新型姜黄素类似物的微波合成及其抗氧化活性*

张 超，陈明弟

(广州医科大学 药学院，广东 广州 510182)

·研究论文·

新型姜黄素类似物的微波合成及其抗氧化活性*

张 超，陈明弟

(广州医科大学 药学院，广东 广州 510182)

采用微波法，取代苯甲醛分别与环戊酮和环己酮经克莱森-斯密特缩合反应制得中间体2,6-双苯亚甲基环己酮(2a～2e)和2,5-双苯亚甲基环戊酮(5a);2a～2e或5a分别与硫脲或尿素经Biginelli反应合成了8个新型的姜黄素类似物(3a～3e，4a,4c和6a)，其结构经1H NMR,13C NMR，IR和MS表征。利用DPPH法比较3～6与姜黄素的抗氧化能力。实验结果表明：3～6的抗氧化能力均比姜黄素母核结构高；3比4和6的自由基清除能力强；随用药量增大，抗氧化能力呈现先增强后下降的趋势，并在0.09mg·mL-1～0.12mg·mL-1自由基清除率达最大。

姜黄素类似物;微波辐射;合成；抗氧化活性

姜黄素(Ⅰ,Chart 1)及其类似物是一种具有抗氧化、抗炎、抗菌和抗肿瘤等药理活性的化合物[1-2]。研究表明，Ⅰ对帕金森和阿尔兹海默病等[3-4]中枢神经系统疾病具有良好的神经保护作用[5]，具有改善AD患者的记忆功能和认知能力。由于Ⅰ的理化性质特点，使其难于通过血脑屏障，生物利用度低，限制了其临床应用[6]。因此，对姜黄素类似物的合成研究具有重要的应用价值。

本文在前期研究[7]的基础上,以Ⅰ为先导化合物，采用微波法，以取代苯甲醛(1a～1e)为原料，分别与环己酮(Ⅱ)和环戊酮(Ⅴ)经克莱森-斯密特缩合反应制得中间体2,6-双苯亚甲基环己酮(2a～2e)和2,5-双苯亚甲基环戊酮(5a);2a～2e或5a分别与硫脲(Ⅲ)或尿素(Ⅳ)经Biginelli反应合成了8个新型的姜黄素类似物(3a～3e，4a,4c和6a,Scheme 1)，其结构经1H NMR,13C NMR，IR和MS表征。并利用1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)法研究了3～6与 Ⅰ 的抗氧化能力[8]。

1 实验部分

1．1 仪器与试剂

X-4型数字显示显微熔点仪；VIS-7200A型紫外可见分光光度计(UV-Vis)；Avance Ⅲ型核磁共振仪(CDCl3为溶剂，TMS为内标)；Nicolet 700型傅立叶变换红外光谱仪(KBr压片)；Agilent 6120型液-质联用仪；MAS-Ⅱ型微波反应器；DF-101S型集热式恒温加热反应器。

2a～2e和5a按文献[7]方法合成，其表征数据[10]与Scheme 1预期结构吻合；其余所用试剂均为色谱纯或分析纯。

1．2 合成

(1)3a～3e，4a,4c和6a的合成(以3a为例)

在反应瓶中依次加入2a452.6mg(1mmol)和无水乙醇10mL，搅拌使其溶解；加入Ⅲ 114.2mg(1.5mmol)和适量乙醇钠溶液，转至微波反应器中，于85℃微波辐射(400W)10min。用二氯甲烷(3×10mL)萃取，合并萃取液，用无水NaSO4干燥，浓缩后经硅胶柱层析[洗脱剂：V(石油醚)∶V(乙酸乙酯)=50∶1]纯化得3a。

用类似方法合成3b～3e。用Ⅳ代替Ⅲ，用类似方法合成4a和4c。用5a代替2，用类似方法合成6a。

3a：米白色固体，收率83%，m.p.186℃；1H NMRδ: 7.60(s,1H,NH),7.25(s,1H,NH),6.94～6.79(m,6H,ArH),6.76(s,1H,CH=C),5.33(s,1H,NCH),4.08～3.67(m,12H,OCH3),2.71～2.44(m,2H,CH2),2.04(s,2H,CH2),1.73(s,2H,CH2);IRν: 3436(NH),3198(Ar-H),2993,2855(CH3),2926,2832(CH2),1496(C=S),1569,1556(C=C),1464(Ar,C=C)cm-1;MSm/z: 453.3{[M+H]+}。

