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user: 3. 具有活性的Mannich碱 3.1. 抗糖尿病活性 糖尿病是由多种原因引起的内分泌代谢疾病，目前已经成为继心血管疾病、恶性肿瘤之后第三大严重威胁人类健康的非传染性疾病。开展新型抗糖尿病药物的研发，具有重要的理论价值和社会意义。2008年，杨大成等 [ 13 ] 在专利号为ZL 200810237001.2的发明中公开了具有抗糖尿病活性的β-氨基酮类化合物，为具有下述通式I的化合物或其药学上可接受的盐： Scheme 3. The Mannich reaction of 4-methoxyacetophenone with aromatic aldehydes and aromatic amines 反应式3. 4-甲氧基苯乙酮和芳香醛与芳香胺的Mannich反应 Scheme 4. The Mannich reaction of 4-aminobenzoic acid or ethyl 4-aminobenzoate with acetophenone and aromatic aldehydes 反应式4. 4-氨基苯甲酸或4-氨基苯甲酸乙酯参与的Mannich反应 在此专利中，所研究的芳香醛、芳香酮和芳香胺不仅包括之前大量报道的苯基及取代苯基的芳香化合物，还引入了萘基及取代萘基、2-噻吩基及2-取代噻吩基、2-呋喃基及2-取代呋喃基等，极大地扩大了芳香醛、芳香酮和芳香胺的Mannich反应范围。通过生物学测试发现，上述结构的Mannich碱具有α-葡萄糖苷酶抑制活性(α-GI)和过氧化物酶体增殖物激活受体(PPAR)激动活性，这是首次报道该类分子具有抗糖尿病活性。 2009年，李麒麟和杨大成等 [ 14 ] 又在专利200910258861.9中公开了通过Mannich碱制备的β-氨基酮和β-氨基醇衍生物及其用途。此发明提供具有通式II结构的一类新的化合物(见图1)。 生物活性测试发现，该类β-氨基酮和β-氨基醇具有PPARs受体激动活性、胰岛素增敏活性，可用于制备预防和治疗胰岛素抵抗相关疾病、糖尿病、动脉粥样硬化、脂肪肝、高脂血症以及炎症等疾病的药物。在此类新的Mannich碱分子中，发明者将胺组分(R)扩大至苯环、取代的苯环、取代的氮杂环或磺胺甲噁唑(SMZ)。SMZ是一种非常经典的广谱磺胺类(sulfonamides)抗菌药，对大多数革兰阳性和阴性菌都有抑制作用 [ 30 ] 。这是首次在Mannich反应中引入磺胺结构片段，不仅得到磺胺的新型衍生物，而且发现了含磺胺结构片段Mannich碱的新生物活性—抗糖尿病活性。更为可喜的是，(4-(1-(3，4-二氯苯基)-3-羟基-5-(6-甲氧基萘-2-基)戊氨基)苯甲酸(分子1，见图1)的PPAR相对激动率高达120.44%，略弱于阳性对照药物罗格列酮(166.00%)。 上市的PPAR激动剂如罗格列酮、吡咯列酮等一线治疗药物，有增加体重、low density lipoprotein (LDL)胆固醇水平升高及肝损伤等副作用，长期使用受到一定的限制 [ 31 ] - [ 33 ] 。为寻找新型高效低毒的PPAR激动剂，宋小礼等人 [ 15 ] 通过Mannich反应一步合成了多个含有SMZ结构单元的未见报道的β-氨基酮衍生物2和3 (见图2)。他们通过分子空间结构模拟发现，以4-芳基-2-丁酮和苯乙酮为酸组分合成的Mannich碱，三个芳香环不在同一平面，活性较好的分子(如2和3)呈U形构象。冯君等人 [ 34 ] 指出，配体分子以U形构象结合在PPAR受体腔内。因此宋小礼等人 [ 15 ] 推测该类分子活性存在差异，可能与 图1. β-氨基酮和β-氨基醇以及化合物1的结构 图2. 含有磺胺甲恶唑SMZ的Mannich碱 其空间结构有关，认为分子的生物活性强弱除了和分子结构相关外，应该主要与配体分子和受体靶点作用时的空间一致性相关 [ 20 ] 。 基于宋小礼等人 [ 15 ] 的研究结果，张映霞等人 [ 16 ] 用SMZ、对溴苯乙酮和芳香醛反应，合成了多个未见报道的分子(见反应式5)。生物活性试验显示，在低浓度范围，这些新的β-氨基酮化合物不仅显示一定的蛋白质酪氨酸磷酸酶1B (PTP1B)和α-GI抑制活性，而且具有中等强度的PPAR激动活性(13.08%~ 66.35%)。 此后张映霞等人 [ 17 ] 把芳香酮组分改为含有供电子基的对羟基苯乙酮，与SMZ和芳香醛反应，合成了比4-芳基-2-丁酮者空间位阻更大的Mannich碱，发现此类分子的生物活性与4-芳基-2-丁酮者极为相似，其中PPAR的激动活性最高可达72.7%。唐雪梅等人 [ 18 ] 选取含有吸电子基的对溴苯乙酮作为酸性组分，将芳香胺组分改变为磺胺嘧啶，合成得到的含有磺胺嘧啶结构的β-氨基酮在低浓度范围(8.1~9.3 nmol∙mL −1 )具有一定α-GI活性。为了考察SMZ与4-甲基异噁唑对应Mannich碱的活性差别，周祖文等人 [ 19 ] 借鉴本研究室以往的经验 [ 15 ] - [ 19 ] ，采用“两段一锅煮法”，合成了含有异噁唑结构单元、3，4-二氯苯乙酮的β-氨基酮(见反应式6)。