全 文 ：第1 期
1 98 7年
广 西 师 范 大 学 学 报
O JUR N LA OF G UAN G X I N R O MLA N UI V E R SI T N Yo 1 98学
香茶菜属植物化学成分研究概况
罗炎 罗锦泰
摘 要
本文对有抗癌药效的香茶莱植物着重介绍下列各项目 :
1
. 延命素的化学研究
2
. 对映一贝壳杉烯二菇化合物的生源合成
3
. 香茶菜植物二菇化合物的分类
4
. 香茶菜植物二菇化合物的光谱特征
5
。对映一 贝壳杉烯型二菇化合物的化学反应
6
。对映一贝壳杉烯型二菇化合物的生物活性 。
唇形科 (L ab a it a e )香茶菜属 R (a bd os ia )植物约有1 50种 , . 产于热带非洲至亚洲北达 日
本及苏联远东地区 。 少数种产在 马来西亚至澳大利亚及太平洋岛屿 。 我国约有 90 种 , 包含 21
变种香茶菜 。 除新疆 、 青海和内蒙古外几乎遍布全国各地 。 其中西南数省的种类最多 。 广西
产 12 种 , 有 3 变种香茶菜 〔 1 」 。
许多种香茶菜属植物常作药用 。 例如香茶菜 ( R . a m e ht ys t io d e ) 的根茎 可治疗劳伤 、
毒疮和毒蛇咬伤 , 毛叶香茶菜 ( R . J a p o in o a ) 中分离得到的苦味二菇成分延命素 ( e n m ie )n
有抑制肿瘤细胞生长和抑制细菌的作用 ; 冬凌草 ( R . r u b e s 。 。 n s ) 全草对多种癌症有缓解症
状 、 延长生命的作用 。 〔幻 正是香茶菜属植物众多的药用价值 , 引起较多的植物化学家的浓
厚兴趣 , 促使他们对许多种香茶菜属植物的药用有效成分作了分析研究 。
一 、 延命素的分离提取和化学合成
日本人最先开始研究香茶莱属植物的化学成分 。 延命草是日本民间传统的健胃药 。 早在
在 1 9 1 0年 八木精一为了弄清它 的药用成分 , 从 中分离 得到 一种 苦味性结晶 。 分子式定为
C :
。
H
: ` O 。 , 命名为 lP e o t r a nt in 。 因受当时实验条件的限制 , 八木精一没有能够得到正确
的化学结构。 1 9 5 0年池田太郎等人又从延命草中分离出一种苦味二菇成分。 许多化学家研究
过它的化学结构 。 后来由三个 日本研究机构合作 , 用 X一射线分析法确定了它的结构为延命
素 ( l ) 。 同时用化学方法把延命素 ( 1) 转变成为 已知化合物对映一贝壳杉烷 ( e nt k a ur a n e )
( 2 )
。 〔 3 」 1 9 7 2年藤田荣一等人用六十三步化学反应 , 全合成出延命素 ( 1 ) , 彻底弄清楚
了延命素 ( 1 ) 的化学结构。 [ 4 〕
自从确定出延命素 ( 2 ) 的化学结构后 , 从香茶菜属植物中分离得到的其他对映一贝壳
注 : 本文于1 9 8 6年 9 月收到 。
DOI : 10. 16088 /j . i ssn. 1001 -6600. 1987. 01. 007
杉烯型二菇化合物的化学结构也迅速得到确认 。 经过近三十年的努力 , 人们分析研究了四十
多种香茶菜的植物化学成分 , 从中分离得到一百二十多个对映一贝壳杉烯型二菇化合物 。
二 、 对映一贝壳杉烯型二菇化合物的生源合成
研究对映一贝壳杉烯型 、 ( e nt 一 k a ur e n e yt p , ) 二 菇 化合物的生源合成过程 , 可以弄清
这些次生产物在植物体内的化学来源途径及它们之间的相互关系 , 为对映一贝壳杉烯型二菇
化合物的分类和鉴定带来方便 。 许多实验表明 , 在植物体内形成二菇化合物的基本单元是甲
戊二经酸 ( m e v a l o n i。 a e i d ) 。 〔 5 」 1 9 6 5年L . R e i n h o l d 等人论述过二菇化合物的生源合
成过程 , 指出甲戊二经酸以乙酞辅酶 A 的形式合成出各种二菇化合物 。 〔 6 」从上述生源合
成途径可以看出 , 6 , 7 一断裂一对映一贝壳杉烯 ( 6 , 7 一 s e e o 一 e n t一 k a u r e n e ) ( o ) 、
