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杜松烷型倍半萜及其药理活性研究进展 [复制链接]

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摘要:杜松烷型的倍半萜在自然界中种类繁多、分布广泛、结构复杂,是植物精油重要组成成分。该类型的化合物中部分具有较好的抗炎、抗菌、抗肿瘤、抗疟疾等药理作用。主要对近10年来杜松烷型倍半萜的最新结构和药理活性研究进展进行分类和总结,以期为杜松烷型倍半萜类成分的研究和开发提供参考。

倍半萜基本骨架是由3个异戊二烯基构成的焦磷酸金合欢酯(farnesylpyrophosphate,FPP),在生物体内经过一系列复杂的转换形成,虽然倍半萜碳骨架只有15个碳原子,但结构骨架类型和数目是萜类成分中最多的一类,也正因为如此,倍半萜类成分的研究一直是天然药物化学中非常重要和活跃的领域。

杜松烷(cadinane)型倍半萜属双环倍半萜基本骨架中的1种。生源上认为是由没药烷(bisabloane)碳正离子的C-1和C-10位碳环合成骨架。骨架A、B的顺反异构、活性官能团的数目和位置的变化等使其在自然界中存在的数量较多,其在菊科飞蓬属、泽兰属、旋覆花属、蒿属、橐吾属、一枝*花属、姜科姜*属、唇形科薄荷属、杉科柳杉属、柏科柏木属及苔藓植物中等都有分布,在海藻和软珊瑚中也有发现[1-2]。并且某些该类化合物具有抗菌、抗炎、抗肿瘤、抗氧化、抗疟疾及保护神经细胞等活性。特别值得一提的是,我国科学家屠呦呦等从*花蒿中分离得到的青蒿素(C15H22O5),是一种具有过氧键的杜松烷型倍半萜内酯,为治疗疟疾耐药性效果最好的药物,并因此荣获年度诺贝尔医学奖,提示该类成分具有重要的地位和广阔的前景。本文主要对年以来杜松烷型倍半萜的新颖结构和药理活性研究进展进行分类和总结,并对所有化合物根据天然化合物命名和翻译原则[3-7]进行了中文命名和翻译,以期为杜松烷型倍半萜类成分的研究、交流和开发提供参考。

1化学成分

杜松烷型倍半萜的基本骨架如图1所示,根据其A/B环稠合的方式以及C-7位上的异丙基构型的不同,杜松烷型倍半萜主要划分为杜松烷类(cadinanes)、木萝烷类(muurolanes)、阿摩芬烷类(amorphanes)、布尔加烷类(bulgaranes)4个类型[2,8],在此基础上,根据杜松烷型倍半萜存在多种官能团和取代基,以及复杂次生代谢产物等状况[2,9],进一步还分为含苯环、环氧及过氧基、羰基、羧基、二聚体、苷类等类型的杜松烷型倍半萜类成分。

1.1杜松烷型

杜松烷型倍半萜的基本骨架为(1S,6R,7S)-7-异丙基-4,10-二甲基双环[4.0.4]癸烷,或其对映异构体。在自然界中,杜松烷型倍半萜是4种类型中分布最多的1类。此类型倍半萜在近10年中共分离得到11个化合物(1~11),其结构如图2所示。

从苔属植物指叶苔Lepidoziareptans(L.)Dumont中得到了1个新的杜松烷型倍半萜内酯5α-羟基-9α,10α-环氧杜松-3-烯-2β,14-内酯(5α-hydroxy-9α,10α-epoxycadinan-3-en-2β,14-olide,1)[10]。鳞指软珊瑚素B(scabralinB,2)是从鳞指软珊瑚Sinulariascabra中分离得到,值得一提的是,这是首次从海洋无脊椎动物中发现的具有过氧基团的杜松烷型倍半萜[11]。从龙牙草AgrimoniapilosaLdb.的镰刀菌属内生菌中分离得到龙牙草草醇C(agripilolC,3)[12]。从灵芝属薄盖灵芝Ganodermacapense(Lloyd)D.A.中分离得到了薄盖灵芝醇(ganodermanol)D(4)、E(5)和F(6),其结构和绝对构型通过广泛的光谱分析、圆二色光谱(CD)和Mo2(AcO)4-诱导CD确定[13]。从担子菌类桦附毛孔菌Trichaptumpargamenum(Fr.)G.Cunn.中分离得到桦附毛孔菌素A(trichaparginA,7)[14]。从真菌火木层孔菌Phellinusigniarius中分离得到12-羟基-α-杜松醇(12-hydroxy-α-cadinol,8)[15]。从菖蒲属藏菖蒲AcoruscalamusRhizoma的根茎中得到1,7(H)-3-杜松二烯-6α,10α-二醇[1,7(H)-3-cadinadiene-6α,10α-diol,9][16]。从腐木菌褐芝小孔菌MicroporusaffinisHFG中分离得到了褐芝小孔菌三醇(microporotriol,10)[17]。从千年健Homalomenaocculta(Lour.)Schott的根状茎中分离得到了新的杜松烷型倍半萜,杜松烷-4β,5α,10α-三醇(cadinane-4β,5α,10α-triol,11),其结构进一步通过X-射线单晶衍射分析确定[18]。

