題-1_100_100.jpg)
基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 紅豆杉中抗癌成分的綠色分離及結(jié)構(gòu)修飾
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”作品
- 小類：
- 生命科學(xué)
- 簡(jiǎn)介：
- 本項(xiàng)目以紅豆杉枝葉為原料，對(duì)紫杉醇及其它三種紫杉烷的提取、分離及結(jié)構(gòu)修飾進(jìn)行了研究。利用樹脂層析法對(duì)四種物質(zhì)進(jìn)行了高效快速的分離。并將其他三種紫杉烷轉(zhuǎn)化成為抗癌藥物紫杉醇或多西紫杉醇。所得結(jié)論如下：確立了四種物質(zhì)的檢測(cè)、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(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾，使之轉(zhuǎn)化成紫杉醇或多西紫杉醇。本項(xiàng)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(xì)介紹：
- 本項(xiàng)目以東北紅豆杉枝葉為原料，對(duì)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?；涂ㄍII、7-木糖基-10-去乙?；仙即己腿馍紝帀A的提取、分離、純化工藝進(jìn)行了研究。在分離過程中，采用了新型樹脂層析法對(duì)四種物質(zhì)進(jìn)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(xué)手段進(jìn)行了結(jié)構(gòu)改造，合成了抗癌藥物紫杉醇和多西紫杉醇，并得出以下結(jié)論： 1、確立了用于四種紫杉烷類物質(zhì)定性和定量檢測(cè)的HPLC條件：色譜柱Curosil-PFP 5μ（4.6 mm×250 mm），檢測(cè)波長(zhǎng)234 nm，流速1 mL/min，進(jìn)樣量10 μL，流動(dòng)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(jié)果表明，在此色譜條件下對(duì)四種紫杉烷類物質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)，精密度高，重現(xiàn)性好，準(zhǔn)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(zhì)量分析檢驗(yàn)。 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(shí)間為30min；提取次數(shù)為3次。 3、確立了一種簡(jiǎn)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(jìn)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-去乙酰基巴卡亭III、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(zhì)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-去乙酰基紫杉醇、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(zhì)為底物，利用對(duì)活潑羥基的保護(hù)、與側(cè)鏈的酯化縮合、肼解、氧化以及脫保護(hù)和乙酰化等手段，將抗癌活性較差的紫杉烷類物質(zhì)轉(zhuǎn)化成了紫杉醇或多西紫杉醇。并對(duì)合成得到的物質(zhì)利用1H-NMR，13C-NMR等手段進(jìn)行了結(jié)構(gòu)鑒定。綜上，本項(xiàng)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(qiáng)有力的技術(shù)支持和保障。項(xiàng)目采用的樹脂層析-結(jié)構(gòu)修飾技術(shù)可推廣至植物活性成份研究的諸多領(lǐng)域，為其提供理論基礎(chǔ)和積極的示范作用。
作品圖片
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 本項(xiàng)目利用樹脂柱層析技術(shù)對(duì)紅豆杉中紫杉醇等四種紫杉烷進(jìn)行綠色高效分離，并采用結(jié)構(gòu)修飾將傳統(tǒng)工藝中被廢棄的其他三種紫杉烷轉(zhuǎn)化為抗癌藥物紫杉醇或多西紫杉醇，增加了資源利用率。內(nèi)容包括：利用樹脂層析法對(duì)紅豆杉粗提物中包括紫杉醇在內(nèi)的四種紫杉烷類化合物進(jìn)行快速高效的分離；采用正相-反相硅膠柱層析技術(shù)對(duì)四種紫杉烷進(jìn)行進(jìn)一步的純化；將其它三種紫杉烷類物質(zhì)通過系列結(jié)構(gòu)修飾合成多西紫杉醇或紫杉醇。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 本項(xiàng)目采用的樹脂層析法根據(jù)紫杉烷類物質(zhì)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(dá)到分離目的，具有易操作效率高和周期短等優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，該技術(shù)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(jī)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(jié)構(gòu)修飾，最終轉(zhuǎn)化為抗癌物質(zhì)紫杉醇或多西紫杉醇，大大避免了生物資源的浪費(fèi)，有效提高了資源利用率。