年 夢，趙澤豐，呂 紅，王晨冉，楊曉航*，喬海法，李 斌，白育軍，吳少平，鄭曉暉

1.陜西中醫(yī)藥大學(xué)，陜西省針?biāo)幗Y(jié)合重點實驗室，咸陽 712046；2.西北大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，西安 710069

圖1 TMCA的結(jié)構(gòu)

1 天然產(chǎn)物

ZHAO Z等[4]報道，TMCA，TMCA甲酯(A01)及對甲氧基肉桂酸被鑒定為大鼠口服遠志后主要的代謝產(chǎn)物。其中化合物A01(見圖2)能對家兔心肌快反應(yīng)動作電位(AP)和L型鈣通道產(chǎn)生較大影響。15～30 μmol·L-1劑量下的TMCA甲酯在離體兔心室肌細胞中可以劑量依賴性縮短動作電位時程50%～90%，并且能夠抑制L型鈣通道。此外，化合物A01能夠?qū)巩惐I上腺素及L型鈣通道開放劑BayK8644所致的早期去極化(EADs)與延遲去極化(DADs)，降低細胞興奮性(TAs)。TMCA甲酯能夠通過鈣拮抗抑制鈉電流，起到抗心律不齊作用?；衔顰01還被報道具有阿魏酸酯酶(FAE-Ⅲ)抑制活性，采用Wilkinson法測定得到阿魏酸酯酶的反應(yīng)速度達到最大速率的1/2時底物濃度(Km)為1.63，飽和狀態(tài)下任何酶催化反應(yīng)的極限速率(Kcat)為1 063[5]。

CHIN Y W等[6]從馬達加斯加的一種古柯屬(Erythroxylumpervillei)藥用植物的莖干中分離得到2種包含TMCA酯結(jié)構(gòu)的古柯堿，并對其進行了影響膽堿能及腎上腺素活性測定。在30 μmol·L-1劑量下，Pervilleine A(A02)在天竺鼠回腸模型中對膽堿能表現(xiàn)出非競爭性抑制，且不影響卡巴膽堿所致的離體大鼠肛尾平滑肌收縮。在100 μmol·L-1劑量下，化合物A02可拮抗腎上腺素誘發(fā)的大鼠主動脈環(huán)收縮，而對大鼠血管收縮無影響。另一種與A02結(jié)構(gòu)相近的古柯堿Pervilleine H(A03)則在上述實驗中未表現(xiàn)出抗膽堿能及抗腎上腺素能的活性。該課題組在后續(xù)工作[7]中又從此種植物中分離得到古柯堿多取代酯類化合物，并根據(jù)先前的構(gòu)效關(guān)系對分離化合物的活性進行了預(yù)測。

此外，蘿芙木屬(Rauvolfia)中的利血胺(Rescinnamine，A04)也包含TMCA酯結(jié)構(gòu)，此化合物與來源于蘿芙木中的降壓藥物利血平結(jié)構(gòu)相近，作為一種血管緊張素轉(zhuǎn)化酶抑制劑，該化合物表現(xiàn)出較強的降壓活性[8]。

2 合成化合物

對酯類化合物的合成，一般使用偶聯(lián)試劑催化肉桂酸與醇類反應(yīng)，常用的偶聯(lián)試劑包括二甲基氨基吡啶/4-二甲基氨基吡啶(dicyclohexylcarbodiimide/4-dimethylaminopyridine,DCC/DMAP)，4-二甲基氨基吡啶/1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺(1-(3-dimethylaminopropyl)-3-ethylcarbodiimide,DMAP/EDCI)等；或?qū)ⅤマD(zhuǎn)化為酰氯后與醇反應(yīng)，對于糖苷上醇的酯化，有文獻報道采用光延反應(yīng)的催化劑三苯基膦/偶氮二羧酸二異丙酯(triphenylphosphine/diisopropyl azodicarboxylate, PPh3/DIAD)來實現(xiàn)。而肉桂酸的獲得多采用市售，最為廣泛的肉桂酸合成反應(yīng)為珀金(Perkin)反應(yīng)，一般由芳香醛與酸酐作為底物(見圖3)，也有采用相應(yīng)的醛與丙二酸在哌啶催化下進行克腦文蓋爾(Knoevenagel)縮合反應(yīng)制備混旋肉桂酸(見圖4)。值得一提的是，采用3,4,5-三甲氧基苯甲醛與丙二酸制備而成的TMCA屬于以反式為主的混旋肉桂酸，而目前TMCA的順反異構(gòu)對其活性的影響則鮮見報道。

