笨丙酸衍生物组合方式研究

第一章绪论

1.1中药发展史
中药作为中华民族的瑰宝之一，有久远的使用历史。在我国现存文献中将中药通称为本草。关于本草的来源，一种说法是在药物中，草类占大多数，故将记载药物的书籍称为“本草”。另一种则是根据姚际恒⑴《古今伪书考》云：“《汉志》无本草，按《汉书.平帝纪》诏天下举知方术本草者，本草之名始于此”。
唐朝孙思邈《备急千金要方》中记载的神农尝百草的故事，就从侧面反映了中华民族认识和使用药物的悠久历史。1899年在古商朝都城殷墟出土的三千多年前的甲骨文字，是我国使用中医药最早的文字记载。几千年来，中华民族在与疾病、自然抗争的过程中，通过实践，认识、积累了丰富的医药知识。从太古时期没有发明文字时的师承口授，到文字发明后的文献记录，中医药的发展为后人留下了大量的医药财富。
最早记载祖国医学状况的古籍是西汉时期《七略》的编纂，由刘向、刘歆父子等负责编纂的《七略》分为七略，实际为六大部分，其中《方技略》是包括“医经，经方，房中，神仙”四大门类的医学文献。东汉时期，医圣张仲景在参考《素问》、《九卷》、《汤液经法》等著作后，著成了中医史上第一部集理、法、方、药为一体的经典著作一《伤寒杂病论》。从该论著中可以看到当时祖国医学的发展趋势，即医经与经方融合。张仲景“辨证论治”的原则是祖国医学宝库里的灿烂明珠，又因其配伍严密、剂型多样、方剂内容完整被广泛应用。“辨证论治”的原则要求医者对药性有所分辨，这就驱使了本草脱离经方而独立，它的标志是《神农本草经》的产生[2_3]。
《神农本草经》简称《本草经》，是我国现存最早的一部本草学专著，大约成书于东汉时期。这本著作中对药物进行了分类，规范了用药的内容和形式。全书分三卷，载药365种，包含了 “三品、四气、五味、君臣佐使、七情”等思想。
随着生产与生活实践的积累，《神农本草经》的内容不断地被充盈，用药规范也更完善，后世还著成了《本草经集注》。至明朝时，本草私家著作更是繁多，以李时珍为代表，其《本草纲目》的编纂是对我国民族医药学的总结、更正与完善，被誉为“东方药物巨典”。本草文献和中医理论的的发展、完善深深地造福了中华民族，对世界文明的进步也产生了积极的影响。
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1.2中药发展现状
我国传统中医药拥有完善的中医理论体系，在该理论指导下，中药常被中医以单味药或方剂的形式治病救人，其中主要的治病方式是中药方剂。中药方剂又称中药复方，它基于中医辨证论治思想观点，按照“君、臣、佐、使”的组方原则，“相须、相使、相恶”的作用规律，选取适合的药物酌量配伍而成，是中医辨证论治理论的具体体现[4-5]。
明清时期，西方医学被大规模的引入国内，对传统医药学产生了相当大的影响。这一时期我国的医药学者注意到中、西方医学的巨大差异性，给与了一定程度的重视，从他们的论著中可见一斑。如明末方以智的《物理小识》、《通雅》，明清之际王宏翰的《医学原始》。他们的论著在医学理论上直接借鉴或引用了当时西方医学的认识论、解剖学、生理学等知识。这种借鉴西方医学知识的举措是中、西医学的初次融和[6]。
至近当代，相对于西方医学发展的欣欣向荣之势，传统医学因药物成分复杂、药效物质基础不清楚、缺乏高水平的研究成果等[7]不被国外多数国家承认，逐渐显出被边缘化的趋势。面对窘势，我国政府采取积极措施重新发扬光大民族医学。专家提出解决当前传统中药发展遇到的“瓶颈”问题，需要走“中药现代化”之路[8]。为此，我国各部委将其作为一项战略决策[9_1G]，投入大量的科研经费。对于中药现代化道路的探讨、研究，专家纷纷提出不同见解。任天颖[11]等认为通过实行中药资源普查和宏观调控、规范药材来源、加强炮制理论研究、开发中药新剂型等方面来施行中药现代化之路。吴任宏[12]则认另以现代科技推动中药现代化，如中药指纹图谱技术的利用，可从有效成分和遗传物质两方面实现对中药材的质量控制，从而提供综合的、可量化的质量评价方法。戎文慧[13]等认为发展中药现代化学要继续对古方、名方、验方进行深度挖掘，在不违背中药相互作用与配伍禁忌的情况下，对它们进行相应的删减或修改。罗国安[14]等认为可将中西药结合研究，西药针对病灶、祀点发挥作用，中药从整体上调节机体机能平衡。将二者结合，可得到标本同治的中西药合用的复方药物。如已经研制成功的解热镇痛冲剂，是由桂枝、地龙、阿司匹林、咖啡因组成。肖小河[15]等认为发展中医药现代化需要加强中药资源的可持续利用和保护，如建立中药资源动态监测平台，对资源状态进行调查和评价；发展濒危中药资源野生抚育和就地保护技术，保护瀬危中药资源。肖小河还提出发展中医药现代化需要研究清楚中药基础理论的科学基础。
十余年来，在国家有关部门的引导和支持下，经过中医药研究者的潜心钻研、探索，中药现代化研究取得了重要发展，形成了一批在国际、国内有影响的中医药成果。有数据显示，从2007至2011年期间，共有37项中医药研究成果获得国家科技进步奖或国家技术发明奖。这些中药临床疗效明确，被人们广泛接受。例如，获得了美国2011年拉斯克临床医学研究奖的屠吻吻研究员，其研究的抗拒疾药物青蒿素，迄今为止是中医药界所获得的最高的世界级大奖。在防治甲型H1N1流感中，麻杏石甘汤与银翘散加减方的治疗效果与达菲相仿甚至更优。金花清感方、莲花清痕胶囊等制剂对治疗新发呼吸道传染病也有较高的疗效。中药现代化进程的不断前进，使中药借助现代科技手段不断以新的面目造福人类，它重新展现出的医学价值也使得国际社会对我国中医药临床医疗有了高度认可。在世界卫生组织(WHO)发展传统医药的决议引导下，全世界有130多个国家建立了中医药组织机构。全世界使用过天然医药的人达80%[16]。中医药为维护人类健康做出了巨大贡献，也是医药界的重要医疗资源。
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第二章新型硫脲催化剂的合成

