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10μg/ml-1,在浓度为10μM时对微
管无聚合作用。
而紫杉醇对KB细胞的IC50为2.59×
10-3μg/ml-1,在10μM时对微管有聚合
作用。
从药理结果可以看出,目标化合物的细胞毒活性比紫杉醇差3个数量级以上,说明分子
表面静电势不是影响活性的关键因素。
紫杉醇的构效关系研究表明,分子北部基团（7,9,10位含氧基团）对活性影响不大[8],这
与我们的初步研究结果相同（9,10位含氧基团互换对活性无明显影响）。
从分子结构对比看,
目标分子的侧链处于14β-位而不是13α-位,并且缺乏紫杉醇相应的1位羟基,这可能是导致化
合物活性差的主要原因。
有关研究正在进一步进行中。
28 天然产物研究与开发Vo1.12 No.1
收稿日期:
1999-07-19
紫杉醇（Taxol,1）〔1〕是近十多年来出现的治
疗晚期乳腺癌、卵巢癌等疗效最好的药物之一,现
已成为治疗这两种癌症的临床一线用药.它的作
用机理独特〔2〕、化学结构新颖复杂,已引起人们
的广泛关注.但紫杉醇也存在水溶性差、对某些癌
症无效、易产生多药耐受性等缺点.目前紫杉醇临
床用药只能靠从植物中直接提取,或由植物中含
量较高的10-deacetylbaccatinⅢ半合成获得.由
于该植物生长缓慢,且这两条途径都易造成自然
资源的破坏.因此,寻找高效低毒、抗瘤谱广、综合
性能好又不依赖自然资源的新一代紫杉醇类抗癌
药具有重要意义.
1 合成路线设计
SinenxanA（SI-A,2）〔3〕是由南方红豆杉愈创
组织培养得到的紫杉烷化合物（干重可达2%）,
具有14β-含氧基团和与紫杉醇母核类似的骨架,
而无相应的1,7,9,13位含氧基团,为进行结构修
饰、寻找新的抗癌药提供了可以不依赖自然资源
的原料.因此,围绕SI-A母核进行了系统的结构
修饰,合成了一系列14β-侧链紫杉醇衍生物〔4~6〕.
同时作为对SI-A进行系统结构修饰研究的一部
分,还对其10位进行结构改造,考察10位基团的
极性变化、亲疏水性改变以及空间效应对活性的
影响,合成了10位为羰基、羟基、甲氧基乙酸酯、
苄氧基乙酸酯、羟乙酸酯等共6个新的14β-侧链
紫杉醇衍生
物.目标化合物的合成路线分别见图
1和图2.
从SI-A出发经7步反应可以顺利得到起始
原料（3）〔7〕.由于化合物（3）的4位羟基空间位阻
大于2位,在二环己基碳二亚胺（DCC）和4-吡咯
烷基吡啶（4-pyrrolidinopyridine,4-PP）作用下,选
择性苯甲酰化得到（4）.在夺质子能力很强的
lithiumbis（trimethylsilyl）amide（LHMDS）作用
下,以乙酰氯作为酰化剂得到（5）.用氢氧化钾水
解化合物（5）的10位乙酸酯,选择性不高,除得到
所需的化合物（6）外,还得到（7）〔6〕以及多羟基化
合物.用TES（三乙基氯硅）保护（6）的10位羟基,
随后水解14位乙酸酯得到化合物（9）.在DCC和
4-二甲胺基吡啶（DMAP）作用下,（9）与侧链酸
（10）偶联后,用稀盐酸同时去除ee（乙氧基乙基）
和TES保护基得到目标化合物（13）.（9）与用ee
保护的β-内酰胺侧链（11）偶联〔8〕,再用稀盐酸同
时去除ee和TES保护基则得到另一个目标化合
物（15）.