3b：淡黄色固体，收率82%，m.p.172℃；1H NMRδ: 9.25(s,1H,NH),8.89(s,1H,NH),7.29～7.09(m,8H,ArH),7.05(s,1H,C=CH),5.11(s,1H,NCH),2.26(s,6H,CH3),2.01(d,J=17.1Hz,2H,CH2),1.65(dd,J=16.9Hz,6.1Hz,2H,CH2),1.50(s,2H,CH2);13C NMRδ: 173.52,140.88,136.33,135.41,130.47,129.67,129.11,127.98,127.69,127.05,126.60,125.20,122.10,113.82,55.78,26.60,25.81,21.97,19.70,18.82,18.49;IRν: 3446(NH),3196(Ar-H),2859(CH3),2922,2825(CH2),1498(C=S),1558(C=C),1197(Ar,C=C)cm-1;MSm/z: 361.4{[M+H]+}。

3c：淡黄色固体，收率86%，m.p.174℃；1H NMRδ: 9.20(s,1H,NH),9.00(s,1H,NH),7.17～7.04(m,8H,ArH),6.09(s,1H,CH=C),4.75(s,1H,NCH),2.31(d,J=2.5Hz,6H,CH3),2.06(s,2H,CH2),1.93～1.76(m,2H,CH2),1.63～1.43(m,2H,CH2);13C NMRδ: 173.92,142.57,137.70,137.11,136.90,129.75,128.50,127.97,127.27,126.22,123.90,122.82,114.21,79.13,58.90,26.42,26.06,21.94,21.04;IRν: 3177(NH),3103(Ar-H),2999,2861(CH3),2930,2827(CH2),1499(C=S),1577(C=C),1600,1382(Ar,C=C)cm-1;MSm/z: 361.3{[M+H]+}。

3d：米黄色颗粒固体，收率84%，m.p.182℃；1H NMRδ: 9.23(s,1H,NH),9.02(s,1H,NH),7.34～7.25(m,8H,ArH),7.00(s,1H,C=CH),4.77(s,1H,NCH),3.76(s,6H,OCH3),2.11(d,J=17.5Hz,2H,CH2),1.90(d,J=17.2Hz,2H,CH2),1.57(s,2H,CH2);13C NMRδ: 174.07,159.42,158.98,144.06,138.33,129.81,129.09,127.42,122.73,121.44,118.79,114.48,112.92,112.66,112.36,58.67,54.99,26.44,26.08,21.94;IRν: 3404(NH),3024(Ar-H),2954(CH3),2928,2835(CH2),1488(C=S),1602,1571(C=C),1457,1438(Ar,C=C)cm-1;MSm/z: 393.3{[M+H]+}。

3e：淡黄色固体，收率71%，m.p.198℃；1H NMRδ: 9.50(s,1H,NH),9.01(s,1H,NH),7.48(dd,J=93.7Hz,29.2Hz,7H,ArH,C=CH),5.31(s,1H,NCH),1.77(s,2H,CH2),1.54(s,2H,CH2),1.23(s,2H,CH2);IRν: 3373(NH),3178(Ar-H),2965(CH2),1469(C=S),1608,1559(C=C),1406(Ar,C=C)cm-1;MSm/z: 471.6{[M+H]+}。

4a：白色固体，收率87.5%，m.p.221℃；1H NMRδ: 9.35(s,1H,NH),7.84(s,1H,NH),7.15～6.90(m,6H,ArH),6.80(s,1H,CH=C),5.68(s,1H,NCH),3.73(d,J=19.4Hz,12H,OCH3),3.33(s,4H,CH2CCH2),2.28(s,2H,CCH2C);IRν: 3364(NH),3164(Ar-H),2977(CH3),2834(CH2),1633(C=O),1647(C=C),1610,1498(Ar,C=C)cm-1;MSm/z: 437.2{[M+H]+}。

