补骨脂中PPAR多重激动剂bavachinin及其类似物设计合成和构效关系研究

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目的:  过氧化物酶体增殖物激活受体(PPAR)多重激动剂可同时具有改善葡萄糖代谢和脂质代谢的功能,有望成为治疗代谢综合征的候选药物。最近几年的研究表明,数量可观的来源于中草药中的天然产物,显示出了潜在的PPAR多重激动剂的生物活性,特别是本课题组先前的研究(PCT专利:WO2014/169800)显示从中药补骨脂中提取分离得到的天然产物bavachinin具有潜在的PPAR多重激动剂的生物活性。在此基础之上,本博士论文主要通过药物合成化学方法来研究阐明bavachinin的构效关系,目的是发现更多具有潜在PPAR多重激动剂活性的类似物。首先,以手性溶解剂介导的核磁共振技术,建立了天然bavachinin的旋光异构体含量及绝对构型的NMR测定方法;然后对bavachinin的对映异构体的PPAR活性进行了评价;接着设计合成了一系列bavachinin结构A、B和C环的类似物,B环4位羟基氨基甲酸酯前药,以及C环骨架跃迁的类似物,并对这些类似物进行了PPAR激动剂活性的考察。  方法:  1.利用手性溶解剂介导的核磁共振技术,分析天然bavachinin的光学纯度和绝对构型,并用HPLC-UV-ECD技术进行验证。  2.以丹皮酚和对羟基苯甲醛为原料,经过威廉姆森反应、克莱森重排反应、羟基保护、克莱森施密特缩合、环化反应、脱保护基共六步反应制备外消旋bavachinin;  3.利用制备型超临界流体色谱法,采用手性柱,以二氧化碳和乙醇为流动相,将外消旋bavachinin的(S)和(R)构型的对映异构体完全分开;  4.利用双荧光素酶报告基因实验,检测bavachinin对映异构体PPAR的活性差异;利用分子对接软件将bavachinin对映异构体分别与PPAR-γ蛋白质晶体结构(PDB:1FM9)进行分子对接研究;  5.设计合成了一系列bavachinin结构A、B和C环的结构类似物,B环4羟基氨基甲酸酯前药和C环骨架跃迁类似物;  6.利用双荧光素酶报告基因实验,对类似物PPAR激动剂活性进行评价,以阐明 bavachinin的构效关系;  结果:  1.以(S)-3,3-二溴-1,1-联萘-2,2-二酚为手性溶解剂,利用1H NMR技术测定天然bavachinin结构中S∶R=62.7%∶37.3%,这与HPLC测定S∶R=63.2%∶36.8%接近。  2.外消旋bavachinin全合成总收率为17.3%,产品经核磁和质谱鉴定结构正确;  3.以二氧化碳/乙醇(75/25)为流动相,以OZ-H柱为手性柱,对外消旋bavachinin进行手性分离。结果,200mg外消旋bavachinin得到(S)构型100mg,其ee值为99.0%,(R)构型70 mg,其ee值为97.9%;  4.生物活性实验结果显示,(S)-和(R)-bavachinin的PPAR-γ激动剂活性的EC50值分别为4.47μM和18.03μM; PPAR-α激动剂活性的EC50值分别为7.00μM和3.48μM。(S)-和(R)-bavachinin与PPAR-γ蛋白对接的分数分别为-7.24 kcal/mol和-7.76 kcal/mol。  5.总共设计合成了30个A、B和C环的结构类似物,2个B环氨基甲酸酯前药和2个C环骨架跃迁类似物,得到的类似物经过NMR和MS确认结构正确。  6.根据双荧光素酶报告基因方法活性实验结果,初步总结了bavachinin具有PPAR-γ激动剂活性的构效关系。同时筛选出2个类似物具有一定程度的PPAR多重激动剂活性。  结论:  利用手性溶解剂(S)-3,3-二溴-1,1-联萘-2,2-二酚介导的核磁共振氢谱技术,分析天然bavachinin为S和R构型的混合体;Bavachinin的两个对映异构体,被证明具有相似的PPAR-γ和PPAR-α激动剂活性;经过对30个bavachinin结构A、B和C环结构类似物,2个B环氨基甲酸酯前药和2个C环骨架跃迁类似物的合成及活性检测,初步总结了bavachinin具有PPAR-γ激动剂活性的构效关系,同时发现2个类似物具有一定程度的PPAR多重激动剂的活性。
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