姜黄素类似物的合成及其抗氧化活性

胡静祎，王珊珊，甘昌胜

（合肥工业大学农产品生物化工教育部工程研究中心，安徽 合肥 230009）

·科研与开发·

姜黄素类似物的合成及其抗氧化活性

胡静祎，王珊珊，甘昌胜

（合肥工业大学农产品生物化工教育部工程研究中心，安徽 合肥 230009）

姜黄素具有抗氧化、抗肿瘤、抗炎、神经保护等多种生物活性，但其自身结构使得其生物利用度低。通过对其双羰基结构的改造合成了系列姜黄素类似物，并研究了所合成的化合物对DPPH自由基和ABTS+自由基的清除能力，结果表明，一些姜黄素类似物具有很好的抗氧化能力。

姜黄素类似物；合成；抗氧化；自由基

自由基是具有不成对电子的原子、分子、离子或原子团，化学性质活泼，在人体内积累到一定量时，攻击细胞膜、酶、DNA等，引起氧化损伤相关疾病，如阿尔茨海默病、帕金森病、肿瘤、炎症、动脉硬化、糖尿病、白内障等疾病[1]。随着抗氧化剂在疾病防治及抗衰老等方面的作用日益受到重视，“抗氧化治疗”已作为一种新的医疗策略引起人们的强烈兴趣[2]。但是天然抗氧化剂获得成本较高，因此人们根据天然化合物的结构进行全合成或者半合成，以获得成本低、活性更好的抗氧化物。

姜黄素（Curcumin）是从植物姜黄根茎中提取的一种酚类色素，具有抗氧化、抗肿瘤、抗炎、神经保护等多种药理活性[3-4]。然而，其口服后易被肝脏代谢，选择性低，机体吸收差，首过消除效应明显，导致其生物利用度低，严重限制了其临床应用[5]。大量研究表明，姜黄素的β-二酮结构是其结构不稳定和生物利用度低的主要原因。在体外，姜黄素在pH大于6.5时不稳定；在体内，β-二酮结构容易被一系列醛酮还原酶代谢消除[6]。

本文根据姜黄素的结构特点进行适当的结构改造，将其不稳定的β-二酮结构改造为单酮，保留姜黄素结构中苯环上的羟基或甲氧基以及α，β-不饱和酮的结构部分，构建出双查尔酮结构的分子骨架。设计合成了系列含有双查尔酮结构的姜黄素类似物，通过体外抗氧化活性测试，期望得到稳定性高、抗氧化活性更强的姜黄素类似物。

图1 姜黄素及其类似物的化学结构

1 实验部分

1.1 仪器和试剂

取代苯甲醛（Alfa Aesar公司）；二苯代苦味肼基自由基（DPPH·）和2，2'-联氮-二（3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸）二铵盐（ABTS）（Sigma公司）；其他试剂均来自Alfa Aesar公司和国药集团化学试剂有限公司。

85-1磁力搅拌器（上海司乐仪器有限公司）；AR1140/C型电子天平（奥豪斯（上海）公司）；SHB-Ⅲ循环水式多用真空泵（郑州长城科工贸有限公司）；旋转蒸发仪（上海申腾生物技术有限公司）；Avance-300（300MHz）核磁共振仪（瑞士Bruker公司）；UV-1600型紫外-可见分光光度计（上海美谱达仪器有限公司）。

1.2 姜黄素类似物的合成

合成路线如图2所示。

1a的合成：在25mL圆底烧瓶中依次加入136mg（2.3mmol）丙酮、2.0mL冰醋酸和0.35mL浓盐酸，室温搅拌10min后加入713mg（4.6mmol）3-甲氧基-4-羟基苯甲醛，室温搅拌反应2d。反应结束后，向反应体系中加入饱和Na2CO3溶液中和至中性，乙酸乙酯萃取两次，合并有机相，无水硫酸钠干燥，过滤，减压浓缩，得1a粗品，硅胶柱层析纯化，以石油醚∶乙酸乙酯（2∶1）洗脱，收集相应组分，得产物1a。化合物1c、1d、1e的合成方法与1a类似。

图2 姜黄素类似物的合成

1b的合成：在25mL圆底烧瓶中加入29mg（0.5 mmol）丙酮、136mg（1.0mmol）4-甲氧基苯甲醛和6mL无水乙醇，搅拌溶解，滴加2mL 10%NaOH溶液，室温反应6h。反应结束后，抽滤，用无水乙醇洗涤数次，取滤饼以无水乙醇重结晶，得产物1b。