不同于引入SMZ [ 15 ] - [ 19 ] 结构单元β-氨基酮的生物活性，新合成的目标分子在低浓度下对PTP1B和α-GI活性不高，但对PPAR的激动活性强度中等，其中化合物1-(3，4-二氯苯基)-3-(5-甲基异噁唑-3-氨基)-3-(6-甲氧基萘-2-基)-1-丙酮(4，见反应式6)的PPAR激动活性最好，达到75.3%，他们认为此化合物U型结构最明显。该类分子的PPAR活性与含有SMZ的Mannich碱的活性相当，但分子量降低。 为了考察SMZ结构中另一片段磺胺对合成及其产物生物活性的影响，杨大成等人 [ 20 ] 采用分段法投料，通过Mannich反应直接合成了12个含有磺胺的β-氨基酮化合物(见反应式7)；活性筛选结果显示，所合成的含有磺胺的β-氨基酮化合物具有不同程度的抗糖尿病活性。 之后，杨大成等 [ 21 ] 还研究了对溴苯乙酮与磺胺和芳香胺的Mannich反应，其生物活性试验也显示，所得化合物的α-GI (−5.81%~19.51%)和PPRE激动活性(−21.95%~41.16%)较差。 张坤等对课题组前期合成的β-氨基酮 [ 12 ] - [ 21 ] 进行分析后发现，虽然这些β-氨基酮具有抗糖尿病活性，但总是不能达到极强的生物活性，并且个别化合物的抗糖尿病活性时强时弱，甚至出现低浓度活性强于高浓度活性这一反常现象。张坤等 [ 22 ] 认为，活性的反常波动可能和溶解性相关。为验证此观点，张坤等 [ 21 ] 在合成了含萘丁美酮结构单元的β-氨基酮并测定了生物活性后，试着将这些β-氨基酮以硼氢化 Scheme 5. The Mannich reaction of SMZ with 4-bromoacetophenone and aromatic aldehydes 反应式5. SMZ与4-溴苯乙酮及芳香醛的Mannich反应 Scheme 6. The Mannich bases containing 3-amino-5-methylisoxazol moiety 反应式6. 含有3-氨基-5-甲基异恶唑结构单元的Mannich碱 Scheme 7. The Mannich bases containing 4-aminobenzenesulfonamide unit 反应式7. 4-氨基苯磺酰胺参与的Mannich反应 钾还原，获得了脂溶性/水溶性相对较好的β-氨基醇。体外抗糖尿病活性研究结果表明，多数β-氨基醇的抗糖尿病活性好于对应的β-氨基酮。此举不仅验证了设计思想，而且首次发现含有萘丁美酮结构单元的某些β-氨基醇具有明显的抗糖尿病活性，为进一步研究奠定了基础。 Wang H.等 [ 23 ] 以萘丁美酮为酸组分，合成了含有甲噁唑或苯磺酰胺结构单元的Mannich碱，还通过分析结构–活性关系，认为磺胺结构单元为此类β-氨基酮的药效团，为新型Mannich碱降糖药物的研究开发指明了方向。Han hai-yan [ 24 ] 等人在合成了一系列5-(6-甲氧基萘-2-基)-1-芳基-1-(4-(三氟甲基)苯基氨基)-3-戊酮化合物后，直接研究其抗糖尿病生物活性，发现所有的目标化合物具有适度的α-GI和PTP1B抑制活性。Tang G X [ 25 ] 等利用Mannich反应合成了两个系列的新型β-氨基酮，体外筛选其抗糖尿病活性表明α-GI最高可达66.50%，在低浓度时(c = 5.0 µg∙mL −1 ) 6个化合物的PPAR超过80%。 3.2. 雄性激素调节活性 杨大成、邓勇等合成的Mannich碱，经中国科学院上海药物研究所测试活性后，在2010年申请了发明专利 [ 26 ] 。通过受体结合活力测试、报告基因表达检测、前列腺癌细胞株增殖检测和大鼠动物模型检测，发现3-苯基-3-(4-硝基苯胺基)-1-(4-氯苯基)-1-丙酮具有非甾体雄性激素调节活性，可作为雄激素受体拮抗剂，用于预防或/和治疗前列腺增生、妇女多毛症、重度雄激素依赖型脱发等症状或疾病的药物。 3.3. 抗微生物活性 杨大成、谢建平等人 [ 27 ] 的发明专利书中，公开了具有通式III的β-氨基酮类化合物在制备抑制柠檬酸裂解酶的药物中的应用。他们采用异柠檬酸裂解酶抑制剂的高通量筛选模型，从合成的大量化合物中筛选出有抑制活性的分子，并对其进行了初步生物活性检测。结果显示，某些β-氨基酮对异柠檬酸裂解酶具有一定的抑制活性，有望用于结核分枝杆菌、白色假丝酵母、马红球菌等多种致病微生物所致疾病的预防或者治疗。该结果其后发表于International Journal of Biological Sciences [ 28 ] 。 3.4. 抗白血病活性 刘红萍等人 [ 29 ] 将合成的某些Mannich碱，进行了抗肿瘤生物活性测试。抗肿瘤生物活性体外筛选试验及其结果显示，以对甲苯乙酮为原料之一合成的某些Mannich碱具有极强的抗白血病活性，有望在制备治疗和/或预防白血病药物上得到应用。该类分子制备可一步完成，成本低廉，作为药物具有一定的优势。