红景天苷及其类似物合成研究进展*

陈 辉，崔 颖，2，李灵芝，2

(1．武警医学院，天津 300162； 2．天津市职业与环境危害生物标志物重点实验室，天津 300162)

红景天苷(Salidroside)为景天科植物红景天的主要有效成分，临床研究结果表明，其具有抗缺氧、抗疲劳、抗微波辐射、抗寒冷作用、抗衰老、活血化瘀、抗病毒、抗肿瘤、抗炎、兴奋中枢神经和调节内分泌等药理作用，尤其在军事、航天、运动及保健医学上具重要应用价值，是一种极具开发前景的环境适应化合物。

从20世纪70年代至今，药物及有机化学工作者在红景天苷的合成及其结构改造方面做了大量的工作，主要有以下几个方面。

1 化学方法合成红景天苷及其类似物

1.1酪醇的直接糖苷化 1969年A T Troshenko[1]等首先合成了红景天苷及其类似物，其以对羟基苯乙醇为原料，分别与葡萄糖苷、乳糖苷和阿拉伯糖苷结合，之后脱乙酰得到相应的产物。1976年Lalonda等较详细地报道了其合成方法，见图1。

图1 以酪醇为原料合成红景天苷及其类似物

1987年纪淑芳等[2]以2-(对氨基苯基)乙醇制得酪醇，用过量的酪醇与溴代四乙酰葡萄糖成苷后不经分离中间体直接脱乙酰基制备了红景天苷。K Endo等[3]也以类似的方法合成了红景天苷。1998年宋丹青[4]等在前者合成方法的基础上，改进了反应条件，通过分批加入碳酸银同时降低反应温度，使收率由原来的40%提高到87.9% 。未反应原料酪醇的回收率为25%，见图2。

许大艳等[5]也以对氨基苯乙醇为原料，先经重氮化、水解制得对羟基苯乙醇，以氯苄保护酚羟基后，再与溴代四乙酰基葡萄糖成苷，最后催化氢化脱苄基得到红景天苷，见图3。此反应路线，原料易得，价格适中，路线简单，红景天苷的收率达到66%～70%。

图3 以对氨基苯乙醇为原料合成红景天苷

张俊等[6]首先合成溴代四乙酰葡萄糖和半乳糖，分别与肉桂醇、苄醇、苯乙醇、苯丙醇通过Koenigs-Knorr法缩合成苷，脱乙酰基得到目标化合物，经柱层析纯化产率为56%～72%，见图4。通过小鼠力竭游泳实验考查化合物抗疲劳活性，研究结果表明苯环上侧链对于抗疲劳活性的影响，短链优于长链，饱和键优于不饱和键；在同一系列两个化合物中，半乳糖苷优于葡萄糖。该系列类似物的抗疲劳活性均弱于红景天苷，可能与不含酚羟基有关。

图4 以各种多碳醇为原料合成红景天苷及其类似物

1.2经过酚羟基保护的酪醇的糖苷化反应合成 李国青等[7]以对羟基苯乙酸乙酯为原料，先将酚羟基进行苄基保护，之后用四氢锂铝还原得酪醇，进而与过量的溴代四乙酰葡萄糖反应，在甲醇中用甲醇钠脱乙酰基，再经催化氢化脱苄基制得红景天苷，见图5，产率为56.3%。

图5 以对羟基苯乙酸乙酯为原料合成红景天苷

张三奇等[8]以对溴苯酚为原料，以丙酮为溶剂在碳酸钾存在下用烯丙基保护酚羟基，制备4-烯丙氧基溴苯，进而制得2-(4-烯丙氧苯基) 乙醇(2)，(2)与溴代乙酰糖成苷并脱乙酰基，采用氯化钯/氯化亚铜脱除烯丙基制备得红景天苷，见图6。在最后烯丙基脱除过程中作者以四氢呋喃或甲醇代替二甲基甲酰胺作为溶剂，方便了后处理。

图6 以对溴苯酚为原料合成红景天苷

张莲姬[9]等以对羟基苯乙酸为原料，首先将酚羟基进行苄基保护合成2-(4-苄氧基)苯基乙醇、之后将羧基酯化进而还原成醇、糖苷化、脱保护等步骤合成了红景天苷，见图7。其中苄基保护的酪醇和溴代四乙酰葡萄糖缩合反应后可不经精制直接脱除乙酰基，简化了实验操作。

