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老故事新辦法:青蒿素的抗瘧新征程

來源:化學(xué)加      2017-04-19
導(dǎo)讀:青蒿素是治療瘧疾的最佳藥物,但它目前仍依賴于從植物中提取,導(dǎo)致價格波動較大??ǖ戏虼髮W(xué)Rudolf K. Allemann教授團(tuán)隊(duì)首次利用紫穗槐二烯合酶催化法尼基二磷酸類似物生成二氫青蒿醛,二氫青蒿醛是青蒿素生物合成中的關(guān)鍵中間體和其化學(xué)合成的半合成前體,該方法減少了化學(xué)反應(yīng)步驟,避免從植物中提取代謝產(chǎn)物,為青蒿素的化學(xué)合成提供了新方案。

青蒿素之于瘧疾已無需多言,它是目前世界上最有效的治療腦型瘧疾和抗氯喹惡性瘧疾的藥物,并成為世界衛(wèi)生組織推薦的治療瘧疾的首選藥物。目前青蒿素的主要依賴于從植物中提取,但提取受環(huán)境和經(jīng)濟(jì)條件限制,導(dǎo)致價格波動較大,因此研究人員一直在尋找一種能夠在實(shí)驗(yàn)室低成本合成青蒿素的方法。

在植物中,法尼基二磷酸(2)在倍半萜環(huán)化酶紫穗槐二烯合酶(ADS)、紫穗槐-4, 11-二烯氧化酶、細(xì)胞色素 P450 氧化還原酶等一系列酶的作用下,轉(zhuǎn)化為二氫青蒿醛(DHAAl,4)。二氫青蒿醛(4)是青蒿素(1)生物合成中的關(guān)鍵中間體和其化學(xué)合成的半合成前體。日前,英國卡迪夫大學(xué)(Cardiff University)Rudolf K. Allemann教授團(tuán)隊(duì)首次利用ADS催化法尼基二磷酸類似物(7)生成4。減少了原有的合成步驟(Scheme 1),該研究成果發(fā)表在在《Angew. Chem. Int. Ed.》上。

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Scheme 1 上圖:青蒿素合成過程 下圖:ADS催化7一步合成4

相對于現(xiàn)有的先環(huán)化再氧化的合成路線,該方法則是先氧化再通過ADS實(shí)現(xiàn)環(huán)化。7可通過市售的(E,E)-法尼酰氯(10)合成(Scheme 2)。

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Scheme 2 7的合成路線

為進(jìn)一步研究ADS催化非天然底物的能力,該團(tuán)隊(duì)驗(yàn)證了12-乙酰氧基法呢基二磷酸酯(13)和13-乙酰氧基法呢基二磷酸酯(16)合成4的能力,并推測出可能的反應(yīng)機(jī)理(Scheme 3)。

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Scheme 3 7、13和16分別通過碳正離子OH-9、15和17生成4。

卡迪夫大學(xué)化學(xué)學(xué)院院長Rudolf Allemann教授認(rèn)為,該方法避免了3的合成,減少了反應(yīng)步驟。同時該合成路線并不依賴植物提取,從而穩(wěn)定青蒿素的市場價格。

近幾個月,已有報(bào)道顯示一些患者出現(xiàn)了對青蒿素的抗藥性。然而,Allemann教授認(rèn)為,此方法可以幫助研究瘧疾的抗藥性機(jī)理,并開發(fā)更有針對性的藥物解決這一問題。Allemann教授說:“青蒿素仍然是目前治療瘧疾的最佳方法。本研究方法適用廣泛,可用于青蒿素類似物的合成,也許能為日后解決抗藥性的問題提供更多方案?!?/p>

參考文獻(xiàn)

Demiray, M.; Tang, X.; Wirth, T.; Faraldos, J. A.; Allemann, R. K., An Efficient Chemoenzymatic Synthesis of Dihydroartemisinic Aldehyde. Angewandte Chemie International Edition 2017, 56 (15), 4347-4350.


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