圖3 Perkin反應(yīng)合成TMCA

圖4 Knoevenagel反應(yīng)合成TMCA

2.1 抗腫瘤活性

抗癌藥物的研發(fā)一直是學(xué)術(shù)界關(guān)注的熱點，TMCA作為活性基團在抗癌先導(dǎo)化合物的篩選中扮演了重要的角色，其抗腫瘤活性涉及的靶點包括P-糖蛋白(P-gp)、2型甲硫氨酸氨肽酶(MetAP-2)等。BUSNENA B A等[9]采用偶聯(lián)試劑偶氮二羧酸二異丙酯/磷酸三苯酯(Triphenyl phosphate, DIAD/TPP)催化合成了包含化合物B01(見圖5)在內(nèi)的一系列衍生物，并對其進行了抗腫瘤活性測定，發(fā)現(xiàn)對于人乳腺癌細胞株MDA-MB231的生長具有一定抑制活性，創(chuàng)傷修復(fù)法(wound-healing, WHA)測定得該化合物的半數(shù)抑制濃度(IC50)為46.7 μmol·L-1，而溴化噻唑藍四氮唑[3-(4,5-dimethyl-2-thiazolyl)-2,5-diphenyl-2H-tetrazolium bromide, MTT]法測定得該化合物的IC50則大于100 μmol·L-1。

圖5 具有抗腫瘤活性的TMCA酯類衍生物

JIAN Y等[10]將槲皮素的裸露羥基全部甲基化后在3位上通過乙二醇一側(cè)與黃酮成醚，另一側(cè)酯化合成一系列酯類化合物。其中化合物B02具有顯著的抑制細胞膜 P-gp介導(dǎo)的藥物外流所致的腫瘤多藥耐藥(MDR)活性?；衔顰02在LCC6MDR細胞株中與紫杉醇聯(lián)用的IC50為24.2 nmol·L-1，逆轉(zhuǎn)倍數(shù)為6.0(IC50單用抗腫瘤藥/IC50聯(lián)用待測化合物)；HEK293/R2細胞株中與拓撲替康聯(lián)用的IC50為34.7 nmol·L-1，逆轉(zhuǎn)倍數(shù)為14.0；MCF7-MX100細胞株中與拓撲替康聯(lián)用的IC50為4.1 nmol·L-1，逆轉(zhuǎn)倍數(shù)為9.1。值得注意的是，單獨使用該化合物對上述細胞株均無生長抑制活性(IC50>100 μmol·L-1)。

TEODORI E等[11]合成了一系列的環(huán)己二酯肉桂酸衍生物，并評估了其抗多藥耐藥活性。其中拆分得到的反/順式(trans/cis)化合物B03的活性最強。其多藥耐藥性濃度為0.5 μmol·L-1時半數(shù)最大增加的抑制劑濃度為0.01 μmol·L-1。

XU C C等[12]將二氫青蒿素裸露的羥基與多種肉桂酸與苯丙酸酯化合成了一系列衍生物。其中化合物B04表現(xiàn)出顯著的抗腫瘤活性。在體外模型中，化合物B04對腫瘤細胞株P(guān)C-3、SGC-7901、A549及MDA-MB-435s增殖抑制的IC50分別為17.22、11.82、0.50、5.33 μmol·L-1。而化合物5對于正常人體干細胞的細胞毒性為58.65 μmol·L-1，其數(shù)值為對肝癌細胞株A549細胞毒性的117.3倍。

NAM N H等[13]將過量肉桂酸與4位氯代的香豆素在三乙胺催化下合成一系列衍生物。其中化合物B05表現(xiàn)出一定的抗腫瘤活性，其對B16小鼠黑色素瘤細胞及HCT116人結(jié)腸癌細胞的IC50分別為6.74、8.3 μg·mL-1。