图7 以对羟基苯乙酸为原料合成红景天苷

邓梅[10]等同样以对羟基苯乙酸为原料合成了红景天苷及其类似物，见图8，其首先对酚基进行乙酰化保护，之后用NaBH4/I2将羧基还原为羟基，分别与溴代四乙酰葡萄糖和溴代四乙酰半乳糖缩合，同时脱去乙酰基，分别以63%、67% 的总产率合成得到了红景天苷及其类似物，与前者相比缩短了反应步骤。

图8 以对羟基苯乙酸为原料合成红景天苷及其类似物

惠永正等[11]以四乙酰基-α-D-葡萄糖基三氯乙酰亚胺酯作为糖苷化试剂，在催化量的路易斯酸催化下与2-(4-乙酰氧基)苯乙醇进行糖苷化反应，然后脱去保护基得到了红景天苷，见图9。

图9 以四乙酰基-α-D-葡萄糖基三氯乙酰亚胺酯为糖苷化试剂合成红景天苷

郭益冰等[12]以廉价易得的葡萄糖、半乳糖为原料制得溴代四乙酰葡萄糖和半乳糖，分别与苯甲醇、苯乙醇衍生物结合合成了14个红景天苷类似物，见图10。整条路线包括糖羟基乙酰化保护、端基碳溴代、糖苷键的形成、脱乙酰化及脱苄基。王海波等[13]同样合成了红景天半乳糖苷类似物并测试其对柯萨奇B3病毒感染体外、体内模型的抑制作用。研究结果表明：红景天苷和红景天半乳糖苷类似物对柯萨奇B3病毒有较强的抑制作用，效果优于阳性对照药利巴韦林。

图10 取代苯甲醇、苯乙醇为原料合成一系列红景天苷类似物

石天尧等[14]以酪醇为原料，在氢氧化钠碱性条件下，以异丙醇为溶剂，用乙酸酐将酚羟基乙酰化合成1，再与溴代四乙酰半乳糖成苷，脱去乙酰基，合成红景天苷的半乳糖类似物2，见图11，经研究发现半乳糖类似物对心脏的保护作用优于红景天苷。

图11 以酪醇为原料合成红景天苷类似物

1.3其他方法合成红景天苷及其类似物 除上述两种方法外，蔡溱等[15]通过改变苯环上取代基种类及其位置和糖的种类，合成了1-(4-羟基)苯乙基-β-D-吡喃葡萄糖苷(红景天苷)、1-(3-羟基)苯乙基-β-D-吡喃葡萄糖苷、1-苯甲基-β-D-吡喃葡萄糖苷、1-苯丙基-β-D-吡喃葡萄糖苷、1-(2-羟基)苯甲基-β-D-吡喃葡萄糖苷和1-(4-羟基)苯乙基-β-D-吡喃半乳糖苷并测试其体外清除自由基活性，结果发现苯环上羟基取代基的位置可以影响化合物的清除自由基活性，羟基在3位上的化合物的作用强于4位上的化合物；苯环上碳链的长短对化合物的清除自由基的能力也有一定的影响，短链(甲基)优于长链(丙基)；糖基为半乳糖时作用最强，葡萄糖与甘露糖时作用相近。

郝丹辉等[16]根据红景天苷的结构通过计算建模构建出6种衍生物，通过计算分析了红景天苷的几何构型、电荷分布等，以及酚羟基的有无、位置及侧链碳链长短对红景天苷抗氧化活性的影响，结果表明：酚羟基是红景天苷分子的抗氧化活性中心，并且酚羟基的位置会影响红景天苷的抗氧化活性，酚羟基在3位对红景天苷的抗氧化活性影响不大，在2位则会使之降低；碳链长短对红景天苷的抗氧化活性基本无影响，这与蔡溱等的研究结果有一定矛盾，尚需深入研究。

