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user: 3. 结果与讨论 3.1. 几何结构 如图1所示吗啡为五环结构，其中含有部分氢化的菲环。吗啡分子中存在C5、C6、C9、C13和C14 Table 1 Active analgesia components of Gelsemium and Morphin 编号 化学名 分子式 分子量 可旋转键 gw1 Gelsemine (钩吻素甲) C 20 H 22 N 2 O 2 322 1 gw2 Gelsemine N-oxide C 20 H 22 N 2 O 3 338 1 gw3 Gelsevirine C 21 H 24 N 2 O 3 352 2 gw4 19-(R)-Hydroxydihydro gelsemine C 20 H 24 N 2 O 3 340 1 gw5 Koumine (钩吻素子) C 20 H 22 N 2 O 306 1 gw6 (19R)-Kouminol C 20 H 24 N 2 O 2 324 1 gw7 Koumine N-oxide C 20 H 22 N 2 O 2 322 1 gw8 Humantenine C 21 H 26 N 2 O 3 344 3 gw9 Gelsenicine (钩吻素己) C 19 H 22 N 2 O 3 326 2 gw10 Gelselegine (钩吻精碱) C 20 H 26 N 2 O 4 358 3 gw11 Humantenmine (葫蔓藤碱甲) C 19 H 22 N 2 O 3 326 2 gw12 Gelsemoxonine C 19 H 22 N 2 O 5 358 3 gw13 16-epi-voacarpine C 21 H 24 N 2 O 4 368 3 gw14 Gelseamydine C 29 H 36 N 2 O 6 508 5 gw15 19-(Z)-Taberpsychine C 20 H 24 N 2 O 308 0 gw16 Gelsemamide (钩吻内酰胺) C 20 H 24 N 2 O 4 356 1 morphine Morphine (吗啡) C 17 H 19 NO 3 285 0 表1. 钩吻镇痛活性成分和吗啡的分子式 共5个手性碳，左旋体吗啡作用于m受体产生药理作用，而右旋体吗啡则无生理活性。C5、C6和C14上的氢与乙胺链成顺式，A环与B、C、E环均成顺式，D环(乙胺链)突出于其他平面之上。吗啡环A和环C上的酚羟基的酰化和醚化，6位羟基的氧化和氮上取代基的改变以及引入新的基团都会影响吗啡的活性。与吗啡的几何结构相比，钩吻的镇痛活性成分结构中也具有一平坦的芳环结构，苯环可以通过范德华力与作用位点结合产生药理效应；除gw3、gw5、gw6、gw7、gw14和gw15这6种活性成分，其余钩吻镇痛活性成分均有一碱性中心，能在生理pH条件下大部分电离为阳离子，与受体的阴离子部位以静电结合 [ 14 ] 。吗啡中N原子被不同取代基取代，可从激动剂转变为拮抗剂，如吗啡17位的氮原子上的甲基换成烯丙基得到纳洛酮，是吗啡受体的纯拮抗剂，但在钩吻镇痛活性成分结构中没有类似构型。 3.2. 谱学性质 优化得到的稳定钩吻镇痛活性成分和吗啡的IR光谱数据如图2和表2所示。主要存在3个较强的红外活性特征振动：C=O、N-H和O-H键的伸缩振动。除gw5、gw6、gw7、gw15和吗啡外，其他钩吻镇痛活性成分的红外光谱数据显示在1700~1832cm -1 范围内均存在的一个尖峰，对应C=O伸缩振动，与文献 [ 15 ] 中的数据吻合。在3500~3600 cm −1 范围出现较弱吸收带，对应N-H伸缩振动。gw4、gw6、gw10、gw12、gw13和gw14都在3730~3860 cm −1 范围内出现醇羟基的伸缩振动，n (N-H) 较n (O-H) 谱带弱、尖。吗啡分子中存在一个酚羟基和一个六元环上的醇羟基，吗啡六元环C=C伸缩振动为1664 cm −1 ，环中-CH=CH-的反式CH面外弯曲振动为937 cm −1 ，与文献 [ 16 ] 中的C=C和-CH=CH-振动伸缩频率红移了约20 cm −1 。 图1. 钩吻镇痛活性成分和吗啡的结构 图2. 钩吻镇痛活性成分与吗啡的红外谱图和紫外–可见光谱 采用密度泛函理论中的X3LYP/6-31++(d，p)方法计算了钩吻16种镇痛活性成分和吗啡的UV-Vis的光谱性质(如图2所示)。