前言

众所周知，世界上公认的现代药物发现的奠基人之一，罗氏制药的化学家Leo H.Sternbach是苯二氮?类药物地西泮（diazepam）的开发者，其专利名为Valium，是历史上第一个年销售额超过10亿美元的“巨磅炸弹级”药物，并且成为了罗氏的“金标准”。2004年，《Wall Street Journal》报道他在40多年的学术工作生涯中一共开发出12个新药，销售额达到100亿美元，占Roche公司每年药品销售额的40%。某种意义上，他算是制药业的“乔布斯”。他的贡献远不止地西泮，还有氯氮?、氟西泮、硝西泮、氟硝西泮、氯硝西泮等镇静催眠药。他的发现帮助Roche公司进入制药工业巨人的行列[1]。

                                                                                                     （Leo H. Sternbach，图片来源：Science Direct）

马铃薯叶甲属世界性具毁灭性的马铃薯害虫，其成虫和幼虫不仅暴食叶片, 还能传染褐斑病、环腐病等病害。马铃薯甲虫原发生于美国科罗拉多州硌矶山东麓的半干旱地区，起初以当地野生茄科及其近缘植物如刺龙葵、曼陀罗、天仙子、颠茄、蓟、荨麻、牵牛花、毛蕊花等为食。该地引种英国爱尔兰马铃薯之后，马铃薯叶甲很快转移到马铃薯上，造成经济损失，此时人们才认识到它是一种害虫。

此后，马铃薯叶甲又害及茄子、番茄和烟草等。随着马铃薯栽培面积的扩大，叶甲向东、西、南、北4个方向扩展，跨过密西西比河，以每年185 kM的速度，行程3000 kM，于1874年到达美国东部海岸，并向美国东北延伸到加拿大。它又借助人为传播，飘扬过海，传到了欧洲（1876年首先在德国发现）。第一次世界大战爆发期间，法国从美国大量调进种薯，叶甲得以大量传播，1921年在法国西部建立了种群。后来又受到了第二次世界大战的干扰，人们放松了植物检疫，叶甲向西南扩展到西班牙，向北扩展到比利时、荷兰、丹麦一直到波罗的海南岸，向南扩展到瑞士、地中海沿岸的意大利和中东地区的土耳其等[2]。

马铃薯叶甲

当时世界各国努力控制预防叶甲的疯狂爆发并培育马铃薯抗原，可能正是由于这些积极的研究才使得人们从日常的事物如小麦和马铃薯中鉴定出天然的苯并二氮?类化合物如地西泮，但马铃薯提取物对中枢神经系统应答的影响鲜见报道。可这并不意味着地西泮临床治疗疾病的地位被湮没，恰巧在Hoffmann-La Roche Ltd.（罗氏制药有限公司）工作的澳大利亚化学家Leo Sternbach（1908-2005）在偶然的化学合成中发现了第一个苯丙二氮——甲氨二氮?（Librium），甲氨二氮?本是在一种化学染料（喹唑啉酮-3-氧化物）的合成工作中发现的。

当时Sternbach及其同事正在寻找新的偶氮染料或有趣的染料中间体，Sternbach及其同事在德国文献中遇到了一些被称为4，5-苯并-[庚-1,2,6-氧杂吖嗪]的物质。开始时，Sternbach并没有研究甲氨二氮?，三年后当其一名助手又发现了它时，Sternbach才着手研究这个化合物。

Librium于1960年上市，因为其不良反应小，所以很快成为了罗氏的“现金牛”。在Librium之后，罗氏又开发了地西泮（Valium），地西泮于1963年上市，Librium创下的记录很快就被打破，在鼎盛时期，Valium一年的销售额就可达10亿美元，全美的销量高达23亿片。在地西泮之后，罗氏再次开发出氟硝西泮，但氟硝西泮的历史地位已经远远不如前二者。抗肿瘤药方面，罗氏又开发出了氟尿嘧啶，这是一个至今还在使用的化疗药物[3]。

甲氨二氮?（1  Librium）地西泮（2  Diazepam）

苯并二氮?类的大多数作用都是通过调节大脑内最主要的抑制性受体——GABAA受体所产生的。GABAA受体是由5中亚基组成的，这些亚基又可分为很多种亚型，因此GABAA受体实际上存在很多种亚基组合，使其具有不同的特性，不同的脑内分布还有有不同的药理和临床作用。

