源于天然源白叶藤碱骨架启发性发展全新杀菌化学实体-Ⅵ

作     者：李海昕 

作者单位：兰州大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘映前

授予年度：2022年

学科分类：1008[医学-中药学(可授医学、理学学位)] 1006[医学-中西医结合] 100602[医学-中西医结合临床] 10[医学] 

主      题：结构简化 白叶藤碱 灰葡萄孢 作用机制 

摘      要：天然产物的结构简化是将天然产物成功转化为上市药物的重要策略之一。目前,天然产物简化的成功案例越来越多,如吗啡(Morphine)、除虫菊酯I(Pyrethrin I)、粘蘑菌素(Strobilurin A)等。这些成功案例,为设计合成新型杀菌实体,提供了新的思路。白叶藤碱(Cryptolepine)是从血红白叶藤(Cryptolepis sanguinolenta)的干燥根中提取分离得到的生物碱,具有广泛的药理活性。在课题组之前的研究中,发现白叶藤碱及其衍生物具有良好的抗植物病原真菌活性,其对灰葡萄孢(Botrytis cinerea)的半数有效浓度(EC)达到了0.049μg/m L,但由于其复杂的四元骈环结构,导致其物理化学性质较差,合成成本较高,限制了其在抗菌领域的应用。因此,本课题将通过对白叶藤碱结构简化,设计合成结构更加简单,抗菌活性更高,理化性质更优的新型杀菌化学实体。本论文的主要研究内容为:1.基于白叶藤碱简化的全新杀菌化学实体的设计合成与生物活性评价将白叶藤碱的C环开环,通过苯环多元化、喹啉母核多元化、桥链N修饰等方式简化白叶藤碱分子,构建新型杀菌化学实体。通过体外活性筛选发现合成的目标化合物对植物病原真菌表现出较好活性,尤其对灰葡萄孢表现出最优活性。其中,化合物A-18对灰葡萄孢的EC达到了0.249μg/m L,优于阳性对照药嘧霉胺(Pyrimethanil);对核盘菌(Sclerotinia sclerotiorum),立枯丝核菌(Rhizoctonia solani)、辣椒疫霉(Phytophthora capsici)、禾谷镰孢菌(Fusarium graminearum)、稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)的EC也均小于5μg/m L。尽管化合物A-18对灰葡萄孢的体外抑制作用低于白叶藤碱,但其具有更加广谱的抗植物病原真菌活性。2.基于高活性化合物A-18全新杀菌化学实体的设计合成与生物活性评价基于上述研究得到的具有广谱杀菌活性的高活性化合物A-18,本章通过生物电子等排的方式,在保留基本分子骨架的基础上,将桥链N用S和O替换,进一步合成了一系列衍生物。通过体外活性筛选,发现合成的目标化合物仍对植物病原真菌表现出较好活性。其中,化合物L-01对灰葡萄孢的抗菌活性最强,其EC为0.156μg/m L,显著优于阳性对照药嘧霉胺。3.高活性化合物A-18对灰葡萄孢的作用机制初探及其活性评价研究在上述基础上,本章进一步对具有广谱杀菌活性的化合物A-18进行了活性评价及其作用机制初探。研究发现,化合物A-18可以抑制灰葡萄孢孢子的萌发,影响细胞膜的通透性,增加细胞内的活性氧含量。通过扫描电镜与透射电镜的观察发现,化合物A-18可以影响菌丝的生长,导致真菌细胞出现质壁分离、细胞器消失的现象。同时,化合物A-18作用的细胞中还会出现大量的空泡。在活体试验中,化合物A-18在植物体内可以产生与白叶藤碱基本相当且优于阳性对照药嘧霉胺的保护作用,以及略低于白叶藤碱且与嘧霉胺相当的治疗作用。综上所述,尽管化合物A-18对灰葡萄孢的体外抗菌活性低于白叶藤碱,但其杀菌谱较白叶藤碱更广。不仅如此,其体内活性基本与白叶藤碱相当,基本能够替代白叶藤碱对植物病原真菌的杀菌作用。因此,本论文通过对白叶藤碱简化获得了合成方法更加简单、合成成本低的经济型化合物,为进一步开发基于简化骨架的杀菌药剂奠定基础。