陳 輝，崔 穎，2，李靈芝，2

(1．武警醫(yī)學(xué)院，天津 300162； 2．天津市職業(yè)與環(huán)境危害生物標(biāo)志物重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300162)

紅景天苷(Salidroside)為景天科植物紅景天的主要有效成分，臨床研究結(jié)果表明，其具有抗缺氧、抗疲勞、抗微波輻射、抗寒冷作用、抗衰老、活血化瘀、抗病毒、抗腫瘤、抗炎、興奮中樞神經(jīng)和調(diào)節(jié)內(nèi)分泌等藥理作用，尤其在軍事、航天、運(yùn)動(dòng)及保健醫(yī)學(xué)上具重要應(yīng)用價(jià)值，是一種極具開發(fā)前景的環(huán)境適應(yīng)化合物。

從20世紀(jì)70年代至今，藥物及有機(jī)化學(xué)工作者在紅景天苷的合成及其結(jié)構(gòu)改造方面做了大量的工作，主要有以下幾個(gè)方面。

1 化學(xué)方法合成紅景天苷及其類似物

1.1酪醇的直接糖苷化 1969年A T Troshenko[1]等首先合成了紅景天苷及其類似物，其以對羥基苯乙醇為原料，分別與葡萄糖苷、乳糖苷和阿拉伯糖苷結(jié)合，之后脫乙酰得到相應(yīng)的產(chǎn)物。1976年Lalonda等較詳細(xì)地報(bào)道了其合成方法，見圖1。

圖1 以酪醇為原料合成紅景天苷及其類似物

1987年紀(jì)淑芳等[2]以2-(對氨基苯基)乙醇制得酪醇，用過量的酪醇與溴代四乙酰葡萄糖成苷后不經(jīng)分離中間體直接脫乙?；苽淞思t景天苷。K Endo等[3]也以類似的方法合成了紅景天苷。1998年宋丹青[4]等在前者合成方法的基礎(chǔ)上，改進(jìn)了反應(yīng)條件，通過分批加入碳酸銀同時(shí)降低反應(yīng)溫度，使收率由原來的40%提高到87.9% 。未反應(yīng)原料酪醇的回收率為25%，見圖2。

許大艷等[5]也以對氨基苯乙醇為原料，先經(jīng)重氮化、水解制得對羥基苯乙醇，以氯芐保護(hù)酚羥基后，再與溴代四乙酰基葡萄糖成苷，最后催化氫化脫芐基得到紅景天苷，見圖3。此反應(yīng)路線，原料易得，價(jià)格適中，路線簡單，紅景天苷的收率達(dá)到66%～70%。

圖3 以對氨基苯乙醇為原料合成紅景天苷

張俊等[6]首先合成溴代四乙酰葡萄糖和半乳糖，分別與肉桂醇、芐醇、苯乙醇、苯丙醇通過Koenigs-Knorr法縮合成苷，脫乙?；玫侥繕?biāo)化合物，經(jīng)柱層析純化產(chǎn)率為56%～72%，見圖4。通過小鼠力竭游泳實(shí)驗(yàn)考查化合物抗疲勞活性，研究結(jié)果表明苯環(huán)上側(cè)鏈對于抗疲勞活性的影響，短鏈優(yōu)于長鏈，飽和鍵優(yōu)于不飽和鍵；在同一系列兩個(gè)化合物中，半乳糖苷優(yōu)于葡萄糖。該系列類似物的抗疲勞活性均弱于紅景天苷，可能與不含酚羥基有關(guān)。

圖4 以各種多碳醇為原料合成紅景天苷及其類似物

1.2經(jīng)過酚羥基保護(hù)的酪醇的糖苷化反應(yīng)合成 李國青等[7]以對羥基苯乙酸乙酯為原料，先將酚羥基進(jìn)行芐基保護(hù)，之后用四氫鋰鋁還原得酪醇，進(jìn)而與過量的溴代四乙酰葡萄糖反應(yīng)，在甲醇中用甲醇鈉脫乙?；?，再經(jīng)催化氫化脫芐基制得紅景天苷，見圖5，產(chǎn)率為56.3%。

