基本信息
- 項目名稱：
- 紅豆杉中抗癌成分的綠色分離及結構修飾
- 小類：
- 生命科學
- 大類：
- 自然科學類學術論文
- 簡介：
- 本項目以紅豆杉枝葉為原料，對紫杉醇及其它三種紫杉烷的提取、分離及結構修飾進行了研究。利用樹脂層析法對四種物質進行了高效快速的分離。并將其他三種紫杉烷轉化成為抗癌藥物紫杉醇或多西紫杉醇。所得結論如下：確立了四種物質的檢測、提取、樹脂層析以及純化條件，并將純化后的其他三種紫杉烷進行結構修飾，使之轉化成紫杉醇或多西紫杉醇。本項目易操作，成本低廉，產(chǎn)物收率高且綠色環(huán)保，能解決抗癌藥物的部分臨床需求。
- 詳細介紹：
- 本項目以東北紅豆杉枝葉為原料，對抗癌藥物紫杉醇及其它三種重要的紫杉烷類化合物——10-脫乙酰基巴卡亭III、7-木糖基-10-去乙酰基紫杉醇和三尖杉寧堿的提取、分離、純化工藝進行了研究。在分離過程中，采用了新型樹脂層析法對四種物質進行了高效快速的分離。并將10-脫乙?；涂ㄍII、7-木糖基-10-去乙?；仙即己腿馍紝帀A通過化學手段進行了結構改造，合成了抗癌藥物紫杉醇和多西紫杉醇，并得出以下結論： 1、確立了用于四種紫杉烷類物質定性和定量檢測的HPLC條件：色譜柱Curosil-PFP 5μ（4.6 mm×250 mm），檢測波長234 nm，流速1 mL/min，進樣量10 μL，流動相為1-17 min乙腈-水（25/75），18-58 min乙腈-水（37/63）體系，柱溫保持為35℃。結果表明，在此色譜條件下對四種紫杉烷類物質進行檢測，精密度高，重現(xiàn)性好，準確度高，適用于紅豆杉及其他制劑中四種紫杉烷類化合物的質量分析檢驗。 2、確立了東北紅豆杉枝葉中四種紫杉烷類化合物的最佳提取工藝參數(shù)：提取方法為超聲提??；提取溶劑為80%乙醇溶液；提取固液比為1：30；提取時間為30min；提取次數(shù)為3次。 3、確立了一種簡單、成本低廉的循環(huán)分離與富集四種紫杉烷類化合物的樹脂層析法：分別用30%、45%及60%的乙醇溶液進行梯度洗脫，所用體積分別為：20 BV、30 BV、10 BV；流速為6 BV/h；經(jīng)過樹脂層析法分離得到的10-去乙?；涂ㄍII、7-木糖基-10-去乙酰基紫杉醇、三尖杉寧堿和紫杉醇的含量分別為5.12%，6.23%，15.97%和3.85%，分別是傳統(tǒng)樹脂分離方法所得各物質含量的13.54倍、12.19倍、10.41倍和20.48倍。四種化合物的回收率分別為94.96%、77.32%、88.09%和95.25%。 4、確立了利用正相硅膠柱層析純化10-去乙酰基巴卡亭III和7-木糖基-10-去乙?；仙即嫉姆椒?；以及先經(jīng)正相硅膠柱層析，后經(jīng)反相硅膠柱層析純化紫杉醇及三尖衫寧堿的方法。正相層析填料為300~400目硅膠；洗脫劑為乙酸乙酯：石油醚=3：2（V/V）；反相層析填料為ODS(C18)，洗脫劑為35%乙睛-水溶液。經(jīng)過純化后，10-去乙酰基巴卡亭III、7-木糖基-10-去乙?；仙即?、三尖杉寧堿和紫杉醇的純度分別為90%，94%，93%和91%，收率分別為 86.74%，85.12%，72.72%和43.02%。 5、以純化后三種紫杉烷類物質為底物，利用對活潑羥基的保護、與側鏈的酯化縮合、肼解、氧化以及脫保護和乙酰化等手段，將抗癌活性較差的紫杉烷類物質轉化成了紫杉醇或多西紫杉醇。并對合成得到的物質利用1H-NMR，13C-NMR等手段進行了結構鑒定。綜上，本項目充分利用了植物資源，提高了工藝附加值。為紫杉烷的產(chǎn)業(yè)化提供了強有力的技術支持和保障。項目采用的樹脂層析-結構修飾技術可推廣至植物活性成份研究的諸多領域，為其提供理論基礎和積極的示范作用。
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作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 本項目利用樹脂柱層析技術對紅豆杉中紫杉醇等四種紫杉烷進行綠色高效分離，并采用結構修飾將傳統(tǒng)工藝中被廢棄的其他三種紫杉烷轉化為抗癌藥物紫杉醇或多西紫杉醇，增加了資源利用率。內容包括：利用樹脂層析法對紅豆杉粗提物中包括紫杉醇在內的四種紫杉烷類化合物進行快速高效的分離；采用正相-反相硅膠柱層析技術對四種紫杉烷進行進一步的純化；將其它三種紫杉烷類物質通過系列結構修飾合成多西紫杉醇或紫杉醇。
科學性、先進性及獨特之處
- 本項目采用的樹脂層析法根據(jù)紫杉烷類物質在樹脂上選擇性吸附力的不同，通過多次的吸附與解吸附達到分離目的，具有易操作效率高和周期短等優(yōu)勢。同時，該技術以綠色環(huán)保的乙醇-水為洗脫溶劑，避免使用有毒易殘留的有機溶劑。該方法獲得的四種產(chǎn)品純度為傳統(tǒng)方法的10.4-20.5倍。另外，分離所得三種紫杉烷采用系列結構修飾，最終轉化為抗癌物質紫杉醇或多西紫杉醇，大大避免了生物資源的浪費，有效提高了資源利用率。