s , 9 一断裂一对映一贝壳杉烯 ( s , 9 一 s e e o一 e n t ` k a u r e n e ) ( 1 0 ) 、 6 一 表一对映一
赤雷素烯 ( 6 一 e p i一 e n t 一 g i b b e r e l l e n e ) ( 1 1 ) 和 9一表一对映一木黎芦毒素烯 ( 9一 e p i一
e n t
一 g r a y a n o t o x i n ) ( 2 2 ) 都是对映一贝壳杉烯 ( e n t 一 k a u r e n e ) ( 8 ) 的次生产物 。
1 9 7 3年藤田荣一等报道 , 把有碳 一 14 标记的 1 7一 ( 碳一 14 ) 一对映一贝壳衫烯 ( 17 一
1 4 C一 e n kt a u r e n e ) ( 13 )溶解在丙酮中 , 喷洒在香茶菜属植物叶子的背面 , 一星 期 后收下
叶子 , 从中分离得到延命素 ( 1 ) 和冬凌草素 ( or id o n in ) ( 14 ) , 乙酞化后再测定它们的
碳 一 14 辐射量 , 发现在延命素 ( 1 ) 中结合进 0 . 0 04 % 的碳 一 14 , 在冬凌草 ( 14 ) 中结合进
0
。
0 3%的碳 一 14 。 〔 7 〕 进一步证实对映一贝壳杉烯是延命素 ( 1 ) 和冬凌 草素 ( 14 ) 的
前体 。 在此实验基础上 , 19 74 年藤 田荣一等人以对映一贝壳杉烯 ( 8 ) 为骨架 , 提出了四十
四个对映一贝壳杉烯型二菇化合物或中间体 的生源合成途径 , 〔 8 〕 阐明了香茶菜属植物中
各种对映一贝壳杉烯型二菇化合物相互之间的生源关系 。
三 、 香茶菜属植物的二菇化合物分类
根据二菇化合物的生源合成过程 , 可以把香茶菜属植物中分离得到的二菇化合物分为四
型 :
2
. 对映一贝壳杉烯型 ( e n t 一 k a u r e n e t y p e )
以冬凌草素为代表的第一型二菇化合物的基本骨架是对映一贝壳杉烯 ( 8 ) , 具体化合
物有 s o d o p o n i n ( 15 ) 、 , k a m e b a k a u f i n ( 1 6 ) 、 i n f l e x i n ( 1 7 ) 、 u m b r o s i n A ( 1 5 ) 、
l e o k a m e n i n A ( 1 9 )
、 s il i k o e e i d i n ( 2 0 )
、 o d o n i e i n ( 2 2 )
、 e x e i s a n i n A ( 2 2 ) 和
a m e t h y s t o n a l ( 2 3 )
。
2
.
6
、
7一断裂一对 映一贝壳杉烯型 ( 6 、 7一 s e e o一 e n t一 k a u r e n e t y p e ) ·
以延命素 ( 1 ) 为代表的第二型二菇化合物的基本骨架是 6 、 7一断裂一对映一贝壳杉
烯 ( 9 ) , 具体化合物有 e p i n o d o s i n ( 2 4 ) 、 i s o d o n a l ( 25 ) 、 i s o d o a e e t a l ( 2 6 ) 、
e a r p a l a s i o n i n ( 2 7 )
、 s e u lp o n 七a t i n A ( 2 8 ) 、 t r i e h o d o 斗i n ( 2 9 ) 、 t r i 。 h o r a b d o l
D ( 3 0 )
、 s e l i l p o n e a t i n C ( 3 1 ) 和 e r i e a l y y i n A ( 3 2 ) 。
3
.
5
、
9一断裂一对映一贝壳杉烯型 ( s 、 o一 s e e o 一 e n t一 k a u r e n e t y p e )
以 s h i k o c o i n ( 3 3 ) 为代表的第三型化合物的基本骨架是 8 、 9 一断 裂一对 映一贝壳杉
烯 ( 1 0 ) , 具体化合物还 有 U一M e t h y l s h i k o 一 e e i n ( 3 4 ) 和 O 一M e t h y l e p o x y s h i k o 。 c i n
4 6
(3 5)
。
4
.