钩吻镇痛活性成分中gw1、gw3、gw4、gw5和gw9在220~240 nm和260~300 nm范围内存在两个吸收峰，构型中存在和n→σ * 和n→π * 跃迁。图2(f)显示gw16的C=O吸收峰与吗啡相比红移了15 nm。gw2和gw13在300 nm以上存在吸收峰，说明分子中存在较大的共轭体系 [ 17 ] 。考虑溶剂化效应后，吗啡在233 nm处的吸收峰发生蓝移，在224 nm处出现吸收峰；对于钩吻镇痛活性成分中C=O的吸收峰在乙醇环境中也出现蓝移。 3.3. 电子结构分析 钩吻镇痛活性成分和吗啡的偶极矩如图3所示，所有化合物的偶极矩均大于1，其中结构gw6的偶极矩最大，约为16.07 × 10 −30 C∙m。gw16的偶极矩仅次与gw6，gw2的偶极矩最小，极性最小。从图3可以看出gw3、gw6、gw11和gw16的偶极矩大于吗啡的偶极矩，表示这四种镇痛活性成分的极性较大。采用极化连续模型(PCM)考虑溶剂效应后，钩吻镇痛活性成分和吗啡的偶极矩均大于气相中的偶极矩，因此在乙醇环境中，钩吻镇痛活性成分和吗啡的极性均增大。 Table 2 The stretching vibrational frequencies (n(C=O)， n(N-H) and n(O-H)) of active analgesia components of Gelsemium and Morphin 编号 n (C=O) n (N-H) n (O-H) gw1 1710.8 3560.6 - gw2 1712.8 3558.8 - gw3 1729.1 - - gw4 1700.6 3561.4 3841.8 gw5 - - - gw6 - - 3735.9 gw7 - - - gw8 1780.0 - - gw9 1789.1 - - gw10 1795.6 3500.6 3852.7 gw11 1795.5 - - gw12 1793.1 1799.0 3561.6 3757.8 gw13 1793.2 3683.4 3777.5 3843.8 gw14 1785.0 1831.1 - 3843.2 gw15 - 3677.4 - gw16 1747.0 3476.7 - morphine - - 3806.5 3836.4 表2. 钩吻镇痛活性成分与吗啡C=O、N-H和O-H键的伸缩振动频率 图3. 钩吻镇痛活性成分和吗啡结构的偶极矩(μ) 3.4. 概念密度泛函分析 采用概念密度泛函方法按照下式计算了钩吻16种镇痛活性成分和吗啡的电负性(χ)、硬度(η)、软度(S)和亲电指数(ω) [ 18 ] [ 19 ] ： 具体数值见表3。应用概念密度泛函理论定义的电负性和硬度，从而在理论上探讨化合物的化学性质。gw7、gw12和吗啡的电负性较大，电负性越大，得电子能力越强，与受体结合作用越强。由η值可知，吗啡和gw15的硬度大于钩吻其余镇痛活性成分，其分子中可旋转键最少，而gw14的硬度最小。gw15的亲电指数最小，亲电性最弱，则其对应的酸性则最强。因此，从电负性、硬度、软度和亲电指数来看gw7、gw12和gw15与吗啡的性质最为相似。 3.5. 药代动力学分析 钩吻的镇痛活性成分和吗啡的脂水分布系数评价都较好。吗啡与不同脑区的阿片受体结合，模拟内源性阿片肽的作用，抑制P-糖蛋白的释放，从而干扰痛觉冲动传入中枢发挥镇痛作用，从表4中可以看出吗啡进入中枢神经系统的比例是35%，而gw7进入中枢神经系统的比例高达97%；gw7更容易作用于 Table 3 The values of electronegativity (χ)， hardness (η)， softness (S) and electrophilicity (ω) of active analgesia components of Gelsemium and Morphine calculated at the X3LYP/6-31++G(d，p) leve 钩吻 χ/eV η/eV S/eV − 1 ω/eV Gas Ethanol Gas Ethanol Gas Ethanol Gas Ethanol gw1 0.12 0.12 0.19 0.17 5.31 5.72 0.04 0.04 gw2 0.13 0.14 0.19 0.19 5.14 5.19 0.04 0.05 gw3 0.13 0.13 0.17 0.16 5.93 6.14 0.05 0.05 gw4 0.12 0.12 0.18 0.17 5.56 5.75 0.04 0.04 gw5 0.13 0.13 0.17 0.16 5.94 6.25 0.05 0.05 gw6 0.11 0.13 0.16 