4c：白色固体，收率76%，m.p.246℃；1H NMRδ: 8.03(s,1H,NH),7.25(s,1H,NH),7.15～7.02(m,8H,ArH),6.85(s,1H,CH=C),4.72(s,1H,NCH),2.30(d,J=3.4Hz,6H,CH3),2.03(d,J=17.3Hz,2H,CH2),1.82～1.72(m,2H,CH2),1.59～1.47(m,2H,CH2);IRν: 3234(NH),3092(Ar-H),2925(CH2),2862(CH3),1686(C=O),1604(C=C),1484(Ar,C=C)cm-1;MSm/z: 345.2{[M+H]+}。

6a：淡黄色固体，收率81%，m.p.138℃；1H NMRδ: 8.12(s,1H,NH),7.05～6.88(m,6H,ArH),6.79(s,1H,NH),3.78～3.66(m,12H,OCH3),3.03(s,2H，CH2),2.85(d,J=7.0Hz,2H，CH2);IRν: 3439(NH),3011(Ar-H),2850(CH3),2921,2828(CH2),1669(C=O),1622(C=C),1498,1463(Ar,C=C)cm-1;MSm/z: 423.6{[M+H]+}。

1.3 抗氧化活性测试

以无水乙醇为溶剂，Ⅰ为阳性对照，配制c为2mg·mL-1的待测药液。取c为0.04mg·mL-1的DPPH无水乙醇1.0mL，分别加入(0,30,60,90,120,150,180,210,240,270和300)μL待测药液，加无水乙醇溶液至总体积为2.0mL。混匀后室温放置，分别在3h,14h和24h用UV-Vis测定其在517nm处的吸光度(Ai)。同法测定DPPH与1mL无水乙醇混合后的吸光度(A0)，以及待测药液(0,30,60,90,120,150,180,210,240,270和300)μL与无水乙醇混合后的吸光度(Aj)，计算自由基清除率[(CL)/%=1-(Ai-Aj)/A0×100%]。

2 结果与讨论

2.1 微波合成法与传统合成法比较

研究表明[9]，在传统合成反应中，化合物活性较低，第一步反应时间超过24h，副产物多，中间体2a～2e和5a收率仅20%。第二步反应数天仍不能反应完全，而且随反应时间延长，新的副产物不断生成，增加分离纯化的难度，收率约30%～35%。本文采用的微波辐射法合成，反应时间只需6min～9.6min，第一步反应收率达65%以上;第二步反应中尿素比硫脲所需时间稍长，收率较高。综合对实验方法的研究，得出合成新型姜黄素类似物的最适条件为：于80℃～85℃微波照射(400W)6min～9.6min。

2.2 抗氧化能力比较

DPPH作为一种稳定的有机自由基，物质对DPPH的清除率常用于评价该物质的抗氧化能力。3,4和6及Ⅰ在不同时间的自由基清除率见表1。由表1可见，3的自由基清除能力比4和6强。表明在姜黄素母核结构羰基位置增加含氮、含硫基团，可使其共轭效应更强，与两侧苯环具有更好的共平面性，有效地提高了化合物的抗氧化能力。

表1 化合物在不同时间的自由基清除率(n=3)Table1 The antioxidant capacities of the compounds at different time (n=3)

c*mg·mL-1

从表1还可以看出，随用药量的增大，化合物的抗氧化能力呈现先增强后下降的趋势，并在用药量为0.09mg·mL-1～0.12mg·mL-1时自由基清除率达最大；随着抗氧化时间的延长，药物对自由基清除率不断提高。

3 结论

采用微波法合成了8个新型的姜黄素类似物(3a～3e，4a,4c和6a)。与传统合成方法相比，该方法缩短了反应时间，提高了反应收率。

抗氧化活性研究结果表明，3的自由基清除能力比4和6强;随用药量的增大，抗氧化能力先增强后下降，并在用量为0.09mg·mL-1～0.12mg·mL-1时自由基清除率达最大。

