常山碱提取及其衍生物化学合成研究进展

郭志廷，王　玲，梁剑平

（中国农业科学院兰州畜牧与兽药研究所，农业部兽用药物创制重点实验室，甘肃省新兽药工程重点实验室，甘肃兰州730050）

常山碱提取及其衍生物化学合成研究进展

郭志廷，王玲，梁剑平

（中国农业科学院兰州畜牧与兽药研究所，农业部兽用药物创制重点实验室，甘肃省新兽药工程重点实验室，甘肃兰州730050）

本文对中药常山碱的提取工艺及其衍生物的化学合成进行综述，旨在为今后常山碱及其衍生物的生物学活性研究和新药研发奠定基础。

常山碱；衍生物；提取；化学合成

鸡球虫病是一种全球流行、无季节性、高发病率和高死亡率的肠道寄生性原虫病［1］。目前，本病主要依靠化学药物进行防治，随着化药耐药性和药物残留的日趋严重，迫切需要研发安全高效、绿色环保的新型抗球虫药物。研究表明，常山碱是常山中的有效抗球虫成分，以常山碱为先导化合物，化学家合成出一系列高效抗球虫衍生物，如常山酮［2-4］。常山碱是一种新型的ATP依赖性抑制剂，其同时占据两个不同的底物结合位点，这种双位模靶标结构增加了底物的定向捕获能力，常山碱这种定向捕获作用可能也适用于人类其他tRNA合成酶。这一重大发现揭示了常山碱及其衍生物发挥抗球虫、抗疟疾等生物学功效的可能作用机理，试验结果于2013年在Nature上发表［5］。本文综述了常山碱的提取工艺和相关衍生物的化学合成，旨在为今后常山碱防治鸡球虫病和相关生物学活性的研究奠定基础。

1　常山碱提取工艺

常山碱的提取主要是回流提取，所用溶剂为甲醇、乙醇、氯仿等。常山药材10kg，粉碎后用70%乙醇加热回流3次，每次3h，过滤，合并滤液，回收溶剂至无醇味，水液用浓氨水调pH值至10，三氯甲烷萃取，回收三氯甲烷得浸膏106.5g；经硅胶柱色谱，三氯甲烷-甲醇梯度洗脱得到5个部分。再经硅胶、凝胶柱色谱反复分离纯化，得到5个化合物，其中化合物1和2分别是常山碱甲和乙［6］。海州常山叶10kg，用95%乙醇回流提取2次，每次2h，滤过，减压回收乙醇得浸膏1100g，用温热的10%乙醇-水溶解浸膏，分别用石油醚、乙酸乙酯、正丁醇萃取和梯度洗脱，得9个化合物，其中化合物1和2分别是常山碱甲和乙［7］。

随着现代提取分离技术的推广和相关提取设备的出现，超声波提取成为可能。用常山植物的烘干青叶或常山根粉末200g加入水20－40升，用浓盐酸调整pH值1.5－2.0，回流3h然后过滤，残渣再用同法提取2次，合并滤液真空浓缩至1升，调整pH值8.5，用硫酸铵饱和然后用5升丙酮提取3次，丙酮液用真空浓缩，残留水溶液用氯化钠饱和，调整pH值8.5，然后用氯仿提取用硫酸中和，用含有20%五氧化磷溶液沉淀，沉淀溶于丙酮水溶液内（1：1），在低温（2℃）及pH值10.5用氢氧化钡分解，继用真空浓缩加氯化钠饱和用氯仿提取，得到常山碱。或者常山2kg与含有加入160毫升浓盐酸的甲醇16升回流8小时，残渣用同法再提取一次，合并滤液用真空蒸馏除去溶剂，残留物用500毫升水提取，调整pH为1，用氯仿冲洗，用氯化钠饱和所得酸性液，调整pH值为8.5再用氯仿提取，得到常山碱［8］。

采用稀盐酸溶剂和超声提取的组合方法从中药常山中分离常山碱，用紫外-可见分光光度计测定常山碱含量；以浸膏重量和常山碱含量作为评价指标，应用正交设计法考察提取温度、料液比和提取时间三个因素对常山碱提取率的影响。结果表明，常山碱超声提取最佳工艺∶提取温度50℃，料液比1∶5，提取时间1h；在此条件下，浸膏重量为0.513g，其中常山碱含量为0.453%，同比常山饮片中常山碱含量提高了40倍以上；三个因素对常山碱提取率的影响∶提取温度＞料液比＞提取时间。说明常山碱采用超声提取工艺切实可行，具有省时、操作简便和提取率高等优点［9］。