6一表一对映一赤霉素烯型 (6一 ep i一 en t一 g ib b r e el en ety p e)
以 R a b d o ep ig ib b er e一 11o l id e(3 6 )为代表的第四型化合物的基本骨架是 6一表一 对
映赤霉素烯 (1 1 ) 。
迄今为止 , 人们从香茶菜属 植物中分 离得到 的二菇 化合物绝大多数是对映一贝壳杉烯
型 、 6 、 7 , 断裂一对映一贝壳杉烯型和 8 、 9一断裂一对映一贝壳杉烯型二菇化合物 , 没
有得到 9 一表一对映一木葵芦毒素烯型二菇化合物 。 但是分离得到过极少数几个 6 一表一对
映一赤霉素烯型二菇化合物 。 值得指出的是 , 在其他科属植物中 , 6 一表一对映一赤霉素烯
型和 9 一表一对映一木黎芦毒素烯型二菇化合物是广泛存在的 , 〔 9 〕 因此在香茶菜属植物
化学成分的研究中 , 如果能肯定或否定 6一表一对映一赤霉素烯型和 9 一表一对映一木黎芦
毒素烯型二菇化合物的存在 , 则具有植物化学分类的意义 。
在以上四型二菇化合物中 , 以第一型和第二型二裕化合物的数量较多 , 而第三型和第四
型二菇化合物数量较少 。 在这些基本骨架的基础上 。 因为取代基团的性质 、 数量 、 位置和构型
不同而衍生出为数众多的二菇化合物 。 在环上的取代基多数为经基和乙酸氧基 , 也有经基被
氧化成淡基或经基与邻位氢脱水形成烯键的情况 。 在环外的甲基上可能存在有经基 、 乙酞氧
基 、 醛基和狡基 。 有些醛基与环上经基形成半缩醛成环 , 也有些经基与环上经基脱水形成环
醚 。 五员环上的淡基有时被还原成为经基或者乙酞氧基 , 而环外烯键有时被还原成为甲基 。
四 、 香茶菜属植物的二菇化合物光谱特征
在延命素 ( 1 ) 的化学结构得到确定后 , 人们广泛使用紫外光谱 、 红外光谱 、 核磁共振
谱和质谱等方法测定从香茶菜属植物中分离得到的其它对映一贝壳杉烯型二菇化合物 , 并且
从这些工作中总结出它们光谱特征规律 , 为鉴定 新 的 对 映一贝壳杉烯型二菇化合物带来方
便 。 ’
1
。紫外光谱
紫外光谱的应用主要局限于含有共扼体系的化合物 。 从香茶菜属植物里分离得到的对映
一贝壳杉烯型二菇化合物一般在 D环上有环外 a一亚甲基环戊酮 , 这构成了这类二菇化合物
紫外光谱的特征吸收 。 通常可以把对映一贝壳杉烯型二枯化合物紫外光谱大致划分成为下面
几个吸收区域 : 2 25一 Zs o n m表示 A环有 a 、 日一不饱和酮 ; 2 5 0一 2 3 5 n m ( l。 g 。最大 < 4 ) 表
示D环有 a 、 日一不饱和酮 ; 2 30 一 2 35n m ( 10 9撮大 > 4 ) 表示 A环和 D环同时 具 有 a 、 日一不饱和酮 , 2 35 一 2 45 n m表示 D环上有 a 、 日一不饱和酮 , 而且还具有 6 日一O H 。 〔1。〕 孤立
烯键在 160 一 1 8 0 n m处有 二 , 二 米迁移吸收峰 。 孤立的淡基在 1 80 一 1 9 On m处有 二~ 二价 迁移吸收
峰 。 例如 : o d o n i o i n ( 2 1 ) 的 a 、 日一不饱和酮位于 A环 , 其紫外吸收峰在 2 2 7 。 s n m ; 〔1 1〕
p o n i e i d i n ( 3 7 ) 的 a 、日一不饱和酮位于 D环 , 其紫外吸收峰在 2 3o n m处 , 10 9 。最大 = 3 。 8 7 ,
〔 12〕 氧化毛尊香茶菜乙素 ( 3 8 )的两个 a 、 日一不饱和酮分别位于 A环和 D环 , 其紫外吸收峰
在 2 3 o . s n m处 , l o g e最大 = 4 . 3 0; 仁1 3〕 L a s i o d o n i n ( 3 9 ) 的 a 、 日一不饱和酮位 于 D 环 -
并且有6日一O H与 15 位碳基形成氢键 。 其紫外吸收峰位移至 24 1o m处 。 〔 14〕
2
。 红外光谱