圖5 以對羥基苯乙酸乙酯為原料合成紅景天苷

張三奇等[8]以對溴苯酚為原料，以丙酮為溶劑在碳酸鉀存在下用烯丙基保護(hù)酚羥基，制備4-烯丙氧基溴苯，進(jìn)而制得2-(4-烯丙氧苯基) 乙醇(2)，(2)與溴代乙酰糖成苷并脫乙?；?，采用氯化鈀/氯化亞銅脫除烯丙基制備得紅景天苷，見圖6。在最后烯丙基脫除過程中作者以四氫呋喃或甲醇代替二甲基甲酰胺作為溶劑，方便了后處理。

圖6 以對溴苯酚為原料合成紅景天苷

張蓮姬[9]等以對羥基苯乙酸為原料，首先將酚羥基進(jìn)行芐基保護(hù)合成2-(4-芐氧基)苯基乙醇、之后將羧基酯化進(jìn)而還原成醇、糖苷化、脫保護(hù)等步驟合成了紅景天苷，見圖7。其中芐基保護(hù)的酪醇和溴代四乙酰葡萄糖縮合反應(yīng)后可不經(jīng)精制直接脫除乙?；喕藢?shí)驗(yàn)操作。

圖7 以對羥基苯乙酸為原料合成紅景天苷

鄧梅[10]等同樣以對羥基苯乙酸為原料合成了紅景天苷及其類似物，見圖8，其首先對酚基進(jìn)行乙?；Ｗo(hù)，之后用NaBH4/I2將羧基還原為羥基，分別與溴代四乙酰葡萄糖和溴代四乙酰半乳糖縮合，同時(shí)脫去乙?；?，分別以63%、67% 的總產(chǎn)率合成得到了紅景天苷及其類似物，與前者相比縮短了反應(yīng)步驟。

圖8 以對羥基苯乙酸為原料合成紅景天苷及其類似物

惠永正等[11]以四乙?；?α-D-葡萄糖基三氯乙酰亞胺酯作為糖苷化試劑，在催化量的路易斯酸催化下與2-(4-乙酰氧基)苯乙醇進(jìn)行糖苷化反應(yīng)，然后脫去保護(hù)基得到了紅景天苷，見圖9。

圖9 以四乙?；?α-D-葡萄糖基三氯乙酰亞胺酯為糖苷化試劑合成紅景天苷

郭益冰等[12]以廉價(jià)易得的葡萄糖、半乳糖為原料制得溴代四乙酰葡萄糖和半乳糖，分別與苯甲醇、苯乙醇衍生物結(jié)合合成了14個(gè)紅景天苷類似物，見圖10。整條路線包括糖羥基乙?；Ｗo(hù)、端基碳溴代、糖苷鍵的形成、脫乙酰化及脫芐基。王海波等[13]同樣合成了紅景天半乳糖苷類似物并測試其對柯薩奇B3病毒感染體外、體內(nèi)模型的抑制作用。研究結(jié)果表明：紅景天苷和紅景天半乳糖苷類似物對柯薩奇B3病毒有較強(qiáng)的抑制作用，效果優(yōu)于陽性對照藥利巴韋林。

圖10 取代苯甲醇、苯乙醇為原料合成一系列紅景天苷類似物

石天堯等[14]以酪醇為原料，在氫氧化鈉堿性條件下，以異丙醇為溶劑，用乙酸酐將酚羥基乙?；铣?，再與溴代四乙酰半乳糖成苷，脫去乙酰基，合成紅景天苷的半乳糖類似物2，見圖11，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)半乳糖類似物對心臟的保護(hù)作用優(yōu)于紅景天苷。

圖11 以酪醇為原料合成紅景天苷類似物

1.3其他方法合成紅景天苷及其類似物 除上述兩種方法外，蔡溱等[15]通過改變苯環(huán)上取代基種類及其位置和糖的種類，合成了1-(4-羥基)苯乙基-β-D-吡喃葡萄糖苷(紅景天苷)、1-(3-羥基)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-羥基)苯甲基-β-D-吡喃葡萄糖苷和1-(4-羥基)苯乙基-β-D-吡喃半乳糖苷并測試其體外清除自由基活性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)苯環(huán)上羥基取代基的位置可以影響化合物的清除自由基活性，羥基在3位上的化合物的作用強(qiáng)于4位上的化合物；苯環(huán)上碳鏈的長短對化合物的清除自由基的能力也有一定的影響，短鏈(甲基)優(yōu)于長鏈(丙基)；糖基為半乳糖時(shí)作用最強(qiáng)，葡萄糖與甘露糖時(shí)作用相近。

