/形态影响，并且能有效地延长花卉的保鲜时间。但是NAE分子结构中长的脂肪链决定了其亲脂性高、亲水性差，因而NAE对植物表皮穿透能力好，而在植物体内传导能力差，从而影响了其活性的发挥。为了改善NAE的理化性质，获得新的广谱高效的生物活性分子，我们对NAE进行了修饰和衍生。 鉴于NAE在生物体内的前体是以磷酸酯的形式存在的，而有机磷化合物在植物生长调节方面有着广泛的应用，我们首先将氮芥磷酰基引入NAE分子中，合成了O-取代苯基O-(2-硬脂酰胺)乙基N,N-二(2-氯乙基)磷酰胺系列，并对目标化合物的生物活性进行了测试。合成中发现DMAP对反应起着关键的催化作用，当加入催化量的DMAP时，反应产率最高。同时还分离得到了反应的副产物N-(2-氯乙基)硬脂酰胺，并探讨了反应机理。生测结果表明，目标化合物对黄瓜子叶扩张有一定的促进作用，部分化合物的杀菌活性优于N-硬脂酰乙醇胺。 另外，由于大多数活性结构和活性化合物的磷酸酯具有优良的活性，而且O-取代苯基磷酸酯系列具有广泛的生物活性，因而我们合成了一系列O-乙基O-取代苯基O-(2-硬脂酰胺)乙基磷酸酯，生测结果表明，苯环上有甲基取代时，所得到的目标化合物具有较好的活性，而且部分化合物与母体化合物相比，杀菌活性大幅度增长。 由于芳氧乙酸具有良好的植物生长调节活性，而其分子中的羧基限制了其穿透植物表皮的能力，因而我们将芳氧乙酸和NAE结合到同一个分子中，合成了一系列N-脂肪酰基O-芳氧乙酰基乙醇胺，对其活性进行了测试，并与母体化合物NAE18以及2,4-D的活性进行了比较，结果发现大部分目标化合物的活性优于母体化合物，特别是苯环上有氯取代的化合物活性更佳。而且目标化合物具有比NAE更好的溶解性能。 NAE在生物体内的前体NAPE是一种微量膜磷脂，在生物或非生物胁迫下NAPE的合成和代谢被激活，从而起着保护细胞膜和信号传导的作用。NAPE在生物体内含量甚微、提取困难，目前尚无NAPE的化学合成报道，因而对NAPE的化学合成研究有利于推动对其在生物体内功能、作用和代谢机制的研究。 我们以D-甘露醇为原料，合成得到了NAPE的乙酯。首先用苯甲醛和苄氯分别保护D-甘露醇上的羟基，得到的1，3∶4,6-二-氧-苯亚甲基-2,5-二-氧-苄基-D-甘露醇V-2在甲醇中经硫酸催化脱保护、高碘酸裂解及保护醛基等步骤，生成甘油手性子(R)-2-氧-苄基甘油二甲基缩醛V-3。向V-3中引入月桂酰基后，脱保护并还原，制备得到的(S)-3-氧-月桂酰基-2-氧-苄基甘油V-5用乙氧基磷酰二氯使其与NAE偶连，合成了O-乙基O-(2-月桂酰胺)乙基O-[(R)-2-O-苄基-3-O-月桂酰基]甘油磷酸酯V-6。V-6经氢解脱苄基和油酸酰化后，生成NAPE的磷酸乙酯O-乙基O-(2-月桂酰胺)乙基O-[(R)-2-O-油酰基-3-O-月桂酰基甘油]磷酸酯V-8。曾尝试用各种方法将磷上的乙氧基变为羟基，经长时间大量实验摸索后，发现中间体不稳定而未获得成功。 除此以外，研究表明，修饰磷脂的不同部位，其活性会随之改变。若改变磷脂头基，可以制得新的生物活性分子以及特定的生物兼容的表面活性剂。因此为了寻找新的活性化合物，我们使含不同长度的脂肪酰基的(S)-3-氧-脂肪酰基-2-氧-苄基甘油V-5与烷氧基磷酰二氯进行反应，合成了八个(R)-3-O-脂肪酰基-2-O-苄基甘油二烷基磷酸酯，同时还将不同取代的苯磺酰氯以及甲磺酰氯引入V-5中，制备了八个(R)-3-O-月桂酰基-2-O-苄基甘油磺酸酯，并对这十六个化合物的生物活性进行了测试。 为了进一步了解NAE在植物生长过程中的生理功能，我们研究了N-月桂酰乙醇胺对香石竹切花瓶插效应以及切花衰老进程中细胞膜离子渗漏程度及膜脂过氧化产物丙二醛生成的影响。结果表明，在切花发育衰老进程中，NAE(12∶0)能通过保护细胞膜完整性、降低膜脂过氧化作用而起到延衰作用，且主要是在切花初萎期前发挥作用，生物实验结果证明切花开放期明显延长。 综上所述，NAE/NAPE在植物体内具有显著的生理作用，我们以NAE/NAPE作为先导化合物，对它们进行衍生，合成了包括中间体在内的六十三个新化合物，所有新化合物均用核磁以及元素分析表征了结构。同时还对每个系列的化合物进行了生物活性测试，结果表明，经过衍生后，部分新化合物表现出比母体化合物更好的理化性质和生物活性。而且我们利用NAE(12∶0)对香石竹的瓶插效应及相应生理指标的变化进一步确证了NAE对植物体的延缓衰老的作用。

目录

文摘

英文文摘

第一章引言

第二章O-取代苯基O-(2-硬脂酰胺基)乙基N，N-二(2-氯乙基)磷酰胺的合成和生物活性

第三章O-烷基O-取代苯基O-硬脂酰胺乙基磷酸酯的合成和生物活性

第四章N-脂肪酰基O-芳氧乙酰基乙醇胺的合成和生物活性

第五章NAPE(N-酰基磷脂酰乙醇胺)磷酸乙酯的合成

第六章(R)-3-O-酰基-2-O-苄基甘油二烷基磷酸酯和磺酸酯的合成和生物活性

第七章NAE生物活性探讨

结论

致谢

个人简历及发表文章