天麻素,是中药天麻中的一种天然活性成分,在临床上主要用于镇静,镇痛,眩晕及心血管疾病等。研究表明,天麻素通过多种机制作用于脑神经疾病,是潜在的中枢神经疾病治疗药物。然而,天麻素为亲水性小分子物质,在脑部药物传递中具有不易透过血脑屏障,作用时间短,脑部代谢速度快等缺点,限制了其开发与应用。对天然物质进行酰化改性以增强其脂溶性已被证明是一种增强药物血脑屏障渗透率、延长药物作用时间的有效措施。针对目前化学法和生物法改性研究中存在的弊端,本文提出了一种无溶剂体系中生物催化合成天麻素酯衍生物的新方法,合成了一系列不同链长的天麻素酯衍生物,并对比考察了商品固定化脂肪酶和全细胞两类催化剂在有机溶剂和无溶剂体系中对天麻素酯合成反应的催化活性,探讨并优化了一些关键反应要素对生物催化天麻素酰化反应的影响规律;并对合成的一系列天麻素酯衍生物进行了生物活性评估。首先,本研究探讨了有机溶剂体系中脂肪酶催化天麻素酯合成反应,分析了不同类型脂肪酶催化天麻素酰化反应的时间历程。研究表明,固定化脂肪酶Novozym 435、Lipozyme IMTL、Lipozyme IMPS、Lipozyme 40086均能高效催化天麻素酰化反应,底物转化率均可达100%。反应产物经HPLC、质谱（HRMS）、傅里叶红外光谱（FT-IR）及核磁共振碳谱(13C NMR)等进行了结构分析,确定脂肪酶可催化天麻素的3个位点发生酰化反应,分别为糖环的6"-OH位、苯环的7-OH位和糖环的4"-OH位;相应地分离鉴定出了天麻素单酯、双酯和三酯产物。此外,还研究了酰基供体结构和链长对酶促天麻素酯合成反应的影响,通过对相应反应产物的分离纯化和结构解析,共合成了16种不同酰化位点和链长的天麻素酯衍生物,并发现酰基供体链长的改变不影响该酶在反应中的选择性酰化位点。相比于有机溶剂体系,无溶剂体系具有更加绿色环保,反应速度快,产物易于分离纯化等优点。因此,本研究接着探索了在无溶剂体系中脂肪酶催化天麻素的酰化反应。研究发现,固定化脂肪酶Novozym 435、Lipozyme IMTL、Lipozyme IMPS、Lipozyme 40086在无溶剂体系中均具有很高的催化效率。相比于有机溶剂体系,在无溶剂体系中酶促天麻素酯合成反应的效率更高。以Novozym 435催化天麻素乙酰化为例,研究确定了酶量5 mg/m L,反应温度50℃,底物浓度60 mmol/L为最佳反应条件;在上述反应条件下反应24 h,脂肪酶可催化天麻素完全转化为其三酯;在无溶剂中,酶促反应具有良好的批次稳定性。本研究还进一步探索了无溶剂体系中酰基供体结构和链长对该酶促反应的影响,发现该反应体系可适合短、中链长天麻素酯的合成,特别是短链天麻素酯的合成。接着,研究对比考察了在有机溶剂体系和无溶剂体系中全细胞催化天麻素酯合成反应。研究表明,全细胞在有机溶剂体系和无溶剂体系中催化天麻素酯合成反应的产物特点与酶法催化反应产物类似,但是全细胞催化天麻素三酯合成的活性较低。研究进一步对无溶剂体系中全细胞催化天麻素酯合成反应的反应条件进行了优化,确定在全细胞用量为20 mg/m L,反应温度为50℃,底物浓度为40 mmol/L的最佳条件下,反应12 h,天麻素底物转化率可达100%,其中双酯的生成率可达95.5%。最后,本研究对所合成的一系列天麻素酯衍生物的生物活性进行了评估。对天麻素酯产物的log P值和相对分子质量（MW）进行分析,从合成的16种天麻素酯产物中筛选出了12种符合脑部用药推荐范围的天麻素酯。接着,对上述产物进行了血浆蛋白结合率分析,并采用PAMPA-BBB模型评估了所筛选出的天麻素酯的血脑屏障通透性。血浆蛋白结合率实验表明,随着天麻素酯链长的增长和酰化位点的增加,血浆蛋白结合率逐渐升高并伴有随浓度变化趋势,说明天麻素酯化后会延长其在体内的作用时间;PAMPA实验表明,天麻素酯化后,其渗透系数均有不同程度的增加,其中渗透系数最大的为天麻素苄基丁单酯,Pe值为8.96±0.18*10-6cm/s,说明天麻素酯化后,其血脑屏障渗透能力有了进一步提升;最后,分析了天麻素酯对乙酰胆碱酯酶的体外抑制活性,发现与天麻素本身相对比,部分天麻素酯衍生物对乙酰胆碱酯酶的抑制活性有明显提高。本研究具有较高的理论和实践意义,为以天麻素为代表的天然脑部用药的开发提供了新思路。