LEE K等[14]合成了一系列紫花前胡素肉桂酸酯衍生物，化合物B06表現(xiàn)出一定抗腫瘤活性。在100 μmol·L-1劑量下，化合物B06對B16F10小鼠黑色素瘤細胞增殖產(chǎn)生了18.8%的抑制率，其細胞毒性為4.1%，在所有肉桂酸酯類衍生物中相較于其他化合物活性較弱。

HAN C K等[15]采用同源建模方法建出MetAP-2結(jié)構(gòu)，煙曲霉素是一種可通過抑制血管生成起到抗腫瘤作用的化合物，故采用煙曲霉素衍生物作為配體并對其進行合成，對配體與受體作用進行模擬對接評估，并測定煙曲霉素衍生物的抗腫瘤活性。在所有衍生物中，化合物B07表現(xiàn)出了最佳的抗腫瘤活性，其在淋巴瘤細胞EL-4、小牛肺動脈內(nèi)皮細胞CPAE及小鼠白血病細胞P388D1中的IC50分別為0.000 15、0.000 03>1 ng·mL-1。FARDIS M等[16]將B07的MetAP-2抑制活性進行了測定，其IC50為0.96 nmol·L-1。該化合物抑制人臍靜脈血管內(nèi)皮細胞(HUVEC)增殖的半數(shù)有效濃度(EC50)為2.6 nmol·L-1。

WEI B L等[17]設(shè)計并合成出一系列查爾酮肉桂酸酯衍生物并對其抗腫瘤活性進行了測定。化合物B08表現(xiàn)出一定的抗腫瘤活性，其在A549、Hep 3B、HT-29與MCF-7 4種細胞株中的IC50分別為36.7、23.2、23.8、6.4 μmol·L-1。進一步研究表明，該類衍生物能將腫瘤細胞周期阻滯在G2/M期(G2期是細胞快速增長期以及有絲分裂期之前的蛋白質(zhì)合成期，M期是細胞生長停止以及有序地進行有絲分裂期)，從而起到抗腫瘤作用。

根據(jù)胡椒中分離的天然產(chǎn)物，HU L H等[18]設(shè)計合成了一系列肉桂酸酯衍生物。其中化合物B09在多種細胞株中表現(xiàn)出一定的抗腫瘤活性，其對于PC-3、Hela、A549及BEL7404細胞株的IC50分別為80、64、172、212 μmol·L-1。

2.2 抗病毒活性

引入TMCA對于天然產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)修飾提供了新思路，近年來許多研究證明TMCA酯類衍生物具有抗病毒活性。LIU S等[19]合成了16個苯丙酸類衍生物，并測定了其抗乙肝病毒(hepatitis B virus, HBV)活性?；衔顲01(見圖6)對于HepG2 2.2.15細胞株的半中毒劑量(CC50)為463.07 μmol·L-1，對乙肝病毒表面抗原(HBsAg)的IC50為50.45 μmol·L-1；對乙肝e抗原(HBeAg)的IC50為50.11 μmol·L-1；對乙肝脫氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid, DNA)復(fù)制的IC50為51.80 μmol·L-1，在所有待測化合物中表現(xiàn)出最好的抗病毒活性，且選擇性指數(shù)(SI=CC50/IC50)最高。

圖6 具有抗病毒活性的TMCA酯類衍生物

WANG L J等[20]前期從白首烏(Cynanchumbungei)中分離得到四環(huán)三萜類化合物，經(jīng)過測定其活性得到了抗乙肝病毒活性單體告達亭(caudatin)，進而對告達亭進行結(jié)構(gòu)修飾，合成了一系列肉桂酸酯類化合物。告達亭的HBsAg及DNA復(fù)制的IC50分別為142.67、40.62 μmol·L-1，在所合成的45個化合物中，TMCA-告達亭酯(C02)的抗HBV活性最強?；衔顲02對于HepG2 2.2.15細胞株的CC50為1 821.75 μmol·L-1，對HBsAg及HBeAg的IC50均為5.52 μmol·L-1、SI為330；對乙肝DNA復(fù)制的IC50為2.44 μmol·L-1、SI為746.6，其選擇性指數(shù)遠高于陽性藥替諾福韋(Tenofovir)。進一步研究表明，該化合物通過干擾HBV基因表達而非DNA聚合酶發(fā)揮抗病毒作用，此特點與先前的抗乙肝病毒藥物不同。毒性實驗表明，該化合物在小鼠體內(nèi)無明顯致死毒性(>1 250 mg·kg-1)。

