黄烷醇-薄荷烷杂合体及其药物组合物与其制备方法和应用
技术领域：
本发明属于药物技术领域。具体地，涉及8个新的黄烷醇-薄荷烷杂合体，草果素A–H(amomutsaokinsA–H，1～8)，及其制备方法和应用、药物组合物及其应用。
背景技术：
2型糖尿病是一种慢性代谢性疾病，随着年龄的增长，其患病率在世界范围内呈上升趋势，其特点是高血糖、胰岛素抵抗和相对胰岛素缺乏。引起2型糖尿病的病因很复杂，但总体被认为是与遗传和生活方式相关的因素相关，如肥胖、体育活动、饮食和压力。餐后高血糖作为诊断2型糖尿病慢性高血糖的两项指标之一，是导致2型糖尿病发病和发展的主要因素。餐后高血糖的发生主要是由于在肠道快速吸收的葡萄糖，α-葡萄糖苷酶起着至关重要的作用在膳食碳水化合物的水解。一个重要的2型糖尿病的临床治疗方法是通过抑制α-葡萄糖苷酶来控制血糖水平，因此在源头上延迟释放葡萄糖和降低餐后高血糖。临床上,许多合成α-葡萄糖苷酶抑制剂，如阿卡波糖、米格列醇和伏格列波糖，在抑制高血糖是完全有效的。然而，这些合成药物的摄入被揭示会带来一些意想不到的副作用，包括肝毒性和胃肠道不良症状。PTP1B是胰岛素转导信号通路的关键负调控蛋白，其过表达或活性增强会抑制胰岛素信号通路的传导，引起胰岛素抵抗。因此PTP1B抑制剂具有潜在的降血糖作用。然而现有PTP1B抑制剂因选择性或毒副作用等尚未能开发成药物。因此，近年来研究的重点是从食用或药用植物中寻找有效和安全的天然抗糖尿病化合物。
草果(Amomum tsao-koCrevost et Lemaire)系姜科豆蔻属植物，为多年生草本，主要分布在中国的西南地区和亚洲的其它地区。草果的干燥果实在中国、日本和韩国被用作食物、香料和香水，已有数百年的历史。在传统中药中，草果的干燥果实被用来治疗脾胃失调、喉感染和肝脓肿等疾病。在我们前期的工作中发现，草果的干燥果实的50％乙醇提取物可以抑制PTP1B和α-葡萄糖苷酶的活性，活性导向分离得到8个结构新新且具有PTP1B和α-葡萄糖苷酶抑制活性的黄烷醇-薄荷烷杂合体，草果素A–H(amomutsaokinsA–H，1～8)。迄今为止，现有技术无A–H(amomutsaokinsA–H，1～8)的报道，也没有化合物1～8及其药物组合物作为PTP1B和α-葡萄糖苷酶抑制剂的报道，及在制备降血糖药物或保健食品中的应用报道。
发明内容：
本发明的目的在于提供一类新的具有药用价值的黄烷醇-薄荷烷杂合体，A–H(amomutsaokinsA–H，化合物1～8)，及其制备方法和应用，药物组合物及其应用，该类化合物具有显著的PTP1B和α-葡萄糖苷酶抑制活性。
为了实现本发明的上述目的，本发明提供了如下的技术方案：
结构式(I)所示的黄烷醇-薄荷烷杂合体化合物A–H(amomutsaokinsA–H，化合物1～8)：
本发明提供了上述化合物1～8的制备方法，取草果的干燥果实，粉碎，用50％乙醇回流提取三次，每次2h，合并乙醇提液，减压回收乙醇得浸膏。浸膏分散在水中后用乙酸乙酯萃取，随后浓缩的到乙酸乙酯萃取部分。然后将乙酸乙酯萃取部分(Fr.A)过硅胶柱层析，以甲醇-氯仿(0:100、5:95、10:90、20:80和40:60，v/v)为洗脱剂梯度洗脱得到Fr.A-1～Fr.A-7七个流分。流分Fr.A-6经MCI CHP 20P gel柱层析(甲醇-水，40:60、60:40、80:20和100:0)得到四个亚流分Fr.A-6-1～Fr.A-6-4。Fr.A-6-2经硅胶柱层析(MeOH-CHCl3，2:98)得到三个亚流分Fr.A-6-2-1～Fr.A-6-2-2。Fr.A-6-2-2(2.2g)经Sephadex LH-20(氯仿-甲醇，50:50)、硅胶柱层析(MeOH-CHCl3,10:90)和半制备高效液相(MeCN-H2O,3.0mL/min，Agilent XDB-C18柱，9.4×250mm,5μm)得到化合物5(30mg),6(16mg),7(31mg)和8(27mg)。Fr.A-6-4(2.3g)经过反复的硅胶柱层析(MeOH-CHCl3,2:98)、Sephadex LH-20 CC(MeOH-CHCl3,50:50)和半制备高效液相(MeCN-H2O,3.0mL/min，Agilent XDB-C18柱，9.4×250mm,5μm)得到化合物1(5mg)，2(11mg)，3(12mg)和4(3mg)。
