金雀花碱衍生物的设计、合成及降糖活性研究

摘要

金雀花碱（结构式见图1）是从豆科槐属植物的种子中提取的喹诺里嗪啶类生物碱单体，具有广泛的生物活性。临床上用0.15％的金雀花碱水溶液通过肌肉或者静脉注射，抢救因手术和各种创伤引起的反射性呼吸暂停、休克和新生儿窒息等，其安全性得到普遍认可。本课题组前期对中国生物碱天然产物化合物库开展了体外降糖活性高通量筛选，首次发现具有独特桥环骨架的金雀花碱具有一定增加糖消耗量的活性（见图1）。鉴于其独特的三环桥环化学骨架以及良好的降糖活性，本论文以其为先导化合物，对其开展了较为系统的结构修饰、优化及降糖活性研究。 以肌管L6细胞的糖消耗增量为活性导向，本论文主要聚焦在其结构中的12N上引入结构多样的取代基进行结构修饰与优化，共设计合成了56个化合物，评价了它们在肌管细胞L6上对糖消耗量的影响，较系统探讨了12N上取代基对此类化合物的影响，总结降糖构效关系(SAR)如下: 1)12N上引入烷基时，碳链的增长可能会导致活性的增加。 2)12N上引入不同取代苄基，包括吸电子、给电子以及卤素基团等，其中苯环对位引入三氟甲基（Jqh-1-3）与碘原子(Jqh-1-6)时活性最好。 3)12N上引入不同侧链取代的磺酰基或酰基时，所得大多数金雀花碱衍生物活性均有不同程度的提高。 4)12N上引入适当的甲酰基以及胺硫代甲酰基，如化合物氯苯胺甲酰金雀花碱(Jqh-8-8)，活性有了明显提高。 进一步研究结果表明，代表性化合物Jqh-1-3、Jqh-1-6以及Jqh-8-8，能够浓度依赖性的提高糖消耗量，与阳性对照药二甲双胍的活性相当。同时，Jqh-1-3和Jqh-8-8的降糖活性在HepG2肝细胞以及3T3脂肪细胞也表现出显著的增加糖消耗活性，两者降糖活性得到了进一步证实。 药代动力学测试结果显示，大鼠以25mg·kg-1剂量一次性口服化合物Jqh-1-3和Jqh-8-8，最高血药浓度Cmax分别为2.81μmol·L-1及0.13μmol·L-1，药时曲线下面积AUC0-1分别为2.50μmol·L-1·h和0.78μmol·L-1·h。化合物Jqh-1-3具有较理想的药代动力学特征，值得进一步研究。 初步作用机制研究表明:化合物Jqh-1-3和Jqh-8-8均可以剂量依赖性的上调葡萄糖转运蛋白Glut4表达水平以及AMPK磷酸化水平，说明此类化合物可能是通过上调Glut4表达以及激活AMPK激酶从而增加细胞糖消耗量。 本文共合成56个金雀花碱类目标化合物，其中48个未见文献报道，其结构均经1H NMR，13C NMR和HRMS确证。首次较系统的总结了金雀花碱12N上取代基对肌管L6细胞中细胞糖消耗量的构效关系。其中，代表性化合物Jqh-1-3不仅表现出理想的降糖活性，而且还表现出良好的药代动力学特征。结果提示，三环金雀花碱衍生物是一类全新的降糖候选物，具有潜在应用前景。本研究结果为此类化合物的进一步结构修饰与优化提供了有益的科学数据，有关深入的作用机制研究正在进行中。部分研究内容发表在于《药学学报》(2018)。

目录

缩略词一览表

摘要

前言

第一部分目标化合物的设计

1．12位N金雀花碱衍生物的设计

1．1．12N上引入烷基取代基

1．2．12N上引入苄基类取代基

1．3．12N上引入甲酰基类取代基

1．4．12N上引入磺酰基类取代基

1．5．12N上引入胺甲酰基类取代基

第二部分目标化合物的合成

2．2 12N-酰基／磺酰基／异(硫)氰基金雀花碱衍生物的合成

第三部分实验结果与讨论

3．1．金雀花碱衍生物增加肌管L6细胞糖消耗的活性

3．1．2．12N-苄基金雀花碱衍生物的糖消耗活性

3．1．3．12N-酰基金雀花碱衍生物的糖消耗活性

3．1．4．12N-磺酰基金雀花碱衍生物的糖消耗活性

3．1．5．12N-胺甲酰基金雀花碱衍生物的糖消耗活性

3．2．目标化合物在L6细胞中的糖消耗活性与浓度的关系

3．3．金雀花碱衍生物的在其他细胞中的糖消耗活性

3．4．代表性化合物的细胞半数致死浓度

3．5．目标化合物的初步降糖机制研究

3．5．重点化合物的药代动力学性质

总结

参考文献

实验部分

化合物总表

化合物谱图

综述 Ⅱ型糖尿病预防、诊断及治疗药物研究进展

致谢

发表文章及获奖情况

声明