从香茶菜属植物里分离得到的对映一贝壳杉烯型二帖化合物一般在 D环上有 。 一亚 甲基
环戊酮结构存在 , 这构成了红外光谱中的特征吸收峰 。 由于 a一亚申基环戊酮共扼体系的存
在 , 共辘毅基的吸收峰位于 1 7 2 5一 1 6 9 o e m 一 ` 。 共扼烯键的吸收峰位于 1 6 5 0一 z 6 3 0 c m 一 ` 。 具
体化合物有冬凌草素 ( 14 ) 的 15 位淡基吸收峰是 1 7 0 5 c m 一 ’ 。 16 位烯键吸收峰是 1 6 4 5 o m 一 ` ;
〔一5 ] P o n i c i d i n ( 3 7 ) 的 1 5位毅基吸收峰是 1 7 25 e m 一 ` 。 1 6位烯键吸收峰是 1 6 3 0 e m 一 ` 。
〔一幻 狭叶香茶菜素 ( 4 0 ) 的 15位默基吸收峰是 1 6 9 0 e m 一 ` , 1 6位烯键吸收峰是 16 4 5 c m 一 ` ;
[ 1 6〕 信阳冬凌草甲素 ( 4 1 ) 的 1 5位淡基 吸收峰是 1 7 1 7 e m 一 ’ , 1 6位烯键吸收峰是 1 64 5 。 m 一 ’ ;
[ 1 7〕 L a s i o k a u r i n ( 4 2 ) 的 1 5位毅基吸收峰是 1 7 1 2 e m 一 ` ; 1 6位烯键吸收峰是 1 6 3 5 e m 一 ’ 。
〔14〕
3
。质谱
用质谱可以迅速方便地求得对映一贝壳杉烯型二菇化合物的分子量 。 配合元素分析还可
以解出化合物的分子式 。 此外 , 利用对映一贝壳杉烯型二菇化合物的裂解规律还能归属环上
取代基团的位置 , 判断化合物的结构类型 。
1 9 73年 K u b o 等人根据 u m b r o s i n A ( 1 8 ) 质谱中的 m / e 14 o碎片峰 ( 4 3 ) 推测 , ’ u m b r -
o s i n A ( 18 ) 的 A环上有一个经基 。 顺利地确定了 u m b r o s i n A ( 1 8 ) 的正确结构。 〔18〕
这是利用质谱裂解规律较好地解析对映一贝壳杉烯型二菇化合物化学结构的例子之一 。
6
、
7 一 断裂一对映一贝壳杉烯型二菇化合物在 B 环上也有明显的裂解规律 。 延命素
( 1 ) 和 n o d os i n ( 4 6 ) 是同分异构体 。 它们之间的差别在于延命素 ( 又 ) 有 3日一O H , 而
n o d o s i n ( 4 6 ) 有 1 1日一O H 。 1 9 6 6年 F u ji t a 等人指出 , 延 命 素 ( l ) 和 n o d o s i n ( 4 6 ) 的
质谱能清楚地反映出这一差别 。 延命素 ( 1 ) 的质谱中有m / e 1 8 3 ( 4 7 ) 和 功 / e 1 6 5 ( 48 ) 两
个碎片峰 , n o d o s i n ( 4 6 ) 的质谱中有 m / e 1 6 7 ( 4 9 ) 和 m / e 1 4 9 ( 5 0 ) 两个碎片峰。 延命素
( 1 ) 的两个碎片峰的质量比 n o d os in ( 4 6 ) 的两个碎片峰的 质 量 大 1 6 。 由此判断延命素
( 1 ) 的 A环上有经基 , n o d o s i n ( 4 6 ) 的 C环上有经基 。 〔 19〕
8
、
9 一断裂一对映一贝壳杉烯型二裕化合物数量较少 , 这一型化合物的质谱解析没有
发挥其应有的作用 , 目前尚未发现这方面的详细报道 。
4
。 核磁共振氢谱
对映一贝壳杉烯型二帖化合物的核磁共振氢谱比较有特征 。 众多的含氧取代基使部分质
子信号分散 , 便于归属和解析 , 并且有明显的规律 性 。 因此核磁共振氢谱是解析对映一贝壳
杉烯型二菇化合物的有力工具 。 有许多文章对这些化合物的核磁共振氢谱作了归纳和分析 ,
总结了对映一贝壳杉烯型二菇化合物的主要质子信号规律 , 用分子模型使分子结构与峰形相
关联 , 为这类化合物的鉴别和结构确定提供了依据 。 使得核磁共振氢谱广泛应用于解析对映