郝丹輝等[16]根據(jù)紅景天苷的結(jié)構(gòu)通過計(jì)算建模構(gòu)建出6種衍生物，通過計(jì)算分析了紅景天苷的幾何構(gòu)型、電荷分布等，以及酚羥基的有無、位置及側(cè)鏈碳鏈長短對紅景天苷抗氧化活性的影響，結(jié)果表明：酚羥基是紅景天苷分子的抗氧化活性中心，并且酚羥基的位置會影響紅景天苷的抗氧化活性，酚羥基在3位對紅景天苷的抗氧化活性影響不大，在2位則會使之降低；碳鏈長短對紅景天苷的抗氧化活性基本無影響，這與蔡溱等的研究結(jié)果有一定矛盾，尚需深入研究。

由于紅景天苷易被糖苷水解酶水解，而有文獻(xiàn)報(bào)道將糖氧苷化合物改造為糖碳苷化合物不僅可以提高穩(wěn)定性，還可以提高其生物活性，彭濤等[17]將其糖氧苷鍵改造為糖碳苷鍵，同時(shí)改變苯環(huán)上的取代基合成了一系列化合物，見圖12。將化合物3與取代苯甲醛縮合、還原合成關(guān)鍵中間體4，4不經(jīng)分離直接于乙酸溶液中脫去葡萄糖4，6位的芐基保護(hù)基即得目標(biāo)化合物2a-2j 10個(gè)紅景天苷的糖碳苷類似物，通過體外心肌細(xì)胞的缺氧-復(fù)氧損傷模型評價(jià)其心肌保護(hù)活性，結(jié)果表明，大多數(shù)化合物對缺氧-復(fù)氧損傷心肌具有明顯的保護(hù)作用，其中2 c、2 e、2 g、2 h和2i 5個(gè)化合物的活性強(qiáng)于紅景天苷，并呈劑量依賴關(guān)系。

圖12 以取代苯甲醛為原料合成紅景天苷糖碳苷類似物

2 生物法合成紅景天苷及其類似物

2.1組織培養(yǎng)合成紅景天苷 Wu 等[18]用致密愈傷組織體系進(jìn)行了紅景天苷高產(chǎn)出率培養(yǎng)條件的研究。確定了生成高產(chǎn)出率紅景天苷的最佳條件，紅景天苷最高收獲率可達(dá)到干重57.72 mg/g, 為野生植株的5到10倍。

2.2細(xì)胞培養(yǎng)合成紅景天苷 許建峰等[19-21]分別以高山紅景天根、莖、葉及種子萌發(fā)的子葉為外植體誘導(dǎo)出5種愈傷組織, 通過懸浮細(xì)胞培養(yǎng)和添加外源酪醇使單位質(zhì)量紅景天細(xì)胞(干重)中紅景天苷的含量達(dá)到516 μmol/g。系統(tǒng)地研究了高山紅景天細(xì)胞懸浮培養(yǎng)的動(dòng)力學(xué)規(guī)律及過程調(diào)控，從而建立了細(xì)胞懸浮生長和營養(yǎng)成分?jǐn)z取的動(dòng)力學(xué)模型及其劑量關(guān)系。

由于培養(yǎng)細(xì)胞中葡萄糖轉(zhuǎn)移酶的活性易受細(xì)胞生長階段及環(huán)境因素影響，培養(yǎng)液中積累的酪醇并未有效地轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物紅景天苷。因此，利用植物細(xì)胞培養(yǎng)進(jìn)行生物轉(zhuǎn)化生產(chǎn)紅景天苷存在一定的局限性。