由于红景天苷易被糖苷水解酶水解，而有文献报道将糖氧苷化合物改造为糖碳苷化合物不仅可以提高稳定性，还可以提高其生物活性，彭涛等[17]将其糖氧苷键改造为糖碳苷键，同时改变苯环上的取代基合成了一系列化合物，见图12。将化合物3与取代苯甲醛缩合、还原合成关键中间体4，4不经分离直接于乙酸溶液中脱去葡萄糖4，6位的苄基保护基即得目标化合物2a-2j 10个红景天苷的糖碳苷类似物，通过体外心肌细胞的缺氧-复氧损伤模型评价其心肌保护活性，结果表明，大多数化合物对缺氧-复氧损伤心肌具有明显的保护作用，其中2 c、2 e、2 g、2 h和2i 5个化合物的活性强于红景天苷，并呈剂量依赖关系。

图12 以取代苯甲醛为原料合成红景天苷糖碳苷类似物

2 生物法合成红景天苷及其类似物

2.1组织培养合成红景天苷 Wu 等[18]用致密愈伤组织体系进行了红景天苷高产出率培养条件的研究。确定了生成高产出率红景天苷的最佳条件，红景天苷最高收获率可达到干重57.72 mg/g, 为野生植株的5到10倍。

2.2细胞培养合成红景天苷 许建峰等[19-21]分别以高山红景天根、茎、叶及种子萌发的子叶为外植体诱导出5种愈伤组织, 通过悬浮细胞培养和添加外源酪醇使单位质量红景天细胞(干重)中红景天苷的含量达到516 μmol/g。系统地研究了高山红景天细胞悬浮培养的动力学规律及过程调控，从而建立了细胞悬浮生长和营养成分摄取的动力学模型及其剂量关系。

由于培养细胞中葡萄糖转移酶的活性易受细胞生长阶段及环境因素影响，培养液中积累的酪醇并未有效地转化为产物红景天苷。因此，利用植物细胞培养进行生物转化生产红景天苷存在一定的局限性。

2.3由β-葡萄糖苷酶合成红景天苷 王梦亮等[22-24]从红景天根系土壤中筛选出了5个菌株，通过比较5个菌株合成红景天苷的能力，确定为米曲霉为合成红景天苷的出发菌株。作者利用海藻酸钠和壳聚糖固定β-葡萄糖苷酶，以D-葡萄糖和酪醇为底物，探讨了非水相反应体系、底物浓度、反应时间、细胞浓度和pH对β-葡萄糖苷酶催化酪醇和D-葡萄糖合成红景天苷的影响。

近年来不少文献报道利用植物种子中提取的β-葡萄糖苷酶成功合成了红景天苷。Tong等[25]首先利用从苹果种子粗粉中提取的β-葡萄糖苷酶在二氧六环和水混合体系中催化酪醇和D-葡萄糖合成了红景天苷，收率为15.8%。Katsumi等[26]同样利用从杏仁中提取的β-葡萄糖苷酶，在pH=5、30 ℃的磷酸盐缓冲液中催化21种取代醇和D-葡萄糖合成了一系列红景天苷类似物。Hiroyuki Akita等[27]从杏仁粗粉中提取的β-葡萄糖苷酶在叔丁醇-水混合系统中分别与7种不同的取代醇反应，合成了一系列红景天苷类似物，产率适中，在11%～22%之间

Lu等[28]同样利用从杏仁粗粉中提取的β-葡萄糖苷酶作为催化剂，合成了一系列烷基β-D-吡喃葡萄糖苷。并且在此基础上又测试了桃核粗粉、苹果种子粗粉、枇杷种子粗粉中β-葡萄糖苷酶的活性。结果表明，相对于杏仁粗粉，桃核粗粉和苹果种子粗粉中的糖苷酶，不仅表现出更高的活性，而且具有更广泛的应用性。Yu等[29]在Lu研究基础上，通过实验发现苹果种子粗粉中的β-葡萄糖苷酶具有更好的热稳定性，并且可以反复利用，具有一定的优越性。

3 结语

尽管化学合成红景天苷及其类似物技术已日趋成熟，但大多都需要进行选择性保护、活化或使用昂贵的金属催化剂，而生物合成具有反应条件温和，立体选择性高，反应过程简单，环境污染少等特点，在合成红景天苷方面显示了一定的优越性。但目前生物合成法还存在反应周期长、效价低的问题。因此，通过优化反应条件，缩短合成周期，提高红景天苷产率，并在此基础上合成活性更强，毒副作用小的新型红景天苷类似物具有重要意义。

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