作为自然界的本质属性之一，手性（Chirality)是自然界中几乎所有生物大分子都具备的结构特点。手性化合物的研究在化学领域占有举足轻重的地位，相应的手性药物[37]研究成为国际上药物研究的热门领域。

2.1手性化合物的获取方法
获得手性化合物的方法分为以下几种：天然来源、外消旋体拆分法和不对称催化合成法。
2.1.1天然来源
天然来源是指从自然界直接提取光学活性化合物或者以手性物质为原料定向合成。因不需要复杂的对映体拆分，可通过在分子原有的手性中心部位引入新的活性基团，得到更多有潜在药用价值的手性药物。例如，具有极强抗癌活性的紫杉醇(Taxol)最初是从紫杉树皮中发现的，目前已实现了其不对称合成[38]。
2.1.2外消旋体拆分法(resolution)
外消旋体(racemic mixture)
中的两个对映体是等量的,通过构建不对称的环境，将外消旋体混合物借助一定的分离方法分离139]。外消旋体的拆分可分为微生物转化法、物理拆分法(逆流萃取法、结晶法)、化学拆分、动力学拆分法等。
2.1.3 不对称催化合成法(asymmetric synthesis)
不对称合成手性化合物又称为手性合成，是指在手性环境中，从手性源出发，借助生物或化学方法转化底物成为手性化合物的方法。生物法催化不对称还原是利用微生物或酶催化底物得到手性化合物。化学催化不对称还原是通过以手性催化剂或手性试剂催化底物得到手性化合物。化学不对称催化方法因使用少量手性催化剂可获得大量单一对映体。根据有无金属离子参与催化反应，其可分为手性金属配合物催化和手性有机小分子催化。使用手性有机小分子的催化反应因不使用金属离子，在手性药物及其中间体的合成中颇受化学工作者的青睐，如手性硫脲催化剂的研究[41]。
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2.2硫脲化合物及其应用
硫脲类化合物中因含有硫脲基活性结构(-HN-CS-NH-)而具有较强的生物活性，是科研工作者研究的热点。如今，关于硫脲类化合物的研究已经广泛涉足各个领域。硫脲类化合物因具有杀虫、除草、杀菌、植物生长调节等作用，在20世纪60年代就应用于农药领域；因具有抗肿瘤、抗HIV病毒、抗结核、抗乙肝病毒、抑制血管平滑肌再生等生物活性应用于医药领域；因具有独特的分子结构和超强的配位能力应用于化学分析领域，在冶金、金属的光度分析和手性催化等方面也占有重要地位[42]。

2.3硫脲催化剂
手性硫脲有机催化剂结构中含有独特的双N-H基团，可与多种反应底物分子形成双氧键实现良好的催化活性以及手性控制1998年，Jacobsen报道硫脲类催化剂可催化不对称Strecker反应[44]。2003年，Takemoto小组[45]首次成功地将手性硫脲双功能催化剂用于不对称Michael加成反应。2012年，刘玉龙等[46]以奎宁和手性氨基醇为原料，合成4个新型手性硫脲类小分子催化剂。考察这些催化剂在Michael加成反应中的催化活性和对映体选择性，发现催化剂2-1有较好的催化活性（结构见图1）。