2.3由β-葡萄糖苷酶合成紅景天苷 王夢亮等[22-24]從紅景天根系土壤中篩選出了5個(gè)菌株，通過比較5個(gè)菌株合成紅景天苷的能力，確定為米曲霉為合成紅景天苷的出發(fā)菌株。作者利用海藻酸鈉和殼聚糖固定β-葡萄糖苷酶，以D-葡萄糖和酪醇為底物，探討了非水相反應(yīng)體系、底物濃度、反應(yīng)時(shí)間、細(xì)胞濃度和pH對β-葡萄糖苷酶催化酪醇和D-葡萄糖合成紅景天苷的影響。

近年來不少文獻(xiàn)報(bào)道利用植物種子中提取的β-葡萄糖苷酶成功合成了紅景天苷。Tong等[25]首先利用從蘋果種子粗粉中提取的β-葡萄糖苷酶在二氧六環(huán)和水混合體系中催化酪醇和D-葡萄糖合成了紅景天苷，收率為15.8%。Katsumi等[26]同樣利用從杏仁中提取的β-葡萄糖苷酶，在pH=5、30 ℃的磷酸鹽緩沖液中催化21種取代醇和D-葡萄糖合成了一系列紅景天苷類似物。Hiroyuki Akita等[27]從杏仁粗粉中提取的β-葡萄糖苷酶在叔丁醇-水混合系統(tǒng)中分別與7種不同的取代醇反應(yīng)，合成了一系列紅景天苷類似物，產(chǎn)率適中，在11%～22%之間

Lu等[28]同樣利用從杏仁粗粉中提取的β-葡萄糖苷酶作為催化劑，合成了一系列烷基β-D-吡喃葡萄糖苷。并且在此基礎(chǔ)上又測試了桃核粗粉、蘋果種子粗粉、枇杷種子粗粉中β-葡萄糖苷酶的活性。結(jié)果表明，相對于杏仁粗粉，桃核粗粉和蘋果種子粗粉中的糖苷酶，不僅表現(xiàn)出更高的活性，而且具有更廣泛的應(yīng)用性。Yu等[29]在Lu研究基礎(chǔ)上，通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)蘋果種子粗粉中的β-葡萄糖苷酶具有更好的熱穩(wěn)定性，并且可以反復(fù)利用，具有一定的優(yōu)越性。

3 結(jié)語

盡管化學(xué)合成紅景天苷及其類似物技術(shù)已日趨成熟，但大多都需要進(jìn)行選擇性保護(hù)、活化或使用昂貴的金屬催化劑，而生物合成具有反應(yīng)條件溫和，立體選擇性高，反應(yīng)過程簡單，環(huán)境污染少等特點(diǎn)，在合成紅景天苷方面顯示了一定的優(yōu)越性。但目前生物合成法還存在反應(yīng)周期長、效價(jià)低的問題。因此，通過優(yōu)化反應(yīng)條件，縮短合成周期，提高紅景天苷產(chǎn)率，并在此基礎(chǔ)上合成活性更強(qiáng)，毒副作用小的新型紅景天苷類似物具有重要意義。

1 Troshenko A T，Juodvirshis A M．Synthesis of glycosides of 2-(p-hydroxyphenyl)ethanol．Khim prir Soedin，1969，5(4)：256

2 紀(jì)淑芳，周亞青. 紅景天苷的合成.沈陽藥學(xué)院學(xué)報(bào)，1987，4(3)：199

3 Endo K，Seya K，Hikino H.Biogenesis-like transformation of salidroside to rengyol and its related cyc1ohexyletanoids.Tetrahedron，1989，45(12)：3673

4 宋丹青，甄濟(jì)生. 紅景天苷合成工藝的改進(jìn). 中國醫(yī)藥工業(yè)雜志，1998，29(10)：446

5 許大艷，劉大有. 紅景天苷的合成. 長春中醫(yī)藥大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，25(4)：614

6 張俊，吳振剛，王慶偉. 紅景天苷系列類似物的設(shè)計(jì)合成及抗疲勞活性初篩.第四軍醫(yī)大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，30(19)：1916

7 李國青，李展. 紅景天苷合成方法改進(jìn). 中國藥物化學(xué)雜志，1996，6(2)：136

8 張三奇，尚剛偉. 合成紅景天苷的新途徑. 中國藥物化學(xué)志, 1997，7(4)：256

9 張蓮姬，李雪梅，田官榮.紅景天苷的合成. 延邊大學(xué)學(xué)報(bào)，2002，28(2)：97

10 鄧梅，吳振剛，劉雪英．紅景天苷及其類似物的合成．第四軍醫(yī)大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，28(16)：1501