1.2木萝烷型

木萝烷型倍半萜的基本骨架是(1R,6R,7S)-7-异丙基-4,10-二甲基双环[4.0.4]癸烷,或它的对映异构体。近10年从自然界中分离得到的此类化合物约有23个(12~34),其结构如图3所示。

从粘毛鼠尾草SalviaroborowskiiMaxim中分离得到了1个新的木萝烷型杜松烷型倍半萜,(βR,1S,4αR,8αS)-1,2,4α,8α-四氢-β,4,7-三甲基-1-萘乙醇[(βR,1S,4αR,8αS)-1,2,4α,8α-tetrahydro-β,4,7-trimethyl-1-naphthaleneethanol,12][19]。从鳞指软珊瑚Sinulariascabra中分离得到了1个此类化合物鳞指软珊瑚素A(scabralinA,13),化合物13是首次从海洋无脊椎动物中发现的具有过氧基团的木萝烷型倍半萜[11]。从齿叶耳叶苔FrullaniaserrataGottsche中分离得到耳叶苔酸(frullanicacid,14)和耳叶苔酸甲酯(frullanicacidmethylester,15)2个木萝烷型倍半萜。它们的绝对构型通过运用含时密度泛函理论以及CD激子手性方法对比实验和计算电子圆二色性光谱预测[20]。(1R,6S,7S)-1-羟基-杜松烷型-4,9-二烯-8-酮[(1R,6S,7S)-1-hydroxy-cadin-4,9-dien-8-one,16]是从中国濒危植物香木莲ManglietiaaromaticaDandy中分离得到1个新的木萝烷型化合物[21]。从白腐菌Panusconchatus(Bull.:Fr.)Fr.中分离得到1个新的木萝烷型倍半萜紫革耳酮A(panutorulonA,17)[22]。从担子菌类桦附毛孔菌Trichaptumpargamenum(Fr.)G.Cunn.中分离得到桦附毛孔菌素B(trichaparginB,18)[14]。从异形南五味子Kadsuraheteroclita(Roxb.)Craib的茎中分离得到2个新的木萝烷型倍半萜,6α,9α,15-三羟基杜松烷-4-烯-3-酮(6α,9α,15-trihydroxycadinan-4-en-3-one,19)[23]、6α,9α-二羟基杜松烷-4-烯-3-酮(6α,9α-dihydroxycadinan-4-en-3-one,20)[24]。从真菌火木层孔菌Phellinusigniarius(L.:Fr.)Quél.中分离得到1个新的木萝烷型倍半萜3α,12-二羟基-δ-杜松醇(3α,12-dihydroxy-δ-cadinol,21)[15]。从担子菌类桦附毛孔菌Trichaptumpargamenum(Fr.)G.Cunn.中分离得到了3个木萝烷型倍半萜,(+)-(1R,3R,6S,7S,11R)-3,12-二羟基-α-木罗烯[(+)-(1R,3R,6S,7S,11R)-3,12-dihydroxy-α-muurolene,22]、(+)-(1R,3R,6S,7S,11S)-3,12-二羟基-α-木罗烯[(+)-(1R,3R,6S,7S,11S)-3,12-dihydroxy-α-muurolene,23]、(+)-(1R,3R,6S,7S,8R,11S)-3,8,12-三羟基-α-木罗烯[(+)-(1R,3R,6S,7S,8R,11S)-3,8,12-trihydroxy-α-muurolene,24],其中化合物23的绝对构型通过X-射线单晶衍射确定[25]。从*伞属辐毛小*伞Coprinellusradians(Desm.)Fr.的发酵液中分离得到了1个杜松烷型倍半萜,辐毛小*伞醇(coprinol,25)[26]。从簇梨木Cleistochlamyskirkii(Benth.)Oliv的根皮中分离得到1个新的苯并吡喃基杜松烷型倍半萜簇梨木醇(cleistonol,26)[27]。从艾叶ArtemisiaargyiLevl.etVant.的内生菌绿木霉TrichodermavirensQA-8中分离得到绿木霉杜松素F(trichocadininF,27)[28]。从真菌Montagnuladonacina中分离得到了新的杜松烷型倍半萜类化合物,多纳新醇A(donacinolA,28)[29]。从海洋真菌Cadophoramalorum中分离到了4个羟基化硬孢子菌素衍生物,硬孢子菌素是1种罕见的抗真菌、致孢子化的杜松烷型倍半萜,15-羟基核菌素(15-hydroxysclerosporin,29),12-羟基核菌素(12-hydroxysclerosporin,30),11-羟基核菌素(11-hydroxysclerosporin,31),和8-羟基核菌素(8-hydroxysclerosporin,32)[30]。从肉桂CinnamomumcassiaPresl中分离得到了2个新的杜松烷型倍半萜,肉桂体(cinnamoid)B(33)和C(34)[31]。