另外，还有将稀盐酸和乙醇组合的提取方法。新鲜常山叶干燥后（12kg），在室温下用85%乙醇提取，提取物真空浓缩，浓缩液用2%盐酸酸化、过滤、然后用氯仿萃取3次。回收氯仿，剩余水液用50%氨水碱化，再用氯仿提取3次，合并萃取液，回收氯仿，减压蒸干。得到黄色干浸膏，48.68 g。浸膏用一系列的乙醇和氯仿混合液梯度洗脱，得到常山碱乙和常山碱甲分别为7.24g和40mg。

2　衍生物化学合成

由于常山碱具有高效抗球虫活性，引起化学家的广泛兴趣，新的合成路线不断被报道。由简便的原料和优化的合成路线来获得高收率的产物，对工业化生产具有重要意义。目前常山碱合成重点主要在如何高效构建哌啶环上，采用邻氨基苯甲酸与甲酰胺缩合法得到了常山碱A片段4 （3H）喹唑啉酮，收率73.0%。以3-羟基吡啶为原料，经过胺基保护、烯丙基化、还原、保护基替换、Claisen重排得到N-Cbz-2-烯丙基-3-哌啶酮，然后经还原、溴化得到了常山碱B片段N-Cbz-2-溴甲基-3，2-b］哌啶并呋喃中间体，总收率22.5%。另有学者通过模拟常山碱的结构，设计并合成2个新的N-（2-氨基苯基）-2-喹唑啉酮乙酰胺盐酸盐类抗球虫化合物，新的目标物具有合成路线简单、产率高、原料易得等优点［16］。

法国Roussel-Uclaf公司于上世纪70年代通过对常山碱结构进行改造，开发生产出一个广谱高效抗鸡球虫病药物常山酮，具有抗鸡球虫效果好，耐药性小等特点。然而，常山酮由于其合成路线比较复杂，导致其生产成本高，价格昂贵，使其应用受到了很大限制。通过对常山碱结构进行改造，合成出8个含甲氧基的新的常山碱类似物，并通过生物活性实验证实其具有很好的抗鸡球虫活性。另有文献报道，常山碱的抗虫活性，主要是由于分子中的羰基与六氢吡啶环上的羟基容易与疟原虫内微量金属形成鳌合物的结果，因此，模拟常山碱结构，保留了其分子结构中的喹唑啉酮和六氢吡啶环上的羟基，合成了9个新的常山碱类似物，本方法具有合成路线短，生产成本较低的优点，所得化合物具有进一步开发成为新型抗球虫药物的可能。

3　小结

目前，国内外关于常山碱提取及其衍生物化学合成绝大多数近停留在实验室阶段。今后为了常山碱及其衍生物的生物学活性研究和新药研发之需要，笔者建议∶以常山碱甲和乙为先导化合物，合成活性更高、毒性更低的新型抗球虫、抗疟疾化合物；将常山碱研制成新型的抗球虫药物，用于防治鸡球虫病；开展常山碱及其衍生物相关生物学活性作用机理的研究，对于新药研发和指导临床用药意义重大。

［1］林雨鑫，孙明明，戴国俊，等.鸡抗球虫病的研究进展［J］.中国畜牧兽医，2014，41（8）∶210-213.

［2］周新锐，田志英，古少鹏，等.中草药在鸡球虫病中的应用研究进展［J］.中兽医学杂志，2010，1：54－57.

［3］林青，李林海，周宏超，等.中药复方制剂预防鸡巨型艾美耳球虫感染的效果观察［J］.中国兽医学报，2011，31（2）∶194-197.

［4］KirandeepKaur，MeenakshiJain，TarandeepKaur，etal. Antimalarialsfromnature［J］.Bioorganic&Medicinal Chemistry，2009，17∶3229－3256.

［5］HuihaoZhou，LitaoSun，Xiang-LeiYang，etal. ATP-DirectedCaptureofBioactiveHerbal-Based MedicineonHumantRNASynthetase［J］.Nature，2013，494（7435）：121－124.

［6］张雅，李春，雷国莲.常山化学成分研究［J］.中国实验方剂学杂志，2010，16（5）∶40－41.

［7］胡海军，刘青，杨颖博，等.海州常山叶化学成分研究［J］.2014，37（9）：1591－1594.

［8］见百熙.抗疟剂常山碱的提取与合成［J］.1953，5∶202－203.

［9］郭志廷，李春，梁剑平，等.中药常山中常山碱超声提取工艺研究［J］.动物医学进展，2014，35（11）∶53－55.

S859.7

B

1003-8655（2016）04-0092-02

2016-02-23

∶中央级公益性科研院所专项资金项目（1610322011004）和横向委托项目（2015－007）

∶郭志廷（1979－），内蒙古人，助理研究员，硕士，主要从事中药免疫学和药理学研究。