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研究背景:所在研究团队首次从茜草科(Rubiaceae)茜草属(Rubia)植物茜草(Rubia cordifolia L.)中分离得到具有抗肿瘤活性的Rubicordin C,它是由一个D-Ala、两个L-Ala及三个N-Me-L-Tyr-OMe组成的单环均环六肽(O-seco-RAs)。截止目前,关于Rubicordin C及其类似物的全合成尚未见报道,故本论文选择并展开了Rubicordin C及其类似物的全合成研究。与此同时,在长期对含活性环肽中药的研究过程中,我们首次发现了Astin C具有潜在的体内外免疫抑制活性。Astin C仅来源于中药紫菀(Aster tataricus L.),它是由两个L-Abu、一个β-Phe、一个L-Ser及一个di-Cl-L-Pro组成的均环五肽。截止到目前,尚未见Astin C的全合成报道,因其独特的结构及免疫抑制活性,本论文还选择并展开了Astin C及其类似物的全合成研究。 研究目的:(1)建立茜草科类型环肽和菊科类型环肽合成方法学。(2)Rubicordin C和Astin C在植物中的含量稀少,不能满足体内活性测试的需求,故通过全合成解决原料来源问题。(3)通过对构效关系的初步研究,为后续结构修饰提供指导方向。 研究方法:首次通过液相合成完成Rubicordin C和Astin C的全合成。Rubicordin C修饰策略如下:Rubicordin C的N-CH3全部由NH取代获得类似物Ⅰ;仅保留Rubicordin C的Tyr3处的N-CH3获得类似物Ⅱ;改变Rubicordin C环系结构获得类似物Ⅲ。采用氨基酸取代策略,通过固相合成手段获得Astin C类似物。 研究结果:(1)首次探讨了不同环合位点(1,6、1,2及4,5)下RubicordinC的全合成,其中1,2及4,5-环合位点实现了Rubicordin C全合成,共获得四种单或混合阻转异构体:RC1-A (N-甲基空间取向有待于进一步确认)、RC1-B(顺-反-顺)、RC1-C(Ⅰ:顺-反-顺和Ⅱ:反-反-顺)及RC1-D(顺-反-反)。设计并合成了Rubicordin C类似物Ⅰ、Ⅱ及Ⅲ。细胞毒活性筛选结果表明RC1-B与RC1-C活性相当;相较于RC1-B与RC1-C,类似物Ⅱ和天然产物Rubicordin C活性降低,而RC1-A、RC1-D、类似物Ⅰ及类似物Ⅲ均没有细胞毒活性。(2)采用4,5及1,2-环合位点探讨了Astin C的全合成方法,其中1,2-环合位点实现了Astin C的全合成。此外我们发现脯氨酸参与酰胺键的构建过程中产生阻转异构现象,这使得合成产物与天然产物Astin C存在一定差异。最后,设计并通过固相合成手段完成了18个Astin C类似物1-18的合成,对比Astin C(IC50=12.6 μM),仅化合物2(IC50=38.4 μM)、4(IC50=51.8 μM)、5(IC50=65.2μM)及8(IC50=61.8 μM)呈现出适中的免疫抑制活性。 结论:(1)完成了Rubicordin C和Astin C的全合成及其21个类似物的合成,以及相关抗肿瘤和免疫抑制活性筛选及相关构效关系分析。(2) RubicordinC构效关系研究初步认为N-CH3的存在对维持分子生物活性起到至关重要的作用,也是产生阻转异构体的必要条件。(3) Astin C类似物14-17无免疫抑制活性表明双氯脯氨酸残基在Astin C免疫抑制活性中起到至关重要的作用。此外Astin C类似物免疫抑制活性结果表明,D-型氨基酸、长侧链氨基酸、芳基氨基酸相比于短侧链L-型氨基酸及亲水性氨基酸更有利于活性的保持。以上研究结果为今后Rubicordin C和Astin C,以至茜草科类型环肽和菊科类型环肽的全合成、结构修饰、探针合成及新药研发等工作奠定了良好基础。