a）PhCO2H,DCC,4-PP,PhMe,80℃;
b）LHMDS,THF,AcCl,0℃;
c）KOH,MeOH;
d）TESCl,imidazole,DMF,0℃;
e）KOH,MeOH;
f）10,DCC,DMAP,PhMe;
g）11,LHMDS,THF,0℃;
h）HCl,EtOH
Fig·
1 Thesyntheticroutefortargetcompounds（13）and（15）
目标化合物（19）,（22）,（25）,（26）的合成见
图2.由紫杉烷中间体（16）〔5〕出发,参照Holton的
方法〔9〕、用tetrapropylammoniumperruthenate
（TPAP）/N-methylmorpholineN-oxide（NMO）氧
化得到（17）,（17）用稀盐酸脱去TES保护基后,
与带ee保护基的侧链酸（10）偶联,再用稀盐酸去
除ee得到目的物（19）.中间体（16）直接进行酰化
后,采用合成（19）的类似方法,即先去除14位
TES保护基,再与侧链酸（10）偶联,最后脱去ee
得到化合物（22）和（25）.不同之处在于改用四丁
基氟化胺（TBAF:
tetrabutylammoniumfluoride）去
除TES.由于用稀盐酸去除TES,反应时间长,常
常需要数天时间才能反应完全,而用TBAF仅需
几个小时,二者收率相当.以氢氧化钯为催化剂,
化合物（25）经常压氢化得到目的物（26）.
191期刘瑞武等:
10位结构修饰14β-侧链紫杉醇衍生物的合成及其抗肿瘤活性
紫杉醇（paclitaxel）是治疗卵巢癌的一线药物，易引起骨
髓抑制、神经毒性、心脏毒性等不良反应，降低了紫杉醇临
床应用价值。
为了避免或减少紫杉醇在应用中产生的毒副作
用，国内外相关学者开展了实验室和临床的广泛研究。
尤其
是近五年来对紫杉醇的新剂型如乳剂、胶囊、包合物、脂质
体、纳米粒、凝胶、植入剂和药物释放支架等[1]，给药方法如
静脉给药、腹腔给药、每周给药法等，以及联合用药等的研
究较多，至今已取得阶段性成果。
美国蒙大拿州立大学植物病理系化学家AndreStierle博
士[8]从短叶红豆杉的韧皮部分离到一株能产紫杉醇的
真菌Taxomycesandreanae。
紫杉醇产生菌的发现,为紫
杉醇资源提供了一条新途径。
从而,从植物内生菌中筛
选具有疗效的新型化合物[9]。
1 紫杉醇的药源保护
人工栽培和综合利用植物资源是紫杉醇药源保护的
要途径。
首先,依靠种子繁殖及扦插等无性繁殖方法,有计
划大批量培育红豆杉科植物的幼苗,是当前有效保护和再
资源的主要方法之一。
美国BMS公司在1991年已种植红
豆杉树400万株[5]。
我国的云南、湖南等地也开展了大片栽
培试验,云南已成功繁育了5万株红豆杉树,成活率达
94·
3%;
湖南已首次人工繁殖出红豆杉幼苗3000多株,移栽
大田长势良好[6]。
据笔者调查,近年,广西晖昂生化制药有
限公司在广西资源县等地进行曼地亚红豆杉引种实验并取
得成功,目前长势良好。
其次,综合利用红豆杉植物的嫩枝、
针叶,可节约天然资源。
在一项由美国NCI和美国FDA共
同资助的项目研究中,对欧洲几种不同红豆杉属植物的针叶
样品测定结果显示,许多种针叶样品的紫杉醇含量可与干燥