CHEN H等[21]對穿心蓮內(nèi)脂進行了結(jié)構(gòu)修飾，測定了其衍生物的抗HBV活性并討論了構(gòu)效關(guān)系?；衔顲03表現(xiàn)出一定的抗HBV活性，其對于HepG2 2.2.15細胞株的CC50為211 μmol·L-1，對HBsAg的IC50為753 μmol·L-1；對HBeAg的IC50為518 μmol·L-1、SI為330；對乙肝DNA復(fù)制的IC50為53.1 μmol·L-1。

ZHAO Y等[22]以從茵陳蒿(Artemisiacapillaries)中提取的對羥基苯乙酮葡萄糖苷作為先導(dǎo)化合物合成出一系列酯類衍生物，并測定了其抗HBV的活性。其中化合物C04表現(xiàn)出一定抗HBV活性，其對于HepG2 2.2.15細胞株的CC50為925.2 μmol·L-1，對乙肝DNA復(fù)制的IC50為5.8 μmol·L-1，SI為160.3，其對DNA復(fù)制抑制活性是所有衍生物中最強的。

KONNO H等[23]根據(jù)多肽類先導(dǎo)化合物合成出一系列酯類衍生物，并測定其抗非典病毒突變蛋白酶活性(SARS CoV 3CL R188I mutant protease)。其中化合物C05表現(xiàn)出一定的抗該病毒活性，其IC50為250 μmol·L-1，衍生物中活性最強的化合物IC50為43 μmol·L-1。在后續(xù)工作[24]中，該組又陸續(xù)合成了多種多肽衍生物，其中TMCA酰胺類化合物SK69表現(xiàn)出了顯著抗非典病毒突變蛋白酶活性，其IC50為65 μmol·L-1，在所有衍生物中位列第2；而該化合物還表現(xiàn)出抑制組織蛋白酶B(Cathepsin B)的活性，其IC50為500 μmol·L-1；在200 μmol·L-1劑量下，該化合物對于Hela細胞未表現(xiàn)出細胞毒性。

QURAT-UL-AIN S等[25]采用DCC/DMAP作為偶聯(lián)試劑合成了類似鞣質(zhì)結(jié)構(gòu)的單糖五酯，并測定其抗流感病毒A活性?；衔顲06表現(xiàn)出了最佳的抗流感病毒活性，其α/β=63/37、α/β=80/20與α/β=20/80 3種構(gòu)型對流感病毒A的IC50分別為66.5、66.3、79.2 μmol·L-1。

2.3 神經(jīng)系統(tǒng)活性

神經(jīng)系統(tǒng)的藥物研發(fā)面臨著巨大的困難，由于發(fā)病機制不明造成其投入大而回報低，TMCA合成酯類化合物后增加了其親脂性，從而更易于透過血腦屏障，為尋找新的活性神經(jīng)系統(tǒng)化合物提供了借鑒。JUNG J C等[26]設(shè)計合成了一系列TMCA衍生物，采用硫酸催化、常溫反應(yīng)得到了酯類化合物。在抗麻醉活性測試中，化合物D01(見圖7)與嗎啡聯(lián)用具有較好的抑制納洛酮誘導(dǎo)的小鼠跳臺行為。而通過對受體抑制活性的測定，發(fā)現(xiàn)化合物D01對5-羥色胺受體1A(5-HT1A)具有較好的抑制活性，其IC50為1.1 μmol·L-1。進一步研究表明，該化合物可以提升內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激(pERK)水平。表明化合物D01可能通過抑制5-HT1A改善小鼠的神經(jīng)紊亂并發(fā)揮抗麻醉活性。