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[10]2a：黄色晶体，收率90%，m.p.146℃；1H NMRδ: 7.93(s,2H,CH=C),7.02～6.68(m,6H,ArH),3.80(d,J=9.2Hz,12H,OCH3),2.83(d,J=5.2Hz,4H,CH2CCH2),1.84～1.64(m,2H,CCH2C);IRν: 3063(Ar-H),2999,2987(CH3),2946,2832(CH2),1662,1602(C=O),1582(C=C),1493,1464(Ar,C=C)cm-1;MSm/z: 395.2{[M+H]+}.2b：黄色方晶，收率92%，m.p.143℃；1H NMRδ: 7.90(s,2H,CH=C),7.26～7.19(m,8H,ArH),2.79～2.71(m,4H,CH2CCH2),2.34(s,6H,CH3),1.75～1.67(m,2H,CCH2C);IRν: 3022(Ar-H),2983,2858(CH3),2933,2838(CH2),1666,1613,1601(C=C),1582,1480(Ar,C=C)cm-1;MSm/z: 303.2{[M+H]+}.2c：黄色片状固体，收率91.5%，m.p.90℃；1H NMRδ: 7.77(s,2H,CH=C),7.33～7.16(m,8H,ArH),2.96～2.89(m,4H,CH2CCH2),2.39(s,6H,CH3),1.78(dt,J=12.4Hz,6.3Hz,2H,CCH2C);IRν: 3004(Ar-H),2937,1863(CH3),2916,2836(CH2),1662(C=C),1600(C=O),1579,1482(Ar,C=C)cm-1;MSm/z: 303.3{[M+H]+}.2d：黄色固体，收率91.5%，m.p.146℃；1H NMRδ: 7.77(s,2H,C=CH),7.08～6.87(m,8H,ArH),3.84(dd,J=6.0Hz,1.4Hz,6H,OCH3),2.97～2.89(m,4H,CH2CCH2),1.85～1.76(m,2H,CCH2C);IRν: 3072(ArH),2864(CH3),2937,2834(CH2),1662,1602(C=O),1576(C=C),1488,1455(Ar,C=C)cm-1;MSm/z: 335.3{[M+H]+}.2e：黄色固体，收率53%，m.p.128℃；1H NMRδ: 7.78(s,2H,C=CH),7.49～7.28(m,6H,ArH),2.90(d,J=7.7Hz,6H,CH2CH2CH2);IRν: 3057(Ar-H),2924,2837(CH2),1606(C=O),1667,1576(C=C),1559,1489(Ar,C=C)cm-1;MSm/z: 412.1{[M+H]+}.5a：橘黄色针状固体，收率91%，m.p.125℃；1H NMRδ: 7.96(s,2H,CH=C),6.86(d,J=9.0Hz,6H,ArH),3.82(d,J=14.3Hz,12H,OCH3),3.03(s,4H,CH2CH2);IRν: 3002(Ar-H),2909(CH3),2935,2834(CH2),1617(C=O),1687,1597(C=C),1580,1491(Ar,C=C)cm-1;MSm/z: 381.2{[M+H]+}.

MicrowaveSynthesisandAntioxidantActivitiesofNovelCurcuminAnalogues

ZHANG Chao，CHEN Ming-di

(School of Pharmacy,Guangzhou Medical University,Guangzhou 510182,China)

The intermediate analogues,2,6-diphenyl methylene cyclohexyl ketone(2a～2e)or 2,5-diphenyl methylene cyclopentl ketone(5a),were synthesized by Claisen-Schmidt condensation reaction of aromatic aldehyde with cyclohexanone or cyclopentanone.Eight novel curcumin analogues(3a～3e,4a,4cand6a)were synthesized by Biginelli reaction of2a～2eor5awith urea or thiourea under microwave irradiation.The structures were characterized by1H NMR,13C NMR，IR and MS.The antioxidant activities of3～6were investigated by DPpHmethod.The results showed that the antioxidant abilities of3～6were higher than curcumin mother structure,and3was higher than4and6.The antioxidant abilities increase at first and then decrease with increasing of the dosage,and reach the maximal value at 0.09mg·mL-1～0.12mg·mL-1.

curcumin analogues;microwave irradiation;synthesis;antioxidant activity

2014-05-07

广东省高等学校学科建设专项项目(2013KJCX0151)

张超(1964-)，男，汉族，广东兴宁人，副教授，主要从事药物化学和天然药物化学的研究。Tel.020-81340672,E-mail: chao-zh@163.com

O626.4

A

1005-1511(2014)05-0582-05