的短叶红豆杉树皮相当（约0·
01%）,在美国不同地区栽培的
35种红豆杉新鲜针叶,至少有6种含量高于或等于干燥短叶
红豆杉树皮,此项目已提供了1·
362万公斤干枝叶供提取和
加工研究[5]。
最后,从非红豆杉属植物中寻找和分离紫杉
醇,将能很好地保护珍稀的红豆杉物种,拓展紫杉醇药源,又
能保护生态环境。
有研究报道[6]从一种常见的榛科植物榛
中提取紫杉醇和其类似物,提取出来的紫杉醇纯度符合美国
FDA制备针剂的要求,其化学性质与从红豆杉树皮中提取的
紫杉醇相一致。
化学全合成法，尚无用于临床
半合成法，等首次报道用10-去乙基-baccatinⅢ为原料半合成了紫杉
醇,1992年Holton等[12]报道了紫杉醇半合成路线。
10-去乙
基-baccatinⅢ从欧洲红豆杉的针叶分离出,其产率可达
0·
1%,由于针叶再生能力强,为紫杉醇半合成提供了丰富的
原料。
半合成方法是目前世界上紫杉醇原料药提供的主要
途径,10-去乙基-baccatinⅢ在枝叶中的含量是紫杉醇的3倍
以上,与通过植物提取紫杉醇相比,半合成紫杉醇可以大大
地改善紫杉醇供应的短缺情况;
通过半合成,还可以使紫杉
醇的侧链具有更大的可变性,有可能获得活性更高的紫杉醇
衍生物[13]。
内生真菌培养安德列菌Taxomycesandreanae
组织细胞培养
代谢工程
从红豆杉属植物中分离紫杉醇类似物,是寻找替代紫杉
醇的新化合物或半合成紫杉醇前体的有效方法,迄今为止已
从红豆杉树皮中分离出170多种紫杉醇类似物。
徐学民
等[24]从四川产云南红豆杉（T.yunnensis）的树皮中分得一
个具有较强生物活性的新紫杉醇烷类似物,命名为紫杉次碱
（Taxotine）。
经TDR掺入法测定该化合物对P388淋巴细胞
白血病DNA合成的抑制强度比平行操作的对照品紫杉醇大
6·
5倍（紫杉次碱的IC501·
12mg/ml,紫杉醇的IC50为
7·
4mg/ml）。
除从天然资源中分离新的有效的紫杉醇类似物外,合成
新的有效的紫杉醇类似物还可克服紫杉醇自身的缺陷,如解
决其水溶性问题。
斯坦福大学Wender[25]以蒎烯为原料合成
了一些紫杉醇类似物,并证实其中紫杉醇脱氧类似物对肿瘤
有较高细胞毒作用。
1988年法国Potie等在半合成紫杉醇过
程中,以10-去乙基-baccatinⅢ为原料合成了docetaxel,doc-
etaxel已由Rhone-PoulencRorer（RPR）公司开发生产,并于
1994年4月在墨西哥上市,用于治疗乳腺癌和非小细胞肿
瘤,随后RPR公司又向美国、日本、加拿大、瑞典、挪威、荷兰
申请上市,半合成docetaxel被认为是唯一能与紫杉醇相媲美
的抗癌药[26],成为紫杉醇的第二代产品。
在对紫杉醇耐药
的细胞中,docetaxel活性至少比紫杉醇高5倍,Ⅱ期临床试
验表明,对晚期复发性乳腺癌的有效率为25%,对耐铂卵巢
癌的有效率为35%[27-29]。
因此,寻找和研究新的有效的紫
杉醇类似物将成为开发抗癌药的新课题。
13 Ixempra（ixabepilone,伊沙匹隆）
Ixempra是一种类似紫杉醇促使微管蛋白聚合
并且抑制微管解聚活性的埃坡霉素（epothilones）类
抗肿瘤新药。
与紫杉醇相比,埃坡霉素类抗肿瘤药