YANG L X等[27]根據(jù)胡椒屬植物中分離得到的一種木質(zhì)素類化合物sintenin，合成了一系列肉桂酸酯衍生物，并測定了其抗脂質(zhì)過氧化及神經(jīng)保護活性?；衔顳02表現(xiàn)出一定的抗氧化活性，1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)法(50 μg·mL-1)測定其抑制率為18.6%，高于陽性藥槲皮素(11.9%)。其亞鐵離子螯合能力(110 μg·mL-1)為2.4%。該化合物的抗氧化能力相較于裸露羥基的阿魏酸咖啡酸衍生物明顯偏弱。

ZHANG C等[28]設(shè)計合成出一系列他克林酯類衍生物并對其抗老年癡呆活性進行了評估，其中化合物D03表現(xiàn)出一定的抗癡呆活性。其乙酰膽堿酯酶(acetylcholinesterase, Ache)及丁酰膽堿酯酶(Butyrylcholinesterase, BuChe)的IC50分別為16.88、298.9 nmol·L-1，其對于AChe及BuChe的親和力比率為17.9，對Aβ(1～42)聚合的抑制濃度為45.88 nmol·L-1。

鄭曉暉課題組經(jīng)過前期代謝研究，在“組合中藥分子化學(xué)”策略指導(dǎo)下，將TMCA與石菖蒲中α-細辛醚的活性代謝產(chǎn)物α-細辛醇進行拼合[29]，得到TMCA-α-細辛醇酯(D04)，后續(xù)合成了一系列α-細辛醇酯衍生物并對其抗癲癇活性進行了系統(tǒng)評價，發(fā)現(xiàn)D04在包括最大電休克(maximal electroshock, MES)、戊四唑(pentylenetetrazol, PTZ)、3-巰基丙酸(3-mercaptopropionic acid, 3-MP)在內(nèi)的多種體內(nèi)模型中具有抗癲癇活性。在此基礎(chǔ)上，筆者將TMCA與天麻中活性單體乙酰天麻素、天麻苷元及香蘭醇等進行拼合，得到以TMCA-乙酰天麻酯(D05)及TMCA香蘭酯(D06)為代表的化合物同樣在多個模型下表現(xiàn)出抗癲癇活性，其中化合物D06能夠?qū)撛诎袠?biāo)GABA轉(zhuǎn)氨酶產(chǎn)生較強作用(見圖8)，該研究采用藥物設(shè)計對中藥藥對中的活性成分進行研究，是中醫(yī)配伍理論在新藥研發(fā)中的再一次升華。

圖7 具有神經(jīng)系統(tǒng)活性的TMCA酯類衍生物

2.4 其他活性

除上述活性外，TMCA酯類化合物還被報道具有抗菌、血管保護、抗炎及抗瘧等活性。

ZHENG M等[30]合成了一系列木霉素肉桂酸酯類衍生物并測定了其抗菌活性?；衔顴01(見圖9)對菌株稻曲病菌(Ustilaginoideaoryzae)及稻瘟病菌(Pyriculariaoryzae)表現(xiàn)出了一定的抑制活性，其EC50分別為11.04、11.70 mg·L-1，抗菌活性最好的化合物為2-F代肉桂酸木霉素酯，其EC50分別為0.56、0.53 mg·L-1。

KU S K等[31]通過在咔唑3位芳香碳上通過溴代、成醚、溴化硼脫甲基反應(yīng)得到酚羥基后酯化合成了咔唑類TMCA酯并對其進行了血管屏障保護活性評估。化合物E02相較于同時測定的肉桂酰胺類衍生物表現(xiàn)出了更好的活性，在10 μmol·L-1劑量下，其在人臍靜脈內(nèi)皮細胞(HUVECs)和高遷移率族蛋白1(HMGB1)介導(dǎo)的細胞滲透性的抑制率為70.2%，小鼠模型中抑制率為58.9%，其抑制中性粒細胞游走的抑制率為65.4%，小鼠模型中抑制白細胞游走的抑制率為61.2%。