0.16 6.12 6.13 0.04 0.05 gw7 0.14 0.15 0.19 0.19 5.25 5.22 0.05 0.06 gw8 0.12 0.12 0.19 0.18 5.35 5.44 0.04 0.04 gw9 0.11 0.13 0.17 0.20 5.98 5.11 0.04 0.04 gw10 0.13 0.13 0.19 0.20 5.29 5.03 0.04 0.04 gw11 0.13 0.13 0.19 0.20 5.16 5.04 0.04 0.04 gw12 0.14 0.14 0.20 0.20 5.10 4.98 0.05 0.05 gw13 0.11 0.11 0.15 0.17 6.66 5.78 0.04 0.03 gw14 0.13 0.13 0.20 0.20 5.05 5.04 0.04 0.04 gw15 0.11 0.11 0.18 0.18 5.65 5.43 0.03 0.04 gw16 0.11 0.13 0.18 0.22 5.62 4.60 0.04 0.04 morphine 0.14 0.11 0.10 0.20 10.45 4.94 0.10 0.03 表3. 在X3LYP/6-31++G(d，p)水平计算得到钩吻镇痛活性成分和吗啡的电负性(χ)、硬度(η)、软度(S)和亲电指数(ω) Table 4 The pharmacokinetic parameters of active analgesia components of Gelsemium and Morphin CYP1A2 抑制剂 CYP2C9抑制剂 CYP2C19抑制剂 CYP2D6抑制剂 CYP3A4抑制剂 LogP PPB CNS gw1 0.31 0.33 0.42 0.40 0.47 2.23 −2.37 80% gw2 0.35 0.31 0.41 0.28 0.48 1.85 −2.65 90% gw3 0.30 0.31 0.43 0.37 0.45 2.19 −2.78 80% gw4 0.39 0.37 0.44 0.51 0.50 3.23 −2.31 92% gw5 0.39 0.37 0.44 0.51 0.50 2.23 −2.31 92% gw6 0.29 0.34 0.41 0.50 0.46 2.11 −3.03 91% gw7 0.48 0.39 0.51 0.47 0.51 2.72 −2.80 97% gw8 0.27 0.35 0.37 0.37 0.48 3.39 −2.56 87% gw9 0.24 0.30 0.39 0.40 0.54 2.19 −2.02 27% gw10 0.31 0.37 0.40 0.38 0.49 1.17 −3.49 51% gw11 0.26 0.31 0.39 0.39 0.46 2.00 −2.18 39% gw12 0.32 0.36 0.45 0.37 0.41 1.67 −2.28 18% gw13 0.34 0.34 0.42 0.48 0.51 1.97 −2.38 43% gw14 0.28 0.33 0.38 0.37 0.50 1.59 −3.61 58% gw15 0.49 0.39 0.44 0.51 0.49 4.09 −1.72 86% gw16 0.38 0.37 0.44 0.38 0.51 1.48 −2.72 82% morphine 0.15 0.14 0.22 0.50 0.33 0.69 −2.63 35% 表4. 钩吻镇痛活性成分和吗啡的药代动力学参数 中枢神经系统。药物和血浆蛋白的结合率是影响药物的分布和代谢的重要参数，是药物在体内动力学的一个重要过程，游离的血药浓度能够影响药物的排泄和代谢速率，更为重要的是它密切关系到药物的作用强度，计算结果显示，gw13和gw16有较强的血清蛋白结合率。 影响药物的代谢主要是指药物对药物代谢酶的影响 [ 20 ] ，根据报道90%以上的药物是通过肝微粒体的细胞色素P450酶完成 [ 21 ] 。人类参与药物代谢的主要细胞色素氧化酶CYP1A2、CYP2C9、CYP2C19、CYP2D6和CYP3A4在此激活过程中具有决定性的催化作用。计算结果显示，吗啡对CYP1A2、CYP2C9、CYP2C19酶没有其抑制作用，相比之下钩吻的镇痛活性成分中gw11的抑制作用较小，CYP2D6酶的抑制作用较强，在钩吻镇痛活性成分中gw4、gw5、gw6、gw7和gw15对CYP2D6酶抑制作用与吗啡相似。综上所述，gw7的药代动力学评价与其他镇痛活性成分相比最佳。