具有抗肿瘤活性更强、水溶性好、结构简单而易于化
学合成和结构衍生化、对具有耐药性肿瘤细胞杀伤
性强、无紫杉醇细胞内毒素活性不良反应等优点,有
望成为比紫杉醇更有效的抗肿瘤药物。
本品单药治
疗蒽环糖苷类抗生素、紫杉烷衍生物和卡培他滨治
疗无效的转移性或局部进展的晚期乳腺癌,以及与
卡培他滨联用治疗蒽环糖苷类抗生素和紫杉烷衍生
物无效的转移性或局部进展的晚期乳腺癌。
Ixem-
pra的费用为每人每年1.84~2.30万美元。
预计到
2012年,Ixempra的全球销售额将达到5亿美元。
FDA对Ixempra的批准基于2项多中心、多国籍临
床试验的数据,这两项试验共纳入878例,评价了
Ixempra单药或与联用治疗无效的转移性或局部进
展的晚期乳腺癌的有效性和安全性。
结果Ixempra
与卡培他滨联用患者的肿瘤缩小或不增长的平均时
间为5.7个月（95%CI,4.8~6.7个月）,而单独使
用卡培他滨的患者仅为4.1个月（95%CI,3.1~
4·
3个月）（P<
0.0001）[12]。
综上所述,C13侧链对紫杉醇抗癌活性的重要作用勿庸
置疑。
对C2′-羟基的研究表明,该基团虽不是活性构象决定
因素,但其作用却不容忽视。
其原因一般认为是C2′-羟基作
为氢键供体直接与微管蛋白的一个残基结合,起到了稳定分
子与微管结合的作用。
而对C3′取代基的研究存在两种观
点,一种认为C3′取代基是决定分子活性的关键基团。
第二
种则认为无论是C3′-苯环还是C3′-N端取代得到的C3′取代
基,其与受体的结合对分子抗癌活性影响都不大。
这两种观
点还需化学家进一步的实验验证和理论探讨。
另一方面,某
些结构修饰,如在C2′和C3′位连接较大取代基或增大C2′所
在碳原子、C2′所连R基团及C3′所连第1个N原子的负电
荷密度也有助于提高抗癌活性。
2 紫杉醇的制剂学研究
紫杉醇是四环三萜类化合物,通过诱导与促进
微管蛋白聚合,装配与稳定微管阻止肿瘤细胞生
长,对卵巢癌、乳腺癌、头颈部癌、非小细胞性肺癌
及前列腺癌疗效显著,紫杉醇几乎不溶于水,这给
临床运用带来了诸多不便。
目前临床用制剂以聚
氧乙烯蓖麻油-无水乙醇溶液作为溶剂。
但该制
剂使用时存在很多问题。
如临床使用前的稀释易
使紫杉醇结晶析出,紫杉醇在溶液中易与玻璃或者
塑料的表面发生非特异性结合导致浓度降低等[9]。
因此,有必要探索开发新的紫杉醇给药系统。
陈永法[10]等人通过制备紫杉醇冻干纳米乳,
研究了其体外理化性质。
研究以外观和重分散性
为指标,对紫杉醇冻干纳米乳所使用的冻干保护剂
进行了筛选,考察了纳米乳滴的形态,粒径和电位
以及制剂的含量和有关物质,并对最优处方进行了
加速稳定试验。
结果表明,选用甘露醇作为冻干保
护剂较好,甘氨酸可提高冻干纳米乳的外观和重分
散性能。
紫杉醇冻干纳米乳加入10mL0.9%NaCl
溶液振摇1分钟后变为带蓝色乳光的均一体系。
冻干前后纳米乳的形态,粒径和电位变化不大,表
明冻干保护剂能起到较好的效果。
紫杉醇冻干纳
米乳60℃加速试验结果表明,10d后制剂外观和
重分散性能良好,含量为标示量的98.36%,有关
物质为0.81%。
上述实验结果表明,紫杉醇的纳
多年来药物学家为了增强紫杉醇的水溶性和靶向性，持
续对其剂型进行研究，目前常采用的有：
紫杉醇酯质体，紫