一贝壳杉烯型二帖化合物 。 〔2 0〕
A 环通常是椅式结构。 如果 3 位碳和 20 位碳以氧桥形式连接 , 则以船式结构存在 。 对映
一贝壳杉烯型二菇化合物的 l 位多为 a一 O H 或 a一O A C或无取代基 , 少数化合物 有日一 O H
或 p一 O A C 。 当 1 位为 a一O H 取代时 , 1日一 H 为 竖键 , 有正常的仲醇次甲基化学位移值
(龟.3 5 0一翻 . 0 P P m ) ; a一 o A C 取代时 , 1日一 H也为竖键 , 有正常的乙酞氧基次甲基化学
位移值 ( 乙4 . 75 一从 . 80 P P m ), 同时在能 . 0 P P m处还伴有吞酞氧基质子信号 。 2位和 3位
通常有日一 O H或日一 O A C , 少数化合物有 a一 O H或 a一O A C 。 当 2 位或 3 位为日一 O H取代
时 , Z a 一 H或 3 a 一 H有正常的仲醇次甲基化学 位 移 值 ( 6 3 . 5 0一恤 。 0 P P m ) ; 当 2 位或
3 位为日一O A C 取代时 , Z a一 H或 3 a一H 有正常的乙酞 氧基次甲基化学位移值 ( 乙4 . 7 5一
乙4 . s o P P m ) 。 6 、 7 一断裂一对映一贝壳杉烯型二花化合物的 1 一 C以横键形式与乙内醋氧
原子相连 , 1 日一H是竖氢 , 其化学位移在 恤 . 70 P P m 左右。 大部分对映一贝壳杉烯型二菇
化合物的 4 位有偕二甲基存在 , 在加 . 81 一 己1。 3 5 P P m 处有两个对应的甲基峰 。通常 18 一 C H :
的化学位移值大于 19 一 C H 3的化学位移值 〔1叼 。 所有对映一贝壳杉烯型二菇化合物的 A 、 B
环都以反式方式连接 , 5 日一 H为竖键 , 6 位氢的偶合和 18 一 C H 3 、 19 一 C H 。 的远程偶合使
5 日一H成为多重峰或宽峰 。
B环通常也是椅式结构 , 如果 7 位碳和 20 位碳以氧桥形式连接 , 则 B 环为船式结构 、 对
映一贝壳杉烯型二菇化合物在 6 位有 6 日一O H或 6 日一O A C , 少数化合物有 6 a一 O H或 6 a
一O A C ; 在 7 位有 7 a一 O H或宁 a 一O A C , 少数化合物有 7 日一 O H 或 7 日一O A C 。 6 日一
O H可以同 15 位拨基形成氢键 , 这是使 B环成为船式的原因之一 。 B环 为船式结构时 , 6 众一
H的化学位移值为 己4 . 巧一己 4 . 4 1 p p m 。 B环为椅式结构时 , 7 日一H接近巧位默基 , 受拨基
去屏蔽效应影响 , 其化学位移在较低场 ( 各 4 . 6 4一 5 . 06 P P m ) 。 同正常的仲醇结构 1 日一 H
相比 , 7 日一H 的化学位移值向低场偏移了 0 . 5一 I P P m 。 20 一 C H 3处在 a 位 , 受 l 一O H 或
a1 一O A C 、 6 a 一O H或 a6 一 O A C 、 1 1 a一 O H或 1 1 q一O A C 的影响 , 其化学位移可能向低
场偏移 。 6 、 7 一断裂一对映一贝壳杉烯型立菇化合物的 B 环上只有两组信号 , 其五员环半
缩醛结构使得 6 a一 H处于较低场 ( 各6 . o o P P m ) 。
C 环通常也为椅式结构 , 少数化合物为船式结构 。 环外 a一 亚甲基环戊酮五员环决定了
8 一 C 、 13 一 C 和 14 一 C的空间位置 , 13 a一 H 位于 C 、 D 环的交接处 , 且在 16 位烯键附近 ,
周围环境特殊 。 它的伟学位移比与碳相连的次甲基的化学位移大 , 比与氧相连的次甲基的化
学位移小 。乙二 2 . 90 一 3 . 78 P P m , 这一区域的干扰信号少 ,峰形清晰 , 富有特征 , 易于区别。
D 环的 a 一亚 甲基环戊酮结构是对映一贝壳杉烯型二裕化合物的特征结构 , 双键与毅基
