NMR在中藥質(zhì)量控制及在藥物立體結(jié)構(gòu)研究中的應(yīng)用.pdf

1、核磁共振技術(shù)已成為結(jié)構(gòu)分析表征、動(dòng)態(tài)過程追蹤、生物代謝組學(xué)分析等方面不可或缺的重要工具，廣泛應(yīng)用于藥物研發(fā)的各個(gè)層面。本論文主要對NMR技術(shù)在中藥質(zhì)量控制及在藥物立體結(jié)構(gòu)研究中的應(yīng)用進(jìn)行了探索性的研究。研究內(nèi)容主要包括:通過1H NMR指紋圖譜-模式識別方法建立升麻藥材的質(zhì)量評價(jià)和控制體系;利用動(dòng)態(tài)NMR方法對抗高血壓藥物群多普利和抗癌藥物卡培他濱在溶液中的構(gòu)象行為進(jìn)行研究。
　　第一部分，本文應(yīng)用1H NMR指紋圖譜-模式識別方

2、法對升麻藥材的品種和品質(zhì)進(jìn)行鑒別研究。升麻是我國傳統(tǒng)中藥之一，也是一種典型的多基源藥材，僅被《中國藥典》所收載的品種就有3種，而根據(jù)藥典方法并不能實(shí)現(xiàn)對不同品種升麻的鑒別。本研究共收集了38個(gè)升麻Cimicifuga foetida（西升麻）樣本、15個(gè)大三葉升麻C.heracleifolia（關(guān)升麻）樣本和15個(gè)興安升麻C.dahurica（北升麻）樣本，經(jīng)簡單預(yù)處理后得到其甲醇提取物，再經(jīng)NMR測試獲得其1H NMR圖譜。對提取方法

3、和測試過程的重現(xiàn)性及精密度進(jìn)行了考察，并對其進(jìn)行了初步的譜峰歸屬，由此建立了升麻的1H NMR指紋圖譜。在此基礎(chǔ)上，以1H NMR為識別變量，運(yùn)用主成分分析(PCA)、判別偏最小二乘(DPLS)及人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ANN）等多種數(shù)據(jù)分析方法建立了不同品種升麻的識別模型。研究結(jié)果表明，關(guān)升麻和北升麻之間具有很高的相似性，二者與西升麻之間則存在較為顯著的差異。PCA得分和載荷分析則表明三萜皂苷類化合物是引起這一區(qū)分的主要化學(xué)成分，此類化合物在西

4、升麻中的含量較高，而關(guān)升麻和北升麻中糖類化合物的含量較高。采用DPLS方法建立了西升麻與關(guān)升麻和北升麻之間的分類識別模型;采用偶合的ANN-DPLS方法，建立了關(guān)升麻和北升麻之間的分類識別模型。兩個(gè)模型均具有良好的分離度和穩(wěn)定性，預(yù)測準(zhǔn)確率達(dá)100％，能夠?qū)崿F(xiàn)不同種樣本之間的快速、準(zhǔn)確分類。對西升麻樣本的PCA分析表明，舟曲縣和宕昌縣所產(chǎn)的西升麻中三萜皂苷類物質(zhì)的含量相對較高且質(zhì)量較為穩(wěn)定，可以作為三萜皂苷提取物制劑的原料藥材主產(chǎn)區(qū)。<

5、br>　　第二部分則應(yīng)用動(dòng)態(tài)NMR方法對兩種化學(xué)合成藥物在溶液中的構(gòu)象行為進(jìn)行研究。藥物分子的空間構(gòu)象決定了它與受體結(jié)合的特異性、選擇性和生物活性，其在溶液中的構(gòu)象尤為重要。本研究采用1D和2D NMR技術(shù)結(jié)合量子化學(xué)中分子動(dòng)力學(xué)(MD)模擬和密度泛函理論(DFT)的方法，對群多普利和卡培他濱的立體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究。對群多普利的研究表明，因酰胺鍵的受阻旋轉(zhuǎn)，該藥物分子在不同溶液中均存在順式和反式兩種構(gòu)象，且順式構(gòu)象為其優(yōu)勢構(gòu)象;溶劑化效應(yīng)

6、的影響導(dǎo)致DMSO溶液中兩種構(gòu)象的能量差遠(yuǎn)小于在CDCl3溶液中的能量差，由動(dòng)態(tài)NMR實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以計(jì)算出酰胺鍵旋轉(zhuǎn)的活化自由能為16.2kcal/mol?？ㄅ嗨麨I的研究結(jié)果表明，其分子結(jié)構(gòu)中存在兩個(gè)C-N鍵，即氨基甲酸酯C-N鍵以及連接呋喃環(huán)和嘧啶環(huán)的C-N鍵，前者因本身所具有的半雙鍵性質(zhì)而旋轉(zhuǎn)受阻，后者則受空間位阻的作用而旋轉(zhuǎn)受阻，導(dǎo)致卡培他濱在CDCl3溶液中存在4個(gè)構(gòu)象異構(gòu)體。通過動(dòng)態(tài)NMR實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)其中3個(gè)異構(gòu)體相互轉(zhuǎn)換所需的能壘

7、極低，需在極低的測試溫度下方可觀測得到，而在265 K時(shí)僅顯示三者的平均構(gòu)象;另外1個(gè)異構(gòu)體則因酰胺鍵上NH質(zhì)子的遷移而形成了分子內(nèi)氫鍵。本研究還應(yīng)用密度泛函理論(DFT)方法對上述兩個(gè)藥物分子進(jìn)行了最低能量結(jié)構(gòu)的優(yōu)化計(jì)算，進(jìn)一步驗(yàn)證了NMR實(shí)驗(yàn)結(jié)論。
　　綜上所述，本研究首次以升麻中的三萜皂苷類化合物為研究對象，建立了升麻藥材的1H NMR指紋圖譜，并以此為基礎(chǔ)建立了完整全面的升麻質(zhì)量評價(jià)和控制體系。研究結(jié)果表明，1H NMR指