本发明提供了上述技术方案所述化合物在制备PTP1B抑制剂药物中的应用。
本发明提供了上述技术方案所述化合物在制备α-葡萄糖苷酶抑制剂药物中的应用。
本发明提供了上述化合物在制备降血糖药物或保健食品中的应用。
本发明提供了一种药物组合物，所述药物组合物包括上述技术方案所述化合物中的至少一种和药学上可接受的载体或赋型剂。
本发明提供了上述技术方案所述药物组合物在制备PTP1B抑制剂药物中的应用。
本发明提供了上述技术方案所述药物组合物在制备α-葡萄糖苷酶抑制剂药物中的应用。
本发明提供了上述技术方案所述药物组合物在制备降血糖药物或保健食品中的应用。
本发明提供的一类黄烷醇-薄荷烷杂合体，A–H(amomutsaokins A–H，1～8)，对PTP1B和α-葡萄糖苷酶具有明显的抑制活性，能够用于制备降血糖药物或保健食品中。
本发明提供的化合物在制药中的应用时，对所述应用的方法没有特殊的限定，选用本领域熟知的方法即可。
当所述化合物1～8中的至少一种用于制备PTP1B抑制剂药物时，本发明优选将所述化合物1～8直接使用，或以药物组合物的形式使用。
当所述化合物1～8中的至少一种用于制备α-葡萄糖苷酶抑制剂药物时，本发明优选将所述化合物1～8直接使用，或以药物组合物的形式使用。
当所述化合物1～8中的至少一种用于制备降血糖药物时，本发明优选将所述化合物1～8直接使用，或以药物组合物的形式使用。
本发明提供的药物组合物包括所述化合物中的至少一种和药学上可接受的载体或赋型剂。在本发明中，所述药学上可接受的载体或赋型剂优选为固体、半固体或液体稀释剂，填料以及药物制品辅剂。本发明对所述药学上可接受的载体或赋型剂没有特殊的限定，选用本领域熟知的、对人和动物无毒且惰性的药学上可接受的载体和/或赋型剂即可。
本发明对所述药物组合物的制备方法没有特殊的限定，直接将化合物1～8中的至少一种与药学上可接受的载体或赋型剂混合即可，本发明对所述混合的过程没有特殊的限定，选用本领域熟知的过程能够得到药物组合物即可。
本发明提供的药物组合物在制药中的应用时，对所述应用的方法没有特殊的限定，选用本领域熟知的方法即可。
在本发明中，当所述药物组合物用于制备PTP1B抑制剂、α-葡萄糖苷酶抑制剂或降血糖药物时，所述组合物在药物中的含量优选为0.1～99％；在所述药物组合物中，所述化合物1～8中的至少一种在药物组合物中的含量优选为0.5～90％。本发明的药物组合物优选以单位体重服用量的形式使用。在本发明中，所制备的药物优选可经注射(静注、肌注)和口服两种形式给药。
附图说明：
图1为本发明化合物1～8的结构式。
具体实施方式：
为了更好地理解本发明的实质，下面结合附图，用本发明的实施例来进一步说明本发明化合物A–H(amomutsaokins A–H，1～8)，其制备方法、结构鉴定、药理作用，但不以此试验例和实施例来限定本发明。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
化合物1～8的制备：
草果的干燥果实，粉碎，用50％乙醇回流提取三次，每次2h，合并乙醇提液，减压回收乙醇得浸膏。浸膏分散在水中后用乙酸乙酯萃取，随后浓缩的到乙酸乙酯萃取部分。然后将乙酸乙酯萃取部分(Fr.A)过硅胶柱层析，以甲醇-氯仿(0:100、5:95、10:90、20:80和40:60，v/v)为洗脱剂梯度洗脱得到Fr.A-1～Fr.A-7七个流分流分Fr.A-6经MCI CHP 20P gel柱层析(甲醇-水，40:60、60:40、80:20和100:0)得到四个亚流分Fr.A-6-1～Fr.A-6-4。Fr.A-6-2经硅胶柱层析(MeOH-CHCl3，2:98)得到三个亚流分Fr.A-6-2-1～Fr.A-6-2-2。Fr.A-6-2-2(2.2g)经Sephadex LH-20(氯仿-甲醇，50:50)、硅胶柱层析(MeOH-CHCl3,10:90)和半制备高效液相(MeCN-H2O,3.0mL/min，Agilent XDB-C18柱，9.4×250mm,5μm)得到化合物5(30mg),6(16mg),7(31mg)和8(27mg)。Fr.A-6-4(2.3g)经过反复的硅胶柱层析(MeOH-CHCl3,2:98)、Sephadex LH-20 CC(MeOH-CHCl3,50:50)和半制备高效液相(MeCN-H2O,3.0mL/min，Agilent XDB-C18柱，9.4×250mm,5μm)得到化合物1(5mg)，2(11mg)，3(12mg)和4(3mg)。