处于同一平面 。 两个烯质子的化学位移有明显差别 , 靠近默基的质子受淡基的去屏蔽作用较
大 , 化学位移处于较低场 ( 乙> 6 . 0 P P m ) ; 远离默基的质子受碳基的去屏蔽作用较小 , 化
学位移处于较高场 ( 乙二 5 . S P P。 ) 。 两者的化学位移相差 O 。 50 一 1 。 0 P P m 。
.5 核磁共振碳谱
近几年人们把核磁共振碳谱当作解析有机化合物结构的有力工具 , 广泛应用于植物化学
研究领域 。 碳 一 13 的共振频带比氢 一 1 的共振频带宽 , 使得非全同的碳核产生独 立 的 吸 收
峰 , 不象氢核那样经常产生重迭的吸收峰。 因此核磁共振碳谱比氢谱有更高的分辨率 。 此外
用核磁共振磁谱的偏共振去偶技术可以识别各个碳核与氢核偶合的情况 , 直 接 取 得 C H : ,
C H :
、
C H和 C等信息。 现在核磁共振碳谱己被广泛应用于对映一贝壳衫 烯 型二菇化合物结
构研究中 。
对映一贝壳杉烯型二帖化合物的取代基团种类不是太多 , 主要有经基 、 乙 酞 氧 基 、 拨
基 、 烯键 、 醛基 、 叛基 、 醋键 、 醚键和半缩醛等取代基团 。 与这些取代基团有关的一些碳核
的化学位移如表 1 所示 。 〔21 」
五 、 对映 -一贝壳杉烯型二菇化合物的化学反应
从香茶菜属植物中分离得到的对映一贝壳杉烯型二裕化合物的主要特征是 , D 环上有 a
表 1 对映一 贝壳衫烯型二枯化合物 1 3C化学位移
> C = O 8 2 2一 20 2
> C = O 20 8
一 18 5P P m醛一酸
> C
= O 8 41
一 7 1 2
> C = O 阶
烯键
半缩醛
氧基次甲荃
17 6 一 16 ]
> C
= C <
4 1 5一 0 1 5
一O 一 C H 一O H 1 10 一 9 0
> C H 一O 一 79 一 6 6
一C H Z一C一 氧基亚 甲基
次甲纂
氧甲基
季碳
亚 甲基
7 2一 4 5
> C h一 6 3一 3 5
C l王 30 一
C 一C
6 0 一 48 P Pm
5 2一 28
一C H Z一 4 5一 1 5
C l寸 3一 甲基 0 3一 4
一亚甲基环戊酮 , A 、 B 、 C 环上有经基 、 乙酞氧基 、 淡基和烯键 。 18 一 C 、 19 一 C 、 20 一 C
上可能有经基 、 乙酞氧基或者被氧化成为醛 、 酸 , 18 一 C 、 19 一 C 、 20 一 C 上 的经基与环上
经基形成缩醛 , 18 一 C 、 19 一 C 、 20 一 C 上 的经基与环上经基形成醚环等 , 这些化学结构上
的特征决定了这些化合物的反应特性 。 在对映一贝壳杉烯型化合物的研究中 , 运用这些化学
反应可以改造它们的局部结构 , 解出待定化合物关键的局部结构 ; 也可以把待定化合物转化
成为已知化合物 , 使得未知化合物的结构得到确定 ; 用化学反应改造现有的二菇化合物 , 还
能进一步研究这些化合物的药用机理和活性中心 , 筛选或合成出更为理想的抗癌药物 。
1
。 氢化反应
用金属催化氢化反应可以保留 15 位拨基 , 还原 D 环环外双键。 例如 , n o d o s in ( 46 ) 经
p t o : 催化氢化得 d ih y d r o g e n a t e d n o d o s i n ( 5 1 ) , 仁19〕 o d o n i e i n ( 2 1 ) 经 p t o : 催化氢
化得 ( 52 ) 和 ( 53 ) 。 〔1 1〕 D环环外双键的还原反应在结构解析上是很有用的 , 首先它的
反应结果导致化合物两个末端烯质子在低场的信号消失 , 而在高场产生一个甲基峰 , 这是判
断 D环环外双键的最好证据 ; 其次用氢化反应可以识别 13 a一 H 信号 , 这对进一步确认 12 位
i炭和 1 4位碳的取代情况是十分有利的 。 〔2 0〕