杉醇微球，2-羟丙基-β-环糊精包合物，紫杉醇聚合物胶囊
以及紫杉醇纳米粒等。
在这些剂型中以紫杉醇纳米粒最好、
最完善。
现将紫杉醇纳米粒作一介绍。
2004年Feng等[2]从添加各种天然乳化剂如胆固醇、磷脂、
维生素E，通过“抽提-蒸发”技术制备出聚乳酸-羟基乙酸
纳米粒，直径为0.1～100nm。
其外形用扫描电镜和原子显微
镜测定，用HPLC法测定封包率及释放动力学。
由于制成的纳
米粒的直径小，分布范围窄而使其包封率达100%，完全可以
控制释放动力学。
将HT-29癌细胞系与纳米粒共同培养24h，
由于纳米粒具有表面反应活性高、表面活性中心多、吸附能
力强等优点。
使癌细胞死亡率比紫杉醇普通注射剂高13倍。
目前临床治疗卵巢癌的标准化疗方案是：
紫杉醇
175mg/m2+卡铂（carboplatin），静脉给药，每周3次，共6
次。
但静脉给药毒副作用较多，常见的有：
骨髓抑制、过敏
反应、神经毒等。
为了减轻毒副作用进行了许多有关给药途
径的研究。
2005年Goffin等[5]研究认为较好的是静脉、腹腔联
合给药。
因为腹腔给药主要的问题是药物通过表面渗透进入
肿瘤的深度很有限，一般仅数毫米，因此药物不能与肿瘤很
好接触而发挥治疗作用。
用腹腔注射给药仅适用于肿瘤直径
小于1cm残留灶结节，因此仅适用于术后卵巢癌的二线治疗。
。
紫杉醇现已
用于临床治疗晚期乳腺癌、卵巢癌、非小细胞肺
癌等,它的类似物taxotere
（2）也于1996年5月
被FDA批准临床治疗晚期乳腺癌。
但它们都
存在一些缺点,比如水溶性差、存在多药耐受
性、对某些癌症无效等。
因此,寻找高效低毒、
抗瘤谱广、综合性能好的新一代紫杉醇类抗癌
药成为新的研究热点,但早期的结构修饰工作
主要集中在侧链的改造上,近期的工作也大多
限于紫杉醇的母核上基团的修饰,对其它结构
类型的紫杉烷结构修饰研究较少。
化合物7有2个乙酯基,为选择性地水解
7的14β-乙酯得到8并避免进一步水解,经仔
细考察发现,化合物8在甲醇中溶解度较低,选
用尽量少的甲醇作溶剂,用K2CO3水解7可得
到较高收率（69%）的8。
以二环己基碳二亚胺
（DCC）为缩合剂,在4-Pyrrolidinopyridine（4-
PP）作用下,8与带保护基Cbz的侧链酸偶联,
可选择性地酯化14位羟基得到化合物9。
按
文献方法[8],在80℃和DCC,4-PP作用下,9与
苯甲酸或间氯苯甲酸反应可以顺利得到预期的
产物10a和10b。
但9与正戊酸或苯乙酸等脂
肪酸在同样条件下反应却得到了2位和4位双
酯化的产物,这可能是因为脂肪酸与DCC形成
的加成物的立体位阻相对较小,并且亲电反应
活性强于芳香酸与DCC形成的加成物,在高温
和夺质子能力很强的4-PP的存在下难以达到
选择性地酯化2位的目的。
改用正戊酸酐或苯
乙酸酐作酰化剂,在温和的条件下[室温,4-二
甲氨基吡啶（DMAP）]可以得到产物10c和
10d,收率分别为92·
5%和79·
3%。
10a~10d
经中压催化氢解生成游离胺,然后用苯甲酸酐
或Ditertbutyldicarbonate[（BOC）2O]酰化得到
目标物11a~11e。
对10a~10d的4位羟基乙
酰化条件进行了详细考察,尝试了多种反应条