杨清川[47]等以靛红、乙酰乙酸乙酯及脲合成手性伯胺硫脲催化剂，不对称催化Biginelli反应，得到一个新型的啼淀酮螺环氧化n引哚（合成路线及催化剂见Scheme 1 ）。

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第三章手性硫脲催化剂催化合成苯丙酸衍生物.................................... 23
3.1丹参药用化学成分.................................... 23
3.2丹参素理化性质.................................... 23
3.3丹参素的药理作用.................................... 24
3.3.1对心脏的保护作用.................................... 24
3.3.2丹参素对肝脏的保护作用.................................... 24
3.3.3丹参素的抗抑郁作用.................................... 24
3.4丹参素及基于其结构的苯丙酸衍生物的合成研究进展.................................... 24
3.4.1丹参素合成研究进展.................................... 24
3.4.2基于丹参素结构的苯丙酸衍生物合成研究进展.................................... 27
3.5研究思路.................................... 31
3.6苯丙酸衍生物的合成.................................... 31
3.6.1 材料.................................... 31
3.6.2 方法.................................... 31
3.6.3 结果.................................... 33
3.6.4小结与讨论.................................... 44

第四章面包酵母催化制备苯丙酸衍生物

4.1微生物转化概述
微生物转化指利用其细胞内酶的专一催化功能，与底物相互作用，实现一种或几种化学反应，得到更有价值的新化合物。所用催化剂可以是完整的微生物细胞或从微生物细胞中提取出的酶。微生物法不对称还原因其所用催化剂可以再生，使用后容易被环境中的微生物降解，反应条件温和可适用于大规模的工业化生产而受到各国科研工作者的高度重视[86]。
面包酵母是生物催化中一种常用的微生物，广泛应用于面包生产、日常生活及醇类饮料中[87]。面包酵母(Baker'syeast)是工业上最常用的酵母属菌种，其来源广泛、成本低廉、无需特殊仪器设备。基于酵母细胞中含有多种辅酶和脱氢酶，全细胞反应体系中只需加入廉价的碳源就可以循环使用辅酶[88]。微生物转化方法[86]主要有静息细胞转化法、生长培养(Growing culture)法、固定化细胞转化法、孢子转化法等。微生物转化其实质仍然是其细胞内的酶在起作用，酶的本质是蛋白质，故影响转化的主要因素有温度、pH、底物分子大小、浓度、时间等[89]。

4.2微生物法不对称还原羰基化合物制备手性醇
手性醇是手性中心碳原子上连有活拨轻基的一类化合物，因可连接多种功能基团而成为合成手性药物重要的中间体主要应用于药物合成，是多种手性药物的手性砌块，如抗抑郁药物(R)-托莫西汀、2-苯基吗啉，治疗抑郁性精神疾病的药物(S)-氟西汀，m类抗心律失常药物索他洛尔，可拮抗支气管收缩松驰呼吸道的(R)-沙丁胺醇，抗心律衰竭的药物(R)-地诺帕明等。结构如下：

微生物还原羰基化合物得到手性醇的酶系主要是酸酮还原酶系，其中大多数氧化还原酶反应时需要辅酶的参与，其辅酶一般为烟酰氨辅酶[NAD(P)Hfi]。在反应体系中，如果是以整个细胞参与反应则可以不再添加辅酶的诱导剂蔗糖或葡萄糖。根据底物的不同，微生物转化法可得到不同类型的手性醇[92_94]。其反应机理如图所示。

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结论

本文釆用两种方法对苯丙酸衍生物的不对称合成进行探索，主要得到以下结论：
(1)合成了 12个以苯胺、L-苯丙氨酸为原料的新型硫脲手性催化剂，其中催化剂la、lc-11为新化合物，通过iHNMR、MS图谱数据确证。
(2)探索以手性樟脑磺酸、L-苯丙氨酸为起始原料合成手性硫脲催化剂，在得到化合物4后未能得到其异硫氰酸酷产物导致反应搁浅。究其原因可能是因为化合物4的空间位阻太大所致。
(3)以芳香醛、N-乙酰甘氨酸为原料经Knoevenagel缩合得到10个芳环取代的节基嚷挫酮类化合物，以汉斯酷1，4-二氢吡啶(HEH)为还原剂，得到10个消旋丹参素的衍生物，其中得到一个单晶(6c)。以HEH为还原剂还原芳环取代的节基嗎唑酮的C=C、打开嗎唾酮内酯环的反应未见文献报道。
(4)将得到的12个硫脲催化剂初步进行探索，发现反应均能发生，但所耗时间较消旋体组多，反应产物的立体选择性及其优势构型的测定正在进行中。
(5)基于丹参素结构合成C4结构的苯丙酸衍生物底物7，采用微生物转化法以酵母全细胞作催化剂进行不对称合成，经TLC监测有新产物生成，MS确证新产物为化合物8，其构型的测定还需要进一步实验确定。
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参考文献（略）