用 P d一 C 催化剂可以选择地还原 16 位烯键 , 而保留 A 环上烯键 。 例如 , 在环己烯溶液
中 , 用 P d一 C催化氢化毛警香茶菜乙素 ( 54 ) 得到二氢毛尊香茶菜 乙素 ( 5 5 ) 。 〔1 3」
用 N a B H ` 可以选择地还原 A环共扼烯键 , 而保留 16 位孤立烯键。 例如 , 在毗吮溶江中 ,
用 N a BH `还原 O d o n i。 i n ( Z x ) 得到毛粤香茶菜结晶丁 ( 5 6 ) 。 〔 2 0〕
2
。氧化反应
用 N aI O 4可以把对映一 7口、 20 一环氧一 6 。 、 7 a 一二经丛 - -一贝壳杉烯型二帖化 合物氧
化成为 6 、 7一断裂一对映一贝壳衫烯型二帖化合物 , 是沟通这两 型 二枯化合物的重要反应 。
例如 , 用 N a I O `能把 L a s i o d o n i n ( 3 9 ) 氧化成为 n o d o s i n ( 2 7 ) , 〔2 2」把 二 氢 化毛尊香
5 0
茶菜乙素 ( 5 5 ) 氧化成为毛粤香茶菜甲素 ( 57 ) 。 〔 3 1」
用 D D Q 做氧化剂可以把 al o eb l ( 5 8 ) 氧化成为 ef fu s an l n A ( 5 9 ) 。 〔 3 2〕
其它伯醇和仲醇氧化成为淡基的反应。 可以选用 s a r r et氧化剂 ( C rO , 十 P刃 和 oJ en s氧
化剂 ( C r O , + H : 5 0 4 + A e e t o n e ) 。
3
. 还原反应
用 N a B H ` 、 L I A IH ` 和 L I A I ( t 一 B u O ) , 可以还原 拨 基成为经基 。 值得注意的是 , 用
这些还原剂还原默基时 , 同时也去掉乙酞基 , 因此选择反应条件要视具体情况而定 。 例如 ,
用 N a BH `还原二氢化信阳冬凌草甲素 ( 60 ) 得到 ( 61 ) 。 仁1 7 ]
4
.酞化反应
常用的酞化剂有醋醉 : 毗吮 、 醋配 : 三氟化硼 。 其中醋醉 : 毗咤的酞化能力较弱 , 对那
些立体障碍得较大或形成氢键的经基是无酸化能力的 。 但是可以 利用 其酞化 能力较 弱的特
点 , 进行有选择性的酞化反应 。 例如 , 用醋醉 : 毗陡做酞化剂 , 与氧化冬凌草素 ( 6 2) 反应得
( 63 )
。 〔 1 7」但是用酞化能力较弱的醋醉 : 三氟化硼做酞化剂 , 可 以获得经基全部被酞化
的产物 。 例如 , 用醋醉 : 三氟化硼处理 P o n i e i d i n ( 3 7 ) 得到 ( 6 4 ) 。 〔1 2 ) 也 可 以用乙酞氯
做酞化剂 , 同样可以得翘基全部被酞化的产物 。 例如 , 用乙酞氯处理大粤香茶菜乙素 ( 6 5 )
得到 ( 66 ) 。 〔2 4〕
5
.皂化反应
皂化反应的常用试剂有草酸 、 L I A IH 、 、 N a O H一M e o H 、 N H 。一 M e O H 、 H O I一 H : O
和 N a O H 一H : O等 , 其中草酸的 水 解 反应条件较温和 , 有选择性水解的能力 。 例如 , 用草
酸做水解反应催化剂 , 处理 3 、 6 一二 乙酞基延命素 ( 6了 ) 得到 3 一 乙酞基延命素 ( 68 ) 。
〔2 5〕 LI A IH ` 的氢解能力太强 , 在去掉 乙酞基的同时也还原拨基 , 一般不用 LI A IH ` 而改
用其他试剂 。 H CI 一H : O和 N a O H一H : O是常用的皂化反应催化剂 。 例如 , 信阳冬凌草甲素
( 6 9 ) 在 H C I溶江中热回流水解得 ( 7 0 ) 和 ( 7 1 ) 。 仁一7〕
6
. 缩醛反应
如果分子 内的两个经基处于适当位置 , 且距离接近 , 则化合物可 以和 乙醛或丙酮发生缩
合反应 。 利用这一反应可以推测化合物中经基的空间构型 。 例如 , 香茶菜醛 ( 72 ) 与 2 , 2
一二甲氧基丙烷缩合反应得 ( 73 ) 。 〔2 6〕