化合物1～8的波谱数据：
旋光由Jasco model 1020旋光仪(Horiba，Tokyo，Japan)测定；红外光谱(IR)采用KBr压片法，由Bio-Rad FTS-135型红外光谱仪(Hercules,California,USA)测定；紫外光谱由UV-2401PC型紫外光谱仪(Shimadzu,Kyoto,Japan)测定；ECD谱由Applied Photophysics圆二色谱仪(Agilent,Santa Clara,United States)测定；核磁共振谱(1D和2D NMR)用AV800或Avance III-600型超导核磁共振仪(Bruker,Bremerhaven,Germany)测定，以氘代甲醇作为溶剂；高分辨质谱(HRMS)用LCMS-IT-TOF型质谱仪(Shimadzu,Kyoto,Japan)测定；薄层色谱硅胶、柱层析硅胶(200-300目)购自青岛美高及青岛海洋化工集团有限公司，葡聚糖凝胶LH-20(Sephadex LH-20)购自Amersham Bioscience(瑞典)。CHP20P MCI凝胶购自Mitsubishi Chemical Corporation(Tokyo,Japan)。
草果素A(1)
分子式：C25H28O6,
分子量：424
性状：白色粉末
HRESIMSm/z:425.1950[M+H]+(calcd for C25H29O6,425.1959)；
UV(MeOH)λmax(logε):229(3.61),280(2.90)nm
IR(KBr)vmax:3440,1624,1516,1478,1449,1384和1135cm–1；
ECD(c 0.09mM,MeOH)λmax(Δε):214(–12.14),227(+0.62),246(–2.04),280(–0.14)nm
1H-NMR和13C-NMR(DEPT)数据见表1和2。
草果素B(2)
分子式：C25H28O6,
分子量：424
性状：白色粉末
HRESIMS m/z:423.1804[M-H]-(calcd for C25H27O6,423.1813)；
UV(MeOH)λmax(logε):230(3.30),283(2.54)nm；
IR(KBr)νmax:3439,1629,1468,1384 and 1089cm–1；
ECD(c 0.09mM,MeOH)λmax(Δε):214(+10.52),227(+1.27),283(+0.34)nm；
1H-NMR和13C-NMR(DEPT)数据见表1和2。
草果素C(3)
分子式：C25H28O6,
分子量：424
性状：白色粉末
HRESIMSm/z423.1807[M-H]-(calcd for C25H27O6,423.1813)；
UV(MeOH)λmax(logε):228(3.22),280(2.41)nm；
IR(KBr)vmax:3431,1623,1598,1520,1448,1383,1284,1154,1126,1118and1068cm-1；
ECD(c 0.28mM,MeOH)λmax(Δε):211(–4.20),224(+2.70),256(–0.23),284(+0.61)nm；
1H-NMR和13C-NMR(DEPT)数据见表1和2。
草果素D(4)
分子式：C25H28O6,
分子量：424
性状：白色粉末
HRESIMS m/z 423.1817[M-H]-(calcd for C25H27O6,423.1813)；
UV(MeOH)λmax(logε):229(3.24),280(2.58)nm；