1.3布尔加烷型

布尔加烷型倍半萜的基本骨架是(1R,6S,7S)-7-异丙基-4,10-二甲基双环[4.0.4]癸烷,或它的对映异构体。在自然界中这类杜松烷型倍半萜比较少,近10年主要分离得到7个(35~41),其结构如图4所示。

从口蘑科植物液体培养的食用菌Strobilurusohshimae中分离得到了新的杜松烷型倍半萜,斯托比醇L(strobilolL,35)[32]。从灵芝属薄盖灵芝中分离得到了2个新的杜松烷型倍半萜薄盖灵芝醇(ganodermanol)G(36)和H(37)[13]。从海洋来源的真菌肉座菌Hypocrealessp.中分离得到了2个新的杜松烷型倍半萜,肉座菌萜烯(hypocreaterpene)A(38)和B(39)[33]。从软珊瑚科印尼闪千手Heteroxeniafuscescens(Fam.Xeniidea)中分离得到了1个过氧氢倍半萜,印尼闪千手萜烯A(heterofusceterpeneA,40)[34]。从真菌Montagnuladonacina中分离得到了新的杜松烷型倍半萜类化合物,多纳新醇B(donacinolB,41),其结构通过光谱方法、X-射线单晶衍射和计算的方法确定[29]。

1.4阿摩芬烷型

阿摩芬烷型倍半萜的基本骨架是(1S,6S,7S)-7-异丙基-4,10-二甲基双环[4.0.4]癸烷,或其对映异构体。近年来只分离得到了1个此类型的倍半萜(42),其结构如图5所示。从泰国海绵Halichondriasp.中分离得到了新的阿摩芬烷型杜松烷型倍半萜,软海绵D(halichonD,42)[35]。

1.5含苯环的杜松烷型倍半萜

在自然界中还存在着进一步芳香化的的杜松烷型倍半萜,结构如图6所示。以海滨锦葵Kosteletzkyavirginica(L.)Presl.的根茎为原料,从中得到了海滨锦葵素(virginicin,43)[36]。从冲绳软珊瑚Sinulariasp.中分离得到(1R,4S)-1-过氧氢-4-异丙基-1,6-二甲基-1,2,3,4-四氢化萘[(1R,4S)-1-hydroperoxy-4-isopropyl-1,6-dimethyl-1,2,3,4-tetrahydronaphthalene,44],通过光谱分析和分子建模确定其结构[37]。从菊科植物旋复花异囊菊HeterothecainuloidesCass.中分离得到新的杜松烷型倍半萜7-羟基-14-杜松烯醛(7-hydroxy-14-cadalenal,45)、(4R)-3,4-二氢杜松烯-15-羧酸[(4R)-3,4-dihydrocadalen-15-oicacid,46],化合物45通过X-射线单晶衍射确定结构,它的绝对构型主要通过比较电子俘获检测器(electricalconductivitydetector,ECD)值以及通过使用来自氧原子的反常X-射线散射对Flack参数进行完善[38]。从姜科植物土田七Stahlianthusinvolucratus(KingexBak.)CraibexLoesener的根状茎中分离得到了6个新的杜松烷型倍半萜土田七酚A~F(involucratusolsA-F,47~52)。化合物47的绝对构型是通过X-射线单晶衍射确定的,而在化合物49的C-9,50的C-9,52的C-6通过原位生成的[Rh2(OCOCF3)4]的CD数据和Mo2(OAc)4-原位诱导的CD分析确定的。其中,化合物49为48在C-9的立体异构体[39]。从口蘑科植物液体培养的食用菌Strobilurusohshimae中分离得到了新的杜松烷型倍半萜,斯托比醇M(strobilolM,53)[32]。从莪术CurcumaphaeocaulisValeton中分离得到了莪术杜松烷(phacadinane)C(54)和D(55),化合物54是第1个罕见的从姜科植物中提取到的4,5-裂环-杜松烷型倍半萜烯[40]。从黑葱花霉Periconiasp.中分离得到黑葱花霉A(pericoterpenoidA,56),这是首次报道杜松烷型倍半萜在黑葱花霉中的存在[41]。从没药Commiphoramyrrha(Nees)Engl.的树脂渗出液中分离到了具有神经保护作用的杜松烷型倍半萜,没药萜烯A-C(

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