11 惠永正，曾志宏，劉俊耀. 紅景天苷類化合物的合成方法. 中國專利：1403467A，2003-03-19

12 郭益冰，鄭成，孟穎. 紅景天苷及其類似物的合成. 南通大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，8(4)：9

13 王海波，丁媛媛，劉雪英，等. 紅景天苷及其半乳糖苷類似物體對柯薩奇B3病毒的抑制作用. 中國醫(yī)院藥學(xué)雜志，2009，29(18)：1514

14 石天堯，馮書芳，袁立邦. 酪醇半乳糖苷的合成及對缺血/再灌注心腦的保護(hù)作用研究. 心臟雜志，2010，22(4)：524

15 蔡溱，石力夫，姚斌，等. 紅景天苷及其衍生物體外清除自由基作用的研究. 中國現(xiàn)代應(yīng)用藥學(xué)雜志，2005，22(2)：114

16 郝丹輝，蔣剛，蒲豐年，等. 紅景天苷幾種不同構(gòu)型對其抗氧化活性的影響. 四川大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2009，46(3)：697

17 彭濤，王林，韓鳳昭，等. 紅景天苷糖碳苷類似物的合成及心肌保護(hù)活性研究.中國藥物化學(xué)雜志，2009，19(2)：89

18 Wu S，Zu Y，Wa M L. High yield production of salidroside in the suspension culture of Rhodiola sachalinensis . Biotechnol，2003，106(1) ：33

19 許建峰，韓愛明，馮樸蓀. 高山紅景天細(xì)胞懸浮培養(yǎng)生長和營養(yǎng)成分?jǐn)z取動(dòng)力學(xué)及其計(jì)量關(guān)系. 應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報(bào)，1997，3(2)：100

20 許建峰，謝健，李寧. 高山紅景天致密愈傷組織顆粒懸浮培養(yǎng)結(jié)構(gòu)化動(dòng)力學(xué)模型.大連理工大學(xué)學(xué)報(bào)，1999，39(1)：43

21 許建峰，謝健，馮樸蓀，等.氣升式反應(yīng)器培養(yǎng)高山紅景天愈傷組織顆粒的動(dòng)力學(xué)與氧傳遞特性研究. 化學(xué)反應(yīng)工程與工藝，1998，4(3)：305

22 王夢亮，張芳，劉滇生. 微生物催化D-葡萄糖與酪醇葡糖基轉(zhuǎn)移合成紅景天甙的初步研究. 催化學(xué)報(bào)，2006，27(3)：233

23 王夢亮，李萬麗. 固定化β-葡萄糖苷酶催化合成紅景天苷的研究. 生物技術(shù)，2009，19(1)：68

24 王夢亮，張瑞芳，任振興. 非水相介質(zhì)中β-葡萄糖苷酶催化合成紅景天苷的研究.天然產(chǎn)物研究與開發(fā)，2008，20：1072

25 Tong A M，Lu W Y，Xu J H，etal. Use of apple seed meal as a new source of β-glucosidase for enzymatic glucosylation of 4-substituted benzyl alcohols and tyrosol in monophasic aqueous-dioxane medium. Bioorg & Med Chem Lett，2004，14：2095

26 Katsumi Kurashima，Mikio Fujii，Yoshiteru IDA,etal. Simple synthesis of β-D-Glycopyranosides using β-Glycosidase from Almonds.Chem Pharm Bull，2004，52(2)：270

27 Hiroyuki Akita，Eiji Kawahara. Synthesis of naturally occurring β-D-glucopyranoside based on enzymatic β-glycosidation. J Mol Cata B: Enzymatic，2006，40：8

28 Lu W Y，Lin G Q，Yu H L,etal. Facile synthesis of alkyl β-D-glucopyranosides from D-glucose and the corresponding alcohols using fruit seed meals. J Mol Cata B: Enzymatic，2007，44：72

29 Yu H L，Xua J H，Lu W Y. Identification，purification and characterization of β-glucosidase from apple seed as a novel catalyst for synthesis of O-glucosides. Enzyme Microb. Technol，2007，40：354