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- 本項(xiàng)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(qiáng)有力的技術(shù)支持和保障，將對(duì)我國(guó)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(jié)構(gòu)的合理升級(jí)起到積極的推動(dòng)作用。與此同時(shí)，為更多癌癥患者帶來(lái)了福音。有著顯著的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益。而且項(xiàng)目采用的樹脂層析-結(jié)構(gòu)修飾技術(shù)可推廣至植物活性成分研究的諸多領(lǐng)域，為其提供理論基礎(chǔ)和積極的示范作用。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 本項(xiàng)目以紅豆杉枝葉為原料，對(duì)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(jié)構(gòu)修飾進(jìn)行了研究。利用樹脂層析法對(duì)四種物質(zhì)進(jìn)行了高效快速的分離。將其他三種紫杉烷轉(zhuǎn)化成為了抗癌藥物紫杉醇或多西紫杉醇。所得結(jié)論如下：確立了四種物質(zhì)的檢測(cè)、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(hù)、酯化縮合、肼解、脫保護(hù)和乙?；仁侄?，轉(zhuǎn)化成抗癌藥物紫杉醇或多西紫杉醇。本項(xiàng)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(jiǎng)情況
- 1.發(fā)表于沈陽(yáng)化工大學(xué)學(xué)報(bào)2011年第25卷第1期 2.已投稿至2nd Nano Today Conference,2011, Hawaii, USA 學(xué)術(shù)摘要一篇 3.已投稿至中國(guó)化工信息學(xué)術(shù)論文一篇 4.已申請(qǐng)專利：一種分離紫杉醇及相關(guān)紫杉烷類物質(zhì)方法 （申請(qǐng)?zhí)枺?01110167134.9）
鑒定結(jié)果
- 無(wú)
參考文獻(xiàn)
- 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(duì)其它紫杉烷類化合物只進(jìn)行了結(jié)構(gòu)鑒定，并未進(jìn)行深入研究。其中，提取方法報(bào)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(jìn)方法。后出現(xiàn)的先進(jìn)方法雖然具有效率高、時(shí)間短等諸多優(yōu)勢(shì)，但僅限于實(shí)驗(yàn)室研究，難以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。此外，對(duì)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(gè)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(lǐng)域中，美國(guó)最早發(fā)現(xiàn)并分離得到紫杉醇，對(duì)紫杉烷類化合物的研究起步最早，工藝和理論水平較為領(lǐng)先。對(duì)該類產(chǎn)品的推廣使用普及率較高。無(wú)論是在提取分離方面、化學(xué)合成方面還是在抗癌活性方面，美國(guó)無(wú)疑是研究最早、最深入的國(guó)家。在1994年，美國(guó)科學(xué)家R. A. Holton和K. C.Nicolaou幾乎同時(shí)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(shí)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(guó)擁有接近世界50%以上的紅豆杉資源儲(chǔ)量，從全球范圍看，雖然紅豆杉在美國(guó)、加拿大、法國(guó)、印度及中國(guó)都有分布，但亞洲的紅豆杉儲(chǔ)量最多。其中，在全球的11個(gè)品種中中國(guó)就有5種。雖然我國(guó)的紅豆杉資源豐富，但對(duì)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(dá)國(guó)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(shí)際應(yīng)用中，生產(chǎn)規(guī)模小，市場(chǎng)普及率低。對(duì)資源利用造成了很嚴(yán)重的浪費(fèi)、難以實(shí)現(xiàn)最大附加值。因此，從大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)和市場(chǎng)推廣應(yīng)用的現(xiàn)實(shí)角度長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮，生產(chǎn)工藝的環(huán)?；⒌统杀净c資源的合理利用顯得尤為重要。 總之，目前世界范圍內(nèi)對(duì)紫杉醇的需求仍是供不應(yīng)求的，而臨床用紫杉醇主要是通過植物提取和化學(xué)半合成而來(lái)。因此，對(duì)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(zhuǎn)化成為紫杉醇或者多西紫杉醇進(jìn)行深入研究，不僅可以提高我國(guó)紫杉醇的發(fā)展步伐，增加農(nóng)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。