以上总结的是对映一贝壳杉烯型二菇化合物六个最基本的化学反应类型 。 事实上 , 人们
在对映一贝壳杉烯型二菇化合物的研究中做了大量的化学反应工作 。 由于篇幅限制 , 这里不
作一一介绍 。
六 、 对映一贝壳杉烯型二菇化合物的生物活性
在仔细研究了对映一贝壳衫烯型二菇化合物后 , 人们认为它们具有抗癌 、 抗菌 、 促使昆
虫拒食和抑制昆虫生长的作用 。 过去河南民间用冬凌草作为治疗食道癌 、 肺癌和贵门癌 的常
用药。 现在用冬凌草研制成药剂应用于临床 , 作为早期 癌症 的治疗 药物和晚期 癌症 的辅助
药物 , 已取得了明显的疗效 。 〔2 7」据文献报道 , 从香茶菜属植物分离得到的对映一贝壳衫
烯型二菇化合物的药用专利达十一件之多 。 〔2 8〕
19了4年K u b o l 等人发表十六个对映一贝壳杉烯型二砧化合物的化学结构和抗菌活性关
系的研究报告 。 〔 9 2」在十六个化合物中 , 凡是 D环有环外 a 一双键环戊酮结构的二菇 化合
物都有抗菌活性 , 而那些烯键被还原的二赌化合物都无抗菌活性 。 例如 , 延命素 ( 1 )和冬凌
草素 ( 1 4 ) 有抗菌活性 , 而二氢化延命素 ( 7 4 ) 和二氢化冬凌草素 ( 75 ) 无抗菌活性 。 对此
K u ob l
、 提出对映一贝壳杉烯型二菇化合物的抗菌机理如下 : D环的环外 。一双键环戊酮结
构是化合物的生物活性中心 , 通过一个类似于 M i c h a 。 1反应的方式 , 活性中心 与病菌的活性
基 团结合 , 由此产生抗菌活性 ( 7 6 ) 、 ( 7 7 ) 、 ( 7 8 ) 。
19 7 7年 F uj i at E . 等人总结了对映一贝壳杉烯型二菇化合物的抗癌活性研究工作 , 以
冬凌草素 ( 1 4 ) 为例较好地解释了其抗癌作用机理 。 〔3 0〕 D 环的环外 a一亚甲基环戊酮也
是化合物的活性中心 。 缺少这个活 J性中心或者活性中心不完整 , 则无抗癌作用 。 只有那些具
有环外 a一亚甲基环戊酮结构的化合物才有可能成为有生理活 性 的化合物 , 冬凌草素 ( 1 4 )
具有抗癌活性所要求的活性中心环外。 一亚甲基环戊酮结构 , 6日一 O H与15 位经基形成氢键 ,
氢键的影响通过共扼链传递到 17 一 C , 使得 17 一 C的电子云密度降低 , 容 易 受到亲核试剂的
进玫 ( 7 9 ) 。 细胞酶上的 S H基团具有较强的亲核性 , 细胞酶上的 S H基 团与冬凌草素 ( 14 ) 的
1 7一 C络合是抗癌作用的关键 。 同时 , 7日一O H和 1 4日一O H 也处于化合物与细胞酶的作用面
上 , 它们可以同细胞酶上的 S H 、 O H和 C 二 。 等活性基团形成氢键 , 增加化合物同细胞酶的
接触 , 促使化合物的 17 一 C与细胞酶的S H基团络合能力增强 , 起着增强 化 合 物抗癌活性的
作用 ( 7 9 ) 。
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R A B D O S IA P L A N T S
L U o Y a n Lo K i n t a i
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T h
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T h i s p a p e r e o u l d i
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T h e b i Q a o t i v i t i e , o f t h o e其 t一 k a u r e n e t y p e d i t e r p e n e c o m p o u n d s ,
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