應用價值和現(xiàn)實意義
- 本項目充分利用了植物資源，提高了工藝附加值。為紫杉烷的產(chǎn)業(yè)化提供了強有力的技術支持和保障，將對我國林產(chǎn)加工產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展和林業(yè)生物產(chǎn)業(yè)結構的合理升級起到積極的推動作用。與此同時，為更多癌癥患者帶來了福音。有著顯著的經(jīng)濟效益、社會效益和生態(tài)效益。而且項目采用的樹脂層析-結構修飾技術可推廣至植物活性成分研究的諸多領域，為其提供理論基礎和積極的示范作用。
學術論文摘要
- 本項目以紅豆杉枝葉為原料，對紫杉醇及其它三種紫杉烷(10-DABIII、7-xyl-10-DAT和三尖杉寧堿)的提取、分離及結構修飾進行了研究。利用樹脂層析法對四種物質進行了高效快速的分離。將其他三種紫杉烷轉化成為了抗癌藥物紫杉醇或多西紫杉醇。所得結論如下：確立了四種物質的檢測、提取、樹脂層析以及純化條件，并將純化后的其他三種紫杉烷利用羥基保護、酯化縮合、肼解、脫保護和乙?；仁侄危D化成抗癌藥物紫杉醇或多西紫杉醇。本項目易操作，成本低廉，產(chǎn)物收率高且綠色環(huán)保，有效解決了抗癌藥物的臨床需求。
獲獎情況
- 1.發(fā)表于沈陽化工大學學報2011年第25卷第1期 2.已投稿至2nd Nano Today Conference,2011, Hawaii, USA 學術摘要一篇 3.已投稿至中國化工信息學術論文一篇 4.已申請專利：一種分離紫杉醇及相關紫杉烷類物質方法 （申請?zhí)枺?01110167134.9）
鑒定結果
- 無
參考文獻
- Wani MC, Taylor HL, Wall ME. J. Am. Chem. Soc, 1971, 93(9):2325 Nicholas HO., David JK. J. Nat. Prod, 2004, 67:129 盧立瓊, 戴純輝. 浙江中醫(yī)雜志, 2010, 45(10):772 闞常榕, 崔炯謨, 曹家慶.中草藥, 2010, 41(11):1785
同類課題研究水平概述
- 目前，在紫杉醇及其它紫杉烷類化合物的提取分離、半合成研究中，研究最多的是從紅豆杉植物中提取和分離紫杉醇。而對其它紫杉烷類化合物只進行了結構鑒定，并未進行深入研究。其中，提取方法報道的最多，幾乎所有的提取方法均被用于紫杉烷的提取研究中，包括溶劑冷浸法，熱回流法、索氏提取法等傳統(tǒng)方法，以及后出現(xiàn)的超聲提取法、微波提取法、超臨界流體提取法和酶輔助提取法等先進方法。后出現(xiàn)的先進方法雖然具有效率高、時間短等諸多優(yōu)勢，但僅限于實驗室研究，難以實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。此外，對紫杉烷類化合物的分離方法主要集中在萃取、硅膠柱層析、固相萃取和樹脂吸附分離等幾個方面，但是這些方法分別具有分離選擇性差、使用有毒試劑、成本昂貴和分離效率低等制約性因素。 在紫杉醇的研究領域中，美國最早發(fā)現(xiàn)并分離得到紫杉醇，對紫杉烷類化合物的研究起步最早，工藝和理論水平較為領先。對該類產(chǎn)品的推廣使用普及率較高。無論是在提取分離方面、化學合成方面還是在抗癌活性方面，美國無疑是研究最早、最深入的國家。在1994年，美國科學家R. A. Holton和K. C.Nicolaou幾乎同時宣布成功地合成了紫杉醇。然而，由于全合成步驟多、收率低、成本高等諸多限制因素，難以實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，沒有從根本上解決紫杉醇臨床藥源的問題。 我國擁有接近世界50%以上的紅豆杉資源儲量，從全球范圍看，雖然紅豆杉在美國、加拿大、法國、印度及中國都有分布，但亞洲的紅豆杉儲量最多。其中，在全球的11個品種中中國就有5種。雖然我國的紅豆杉資源豐富，但對紫杉醇的規(guī)摸性提取發(fā)展較晚，直到90年代才開始。而且主要是為發(fā)達國家的臨床用紫杉醇提供原料藥，工藝水平薄弱，理論尚不完善。在實際應用中，生產(chǎn)規(guī)模小，市場普及率低。對資源利用造成了很嚴重的浪費、難以實現(xiàn)最大附加值。因此，從大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)和市場推廣應用的現(xiàn)實角度長遠考慮，生產(chǎn)工藝的環(huán)保化、低成本化與資源的合理利用顯得尤為重要。 總之，目前世界范圍內對紫杉醇的需求仍是供不應求的，而臨床用紫杉醇主要是通過植物提取和化學半合成而來。因此，對紫杉醇的提取分離、以及將其它在紅豆杉中含量較大的紫杉醇類似物轉化成為紫杉醇或者多西紫杉醇進行深入研究，不僅可以提高我國紫杉醇的發(fā)展步伐，增加農民收入，而且可以從很大程度上，為臨床提供紫杉醇用藥，為更多癌癥患者解決藥源缺少的問題。