IR(KBr)vmax:3445,3420,1626,1529,1448 and 1124 cm–1 cm–1；
ECD(c 0.24 mM,MeOH)λmax(Δε):209(+2.14),246(–1.89),279(+0.58)nm；
1H-NMR和13C-NMR(DEPT)数据见表1和2。
草果素E(5)
分子式：C25H30O7,
分子量：442
性状：白色粉末
HRESIMS m/z443.2059[M+H]+(calcd for C25H31O7,443.2064)；
UV(MeOH)λmax(logε):230(3.44),280(2.76)nm；
IR(KBr)vmax:3432,1626,1516,1449,1384 and 1138 cm–1；
ECD(c 0.11 mM,MeOH)λmax(Δε):230(+3.61)nm；
1H-NMR和13C-NMR(DEPT)数据见表1和2。
草果素F(6)
分子式：C25H30O7,
分子量：442
性状：白色粉末
HRESIMS m/z443.2053[M+H]+(calcd for C25H31O7,443.2064)；
UV(MeOH)λmax(logε):230(3.16),281(2.46)nm；
IR(KBr)vmax:3439,1624,1517,1450,1377 and 1048 cm–1；
ECD(c 0.18 mM,MeOH)λmax(Δε):231(–0.29),282(+0.72)nm；
1H-NMR和13C-NMR(DEPT)数据见表1和2。
草果素G(7)
分子式：C25H30O7,
分子量：442
性状：白色粉末
HRESIMS m/zHRESIMS m/z:443.2076[M+H]+(calcd for C25H31O7,443.2064)；
UV(MeOH)λmax(logε):230(3.44),281(2.82)nm；
IR(KBr)vmax:3432,1619,1515,1464,1453,1384,1148 and 1115 cm–1；
ECD(c 0.11 mM,MeOH)λmax(Δε):228(–1.93),282(+0.20)nm；
1H-NMR和13C-NMR(DEPT)数据见表1和2。
草果素H(8)
分子式：C25H30O7,
分子量：442
性状：白色粉末
HRESIMS m/z441.1927[M-H]-(calcd for C25H29O7,441.1919)；
UV(MeOH)λmax(logε):229(3.34),281(2.72)nm；
IR(KBr)vmax:3432,1625,1516,1450,1384,1148 and 1115cm–1；
ECD(c 0.14mM,MeOH)λmax(Δε):234(–0.42),279(–0.22)nm；
1H-NMR和13C-NMR(DEPT)数据见表1和2。
表1.化合物1～8的1H NMR数据
表2.化合物1～8的13C NMR数据
实施例2：
PTP1B和α-葡萄糖苷酶抑制活性
1材料和方法
1.1材料
α-葡萄糖苷酶(Sigma Aldrich,St.Louis,MO,USA)；磷酸盐缓冲液(≥99％，美仑生物，大连)；对硝基苯基-α-D-吡喃葡萄糖(≥99％，源叶生物，上海)；阿卡波糖(≥98％，拜耳医药，北京)；PTP1B(蛋白酪氨酸磷酸酶)购自Sino Biological(Wayne,PA,USA)；苏拉明钠购自ACROS(New Jersey USA)
1.2仪器
Flex Station 3台式多功能酶标仪(Bio-RAD 680,美国)；分析天平(AG135，Metler Toledo，中国)；恒温箱(DHP-9082，上海)。
1.3实验过程