圖8 遠志-天麻成分衍生物“TMCA香蘭酯”與GABA轉(zhuǎn)氨酶的分子模擬對接

圖9 具有其他活性的TMCA酯類衍生物

KUMAR S等[32]從胡椒屬植物蓽茇(Piperlongum)中分離得到了包括TMCA乙酯(e3)在內(nèi)的多種肉桂酸類化合物，并在后續(xù)工作中設(shè)計合成[33]了一系列TMCA酯類衍生物，并測定了其抑制白細胞介導(dǎo)的炎癥響應(yīng)活性。通過硫酸催化TMCA與醇成酯后再與P2S5反應(yīng)可得到羰基硫化的衍生物?；衔顴03及其硫代酯E04表現(xiàn)出了最佳的抑制活性。在內(nèi)皮細胞中，在50 μg·mL-1劑量下，E03對腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α, TNF-α)所致的細胞間黏附分子-1(ICAM-1)的表達抑制率可達90%，其IC50為25 μg·mL-1；20 μg·mL-1劑量下，E04的ICAM-1表達抑制率為95%，IC50為10 μg·mL-1。此外20 μg·mL-1的E03還可以降低血管細胞黏附分子-1(VCAM-1)及E-選擇素抗原的表達(E-selectin)。構(gòu)效關(guān)系顯示，烷基酯化的鍵長及硫化取代均對活性產(chǎn)生了重要影響。

目前有多篇文獻報道了TMCA酯類衍生物的抗瘧疾活性。PEREIRA G A N等[34]合成了一系列新木質(zhì)素類衍生物并測定了其抗瘧活性。其中化合物E05表現(xiàn)出一定抗瘧活性，其對于氚標(biāo)記的次黃嘌呤(3H-hypoxantine)及富組蛋白(HRPII)的IC50均為127.9 μmol·L-1。

ARATIKATLA E K等[35]對具有抗瘧活性的花椒屬植物Zanthoxylumsyncarpum中分離出的酰胺化合物syncarpamide進行結(jié)構(gòu)修飾，合成了一系列衍生物。其中化合物E06的抗瘧活性是所有化合物中最強的，體外實驗中其對于2種惡性瘧原蟲3D7型及K1型惡性瘧原蟲(Plasmodiumfalciparum)的IC50分別為1.89、1.93 μmol·L-1，高于先導(dǎo)化合物的3.90、2.56 μmol·L-1；而該化合物在小鼠模型中未能表現(xiàn)出抗瘧活性。

DAI Y等[36]對南非火炬花屬藥用植物Kniphofiaensifolia中分離的具有抗瘧活性的蒽醌類先導(dǎo)化合物kniphofiones A與kniphofiones B進行結(jié)構(gòu)修飾，設(shè)計合成了一系列衍生物并測定了其抗瘧活性?；衔顴07具有較好的抗瘧活性，對Dd2型瘧原蟲P.falciparum的IC50為2.7 μmol·L-1；與其結(jié)構(gòu)相近的3,4-二甲氧肉桂酸-蘆薈大黃素酯的抗瘧活性最強，IC50為1.3 μmol·L-1，活性分別為先導(dǎo)化合物kniphofiones A與kniphofiones B的7、20倍。

此外，包含TMCA酯結(jié)構(gòu)的異戊醇三甲氧基肉桂酸酯三硅氧烷(isopentyl trimethoxycinnamate trisiloxane)還被歐盟批準(zhǔn)作為一種防曬劑進行使用。

3 結(jié)論

在《“十四五”中醫(yī)藥發(fā)展規(guī)劃》頒布的時代背景下，中醫(yī)藥發(fā)展迎來了新的機遇，而基于中藥成分的結(jié)構(gòu)修飾已經(jīng)成為中藥新藥誕生的重要來源[37-38]。課題組在對中藥遠志活性成分TMCA多年研究的基礎(chǔ)上，本研究對TMCA酯類化合物的衍生物活性進行梳理[39]。TMCA酯類化合物經(jīng)過結(jié)構(gòu)修飾后被作為具有潛在生物活性的基團廣泛用于各類先導(dǎo)化合物的開發(fā)中，文獻報道該類化合物具有抗腫瘤、抗病毒及神經(jīng)系統(tǒng)等活性。本文對已發(fā)表文獻中的TMCA酯類衍生物的結(jié)構(gòu)及其生物活性進行總結(jié)，期望為該類化合物的進一步開發(fā)提供依據(jù)。