苯并二氮结合到GABAA受体的α和γ亚基交界面。苯并二氮的结合也需要含有组氨酸残基的亚基（例如包含α1，α2，α3和α5亚基的GABAA受体，如下图所示）。鉴于此，苯并二氮对含有α4和α6亚基的GABAA受体没有亲和性，因为这些亚基中精氨酸残基取代了组氨酸残基。苯并二氮对既包含α亚基又有γ亚基的GABAA受体，选择性更高，因为两者一旦结合，苯并二氮就会改变GABAA受体的构象，使γ-氨基丁酸（GABA）对GABAA受体的亲和性增加，从而就会增加相连的氯离子通道的开放频率和使膜去极化（如下图所示）。

γ-氨基丁酸（GABA）是哺乳动物中枢神经系统中最主要的抑制性神经递质，其作用可被抗焦虑和抗惊厥药苯并二氮?类化合物所调节。因此在荷包牡丹碱诱导的惊厥阈值实验中，研究了马铃薯汁对小鼠的行为、GABA受体配基结合的影响，测定了不同马铃薯样品中地西泮的量。结果表明，马铃薯汁具有抗惊厥和GABA能活性，因而提示食用马铃薯或其汁可能会影响脑内GABA通路，且这些作用呈剂量相关，所以长期大量食用马铃薯可能调节脑内最重要的抑制性神经递质信号系统[4]。

地西泮是一种苯二氮?类药物。它的作用是增强抑制剂（GABA）在大脑中的作用。从而达到舒缓，焦虑抑制，解痉和肌肉松弛。

在寻找这类化合物的过程中，30年代Cracow发现了一些产品。那时科学家也正在寻找新的偶氮染料及其他的新型燃料中间体，其中4,5-苯并[庚- 1.2.6-恶嗪]的产物。它们在化学结构上很有吸引力，产量也比较高。但不幸的是，它不能变为有用的燃料，因此很遗憾的放弃了这类化合物，转而寻找其他的化合物。

1891年，von Auwers和von Meyenburg将o-氨基酮或醛转化为酰氨基肟，制备了第一个这类化合物，然后通过Beckmann脱水形成产物；这些脱水产物的形成似乎非常合乎逻辑，因此，Bischler 在1893年提出了七氧嘧啶结构的假设，并在1924年被包括von Auwers在内的其他研究人员所接受。

Ried和Stahlhofen在1954年发表了一篇论文，描述了这个系列化合物的合成及衍生物，令人满意的是，再次证明了这些庚氧嘧啶结构的优点。

这些化合物为当时研究者的合成工作提供了一个良好的起点。因此，他们将一些易于获得的氨基酮作为起始原料，将它们转化为肟，并使用各种酸进行酰化反应生成3。通过这两个方法，可以获得大量4。它们的转变将为我们提供更多的可能性，这将使这些化合物成为我们研究的理想起始材料。

开始的计划是合成新的化合物，众所周知，碱性基团常常具有生物活性。所以通过氨化处理，可以转化成具有碱性侧链的产品。如下图所示：

在合成研究中，开始对6和7的结构产生了怀疑，随后也证实，实际上是结构8和9的喹唑啉-3-氧化物。但不幸的是，这类化合物药理性质比较差，所以实验一度陷入停滞状态。但在对残留物的处理工作中，注意到了两个产物，一种是结晶性较好的碱，另一种是盐酸盐。

该产物与1957年5月做了药理学测试，结果显示这种化合物在通常用于镇静剂和镇静剂初步筛选的试验中具有不同寻常的有趣特性。下表为首次筛选结果，并与甲丙氨酯、氯丙嗪和苯巴比妥的性能进行了比较：

这些数据显示，在Randall博士的六项初步测试中，新化合物比甲丙氨酯更有效。在前两个测试中，新化合物与猫的肌肉松弛剂具有相同的强度，并且在小鼠中具有更显着的抗惊厥作用。甚至与苯巴比妥的比较表明在前四次测试中效力更高。它仅在两次电击测试中不太活跃。没有直接催眠的性质且低于有毒剂量是另一个有趣的特点，这是明确区分它与苯巴比妥的不同之处。值得注意的是，它对自主神经系统没有任何影响，因此不同于氯丙嗪和利血平的特点。新化合物对猴子也有明显的作用。