PTP1B抑制活性是根据本发明人先前的研究进行的。简言之，工作缓冲液(workingbuffer，WB)是由3-(N-吗啉代)丙磺酸(MOPS,722.02mg)、二硫苏糖醇(DTT,30mg)、EDTA(25.7mg)、牛血清蛋白(BSA，200mg)和NaCl(12.1g)溶于100mL超纯水配制而成。溶解在1mL超纯水中p-硝基苯基磷酸盐(p-NPP，31mg)作为底物。将70μLWB、10μL PTP1B酶(5mg/L)和10μL溶解在DMSO中的待测样品依次添加到96孔板中，在37℃下孵育15min后，通过加入10μL100mM p-NPP引发反应，之后孵育30min。在反应混合物中加入100μL 0.1M Na2CO3溶液终止反应，用酶标仪在405nm处测定吸光值，记录结果。阴性对照用DMSO代替待测溶液，阳性为苏拉明钠，其他方法相同。PTP1B抑制率计算公式为抑制率(％)＝(△酶－△样/△酶－△阴)×100％。利用Graphpad prism5软件对实验结果进行分析。
α-葡萄糖苷酶抑制活性测试采用文献报道的方法进行了轻微改良。阿卡波糖作为阳性对照，硝基苯基-α-葡萄糖(PNPG)作为底物。将20μL溶解在磷酸盐缓冲液(PB，pH＝7)中的0.2U/mLα-葡萄糖苷酶和30μL溶解在MeOH-PB(50:50)中的待测样品依次加入到96孔板中。实验的空白用相同的方法，只是将PB代替α-葡萄糖苷酶。混合液在37℃恒温箱中孵育5分钟后，将底物20μL5.0mM PNPG依次加到96孔板引发反应，反应混合物在37℃恒温箱中孵育15分钟后，通过加入40μL 0.1M Na2CO3终止反应。用酶标仪在405nm处测定吸光值，记录结果。阴性对照用PB代替待测溶液，其他方法相同。α-葡萄糖苷酶抑制率计算公式为：抑制率(％)＝(△酶－△样/△酶－△阴)×100％。利用Graphpad prism 5软件对实验结果进行分析。
1.4实验过程
2.结果：
2.1α-葡萄糖苷酶抑制活性
对分离得到的所有化合物评价了其体外的PTP1B抑制活性。当测试浓度是400μM时，化合物2、3和6对PTP1B的抑制率明显的超过了60％。量效关系研究表明化合物2、3和6的IC50值分别为314.00、266.31和317.51μM，阳性苏拉明钠的IC50值为199.39μM。
进一步对所有化合物的α-葡萄糖苷酶抑制活性进行了测试。如表3所示，化合物1～8，对α-葡萄糖苷酶均表现出明显的抑制活性，IC50值在29.50到76.23μM之间，比阳性阿卡波糖(IC50,193.77μM)活性更强。
表3.化合物1-8的PTP1B和α-葡萄糖苷酶抑制活性(IC50±SD,μM)a
a IC50从三次独立的实验中得到.
由上述可知，化合物1～8对PTP1B和α-葡萄糖苷酶显示显著抑制活性，具有降血糖作用。
制剂实施例1～8：
在以下制剂实施例中，选择常规试剂，并按照现有常规方法进行制剂制备，本实施例仅仅体现本发明所述化合物1～8中的至少一种能够制备成不同的制剂，对具体试剂和操作不作具体限定：
1.将实施例1制备的化合物1～8中的至少一种，用DMSO溶解后，按常规方法加注射用水，精滤，灌封灭菌制成注射液，所述注射液的浓度为0.5～5mg/mL。
2.将实施例1制备的化合物1～8中的至少一种，用DMSO溶解后，将其溶于无菌注射用水中，搅拌使其溶解，用无菌抽滤漏斗过滤，再无菌精滤，分装于安瓿中，低温冷冻干燥后无菌熔封，得粉针剂。
3.将实施例1制备的化合物1～8中的至少一种，按其与赋形剂质量比为9:1的比例加入赋形剂，制成粉剂。
4.将实施例1制备的化合物1～8中的至少一种，按其与赋形剂质量比为5:1的比例加入赋形剂，制粒压片。
5.将实施例1制备的化合物1～8中的至少一种，按常规口服液制备方法制成口服液。
6.将实施例1制备的化合物1～8中的至少一种，按其与赋形剂质量比为5:1的比例加入赋形剂，制成胶囊。
7.将实施例1制备的化合物1～8中的至少一种，按其与赋形剂质量比为3:1的比例加入赋形剂，制成胶囊。
8.将实施例1制备的化合物1～8中的至少一种，按其与赋形剂质量比为5:1的比例加入赋形剂，制成颗粒剂。
由以上实施例可知，本发明提供了一种黄烷醇-薄荷烷聚合物及其制备方法和应用，药物组合物及其应用。本发明提供的黄烷醇-薄荷烷聚合物，主要包括8种新颖结构的化合物，该类化合物对PTP1B和α-葡萄糖苷酶具有明显的抑制活性，能够与可药用载体或赋型剂组成药物组合物，能够用于制备PTP1B抑制剂药物、α-葡萄糖苷酶抑制剂药物、降血糖药物或保健食品。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