件,最终获得成功,以乙酸酐为酰化剂、甲苯为
溶剂,在DMAP作用下可得到12a~12d,12b~
12d,随后进行中压催化氢解和酰化得到产物
13b~13d。
13a和13e的合成见另文报道[9]。
合成化合物10~13的各步反应收率见表1。
最终化合物均经1HNMR和FAB-MS鉴定。
以化合物4和紫杉醇作对照,将11a~
11e,13a~13e共10个化合物进行了微管聚合
试验（浊度测定法）和体外肿瘤细胞抑制试验
（MTT法）。
所有化合物在浓度为10
μmol·
L-1时,均无促进微管聚合活性。
在体外
肿瘤细胞抑制试验中,大部分化合物对口腔上
皮细胞（KB）、卵巢癌细胞（A2780）及结肠癌细
胞（HCT-8）3种细胞株都有边缘活性,只有
13d对3种细胞株的IC50均大于10μg·
ml-1,
试验结果见表2。
·
912·
药学学报ActaPharmaceuticaSinica1998,33（12）∶910~918
从表2可看出,14β-侧链紫杉醇衍生物的
活性与紫杉醇相比相差甚远,更令人意外的是,
它们的活性与对照化合物4在同一个数量级甚
至更差。
紫杉醇衍生物构效关系表明,4-去乙
酰紫杉醇的活性低于紫杉醇3个数量级[10];
而
紫杉醇的2位苯甲酸酯以间氯苯甲酸酯取代
后,细胞毒性增强700倍[8];
以环己基甲酸酯代
替后,细胞毒活性降低几十倍[11,12]。
与紫杉醇
衍生物相比,这类14β-侧链紫杉醇的构效关系
有如下差异:
1）4位羟基化合物与4位乙酸酯
比较,4位羟基化合物活性好（11c与13c活性
相当）;
2）2位基团的改变对活性无明显影响,
紫杉醇是一种具有广谱抗癌活性的化合物,是近十多年
来出现的治疗晚期乳腺癌、卵巢癌等疗效最好的药物之一,
现已成为治疗这两种癌症的临床一线用药,它具有独特结构
的二萜类成分,它的骨架被命名为紫杉烷（taxane）。
由于其
独特的作用机制,化学结构新颖复杂和对耐药细胞也有效。
已引起人们的广泛关注。
但紫杉醇也存在水溶性差,对某些
癌症无效,易产生多药耐受性等缺点。
现就紫杉醇的药理作
用及近期研究进展作一综述[2]。
将小分子可溶性基团与紫杉醇的2'
-或7-羟基连
接，可形成酯类衍生物，如琥珀酸酯、磺酸、氨基酸衍
生物
[3]
，这样可使其亲水性大大提高。
具体过程如下：
紫杉醇与琥珀酐在不同反应条件下可产生2'
-琥珀
酰紫杉醇（室温）和2'
7-二琥珀酰紫杉醇（85℃），分别加
入等量氢氧化钠，蒸发或冻干除去溶剂后即得两种琥珀
酸酯的钠盐，溶解度分别提高到1、3mg/mL
[4]
琥珀酰
紫杉醇、异丁基氯甲酸盐与牛磺酸四丁基铵盐（或2-氨
基丙磺酸）的反应得到的紫杉醇磺酸钠盐，其分配系数
（C
水
/C
辛醇
）分别是紫杉醇的191和118倍，水溶性大幅提
高
[5]
而2'
-（N,N-二甲基甘氨酰）紫杉醇及2'
-[3-（N,N-二乙
氨）丙酰]紫杉醇的甲磺酸盐，与原药相比，均具有较高
水溶性（5mg/mL的药物水溶液依然保持澄清，至少保持
4小时不析出）
[6]
还可利用核糖核苷二磷酸还原酶设计紫杉醇前药，
以提高紫杉醇亲水性。
该酶与核苷酸增多有关，它通
过将核苷酸2'
-OH替
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