通过光谱对照发现，新化合物的紫外和红外光谱与原始材料10或其他相关材料的光谱完全不同。于是决定对该化合物的元素进行分析，以便完全确定其结构。

首先他们利用三氯化磷脱掉氧原子后再在酸性条件下，进一步水解得氨基二苯甲酮、甘氨酸及甲胺，而等摩尔量的甘氨酸和甲胺只可能来自苯二氮卓类衍生物，不可能来自其他结构或同分异构体。因此确定了这个结构，并且命名为Librium。

然后对化合物10等的改造，又合成了一系列衍生物。

这一类化合物于1955年获得专利保护。因药理性质的良好，约有16,000名患者接受了这种药物的治疗。这些成功的研究使我们能够在很短的时间内提交新的药物申请，并在1960年以商标Librium?引入该化合物。通用名称最初是甲氨基二氮氧化物，但后来改为氯氮杂环庚烷。第一次药理试验和引入之间的时间仅为2?5年。

在决定引入该产品后不久，人们希望将Librium用于儿科或老年人。由于是盐酸盐，胶囊中使用的水溶性盐，非常苦，我们正在寻找其他形式的化合物或衍生物来解决这个问题。研究发现，不溶的细粉碎碱本身的悬浮液仍然太苦。而且，药理学上等效的乙酰基衍生物21尽管溶解度低，但证明还是不合适的。

惊喜的是，这个内酯12显示出与11相同的药理活性。该产品的另一个简单的转化是去除N -氧得到13。此外，这种变化并不影响药物的性质，恰恰相反，如表中所示，活动似乎略有加强。因此，结果表明，一些不寻常的结构特点的氯重氮环氧化物不会影响其药理活性。

后来就对分子结构进行了修饰改造，并且也进行了药理学试验，结果如下：

化合物j、k和87考察了-CF3、-N3和-NO2基团的作用。结果显示，如果“药效”取代基位于环A的任何其他位置，那么活性会大大降低，这可以从化合物b中看到，化合物b的氯原子位于8位，证实B环对活性影响较大。进一步研究了7位和环A其他位置，共得到80多个衍生物，发现除个别例外，与最初的发现的结论一致——环A对活性影响不是很大。

此外，还深入探讨了B环中1位烷基链长度的影响。通过比较证实烷基链长度对活性有较大的影响。1位的烷基链长度增加时，会导致活性降低，如d所示。在丁基中，活性几乎完全消失。化合物f是有趣的，因为它不寻常的药理活性。它几乎没有肌肉松弛剂和镇静剂的性质，但似乎有强大的抗惊厥作用。因此，它被选择用于癫痫的研究，但进一步证实没有药理学活性。显然，在3位的取代也进行了研究。我们发现烷基、芳基或烷基会导致活性显著降低。

研究了取代基对环C的影响，当卤素在4-位置时会导致活性完全丧失（化合物g）。而在2’位置时，活性得到了提升。而得到的化合物89，活性也较强的。最后得到的化合物c，也就是地西泮，是所有化合物中最成功的。

地西泮和甲氨二氮?的药理作用及毒副作用

目前地西泮的剂型有片剂，规格：2.5mg，5mg；注射液：2mL：10mg。地西泮联合苯巴比妥治疗小二热性惊厥，其临床疗效显著，可明显改善血清学指标水平和减少并发症的发生，能提高患儿免疫功能，促进病情改善。地西泮联合羚羊角颗粒，能有效地控制小儿惊厥的病情，加快患者的改善和恢复，在临床上值得推广。咪达唑仑联合地西泮治疗小儿惊厥持续状态，起效快，安全性好[5]。

自1960年首次出现以来，1.4-苯二氮?类药物已经占领了处方药市场的大部分份额。它们由不同的制药公司以不同的商标销往世界各地。其他新的1.4-苯二氮?类药物作为镇定剂和安眠药获得了广泛的认可，现在与这个群体的第一批成员共享市场。

人们普遍接受含有1，4-苯二氮?类化合物的药物，因为它们具有广谱的活性，具有抗焦虑、镇静和肌肉松弛的特性，毒性低，对呼吸作用的影响最小，并且没有自主的副作用。

罗氏“Doing now what patients need next”标语，着眼于最前沿的药物并开发最佳疗效的产品造福患者。罗氏在研发方面的花费巨大，2000年以来，罗氏在研发上投入了1291亿美元，仅次于同期的辉瑞，相信罗氏对研发的深钻将继续领导生物制药和诊断行业的蓬勃发展。无论企业或个人，我们都应该做好自己的分内之事，术业有专攻，带着钻研学习的精神对待自己所处的行业，用坚持和恒心必能锤炼成像罗氏这样的专家。

转载药事纵横