1.3 抗氧化活性的测定

1.3.1 DPPH自由基清除活性的测定

DPPH·是一个相对稳定的含氮自由基，已经被广泛应用于评价酚类化合物清除自由基的活性和氢原子转移能力。清除DPPH·的活性分析方法如下[7]：室温下，取20μL不同浓度的姜黄素类似物的甲醇溶液，加入3.9mL浓度为24mg/L的DPPH·甲醇溶液中，避光反应30min，以20μL不同浓度的化合物和3.9mL甲醇的混合溶液为参比，测定其517nm吸光度As；同时测定以甲醇为参比，20μL甲醇与3.9mLDPPH·的混合溶液的吸光度Ac，测定值均为三次测定的平均值。

DPPH·清除率（%）=（1-As/Ac）×100%

1.3.2 ABTS+自由基清除活性的测定

ABTS+自由基清除法被广泛用于生物样品的总抗氧化能力的测定。分析方法如下[8]：将7mmol/LABST+和2.45mmol/L过硫酸钾混合，在室温避光条件下静置过夜，形成ABST+自由基储备液。使用前用甲醇稀释，使其在30℃、734nm波长下的吸光度为0.7±0.02，即为ABST+工作液。

取20μL不同浓度的姜黄素类似物的甲醇溶液置于试管中，再分别加入1.5mL的ABST+工作液，室温避光放置6min，以20μL不同浓度的化合物和1.5mL的甲醇混合液为参比，测定其在734nm下的吸光度Ai；同时测定以甲醇为参比，20μL甲醇与1.5mLABST+工作液的混合液吸光度Aj，测定值均为三次测定的平均值。

2 结果与讨论

2.1 姜黄素类似物的合成

对于化合物1a，首先尝试采用NaOH溶液催化，乙醇为溶剂，反应体系复杂，难以分离得到目标物质，因而换做酸催化，盐酸和醋酸为催化剂和溶剂，能较高收率地得到目标物质。对于化合物1b，采用常用的碱催化，就很容易地得到目标物质，产率高。通过反应条件的优化，合成了5种姜黄素类似物，产物经核磁共振进行结构鉴定。反应操作简单，产率较高。

1a产率75%，1H NMR（CDCl3，300MHz）δ/ppm：7.68（d，2H，J=15.6Hz），7.18（d，2H，J=7.8Hz），7.11（s，2H），6.95（d，2H，J=7.8Hz），6.94（d，2H，J=15.6Hz），5.94（s，2H），3.96（s，6H）.

1b产率90%，1H NMR（CDCl3，300MHz）δ/ppm：7.71（s，1H），7.68（s，1H），7.58-7.56（m，4H），6.97（s，1H），6.94（m，3H），6.92（m，2H），3.85（s，6H）.

1c产率82%，1H NMR（CDCl3，300MHz）δ/ppm：10.01（s，2H），7.64-7.58（m，6H），7.08-7.05（m，2H），6.81-6.79（m，4H）.

1d产率63%，1H NMR（d6-DMSO，300MHz）δ/ppm：8.42（br，4H），7.64（d，2H，J=16.5Hz），7.24（s，2H），7.13（d，2H，J=8.4Hz），7.04（d，2H，J=16.5Hz），6.91（d，2H，J= 8.4Hz）.

1e产率56%，1H NMR（CDCl3，300MHz）δ/ppm：7.65（d，2H，J=11.7Hz），6.96（d，2H，J=11.7Hz），6.88（s，4H），5.86（s，2H），3.97（s，12H）.

2.2 抗氧化活性

以IC50值（清除率50%时的浓度）表示化合物清除自由基的能力，结果如表1所示。由表1可以看出，除了只有甲氧基而没有酚羟基的姜黄素类似物1b没有自由基清除活性以外，其余的带有酚羟基的姜黄素类似物均有一定的自由基清除能力，说明化合物结构中的酚羟基对于抗氧化活性是必需的。苯环上只有一个酚羟基的姜黄素类似物1c对DPPH自由基的清除能力较低，而在酚羟基邻位引入给电子基团可明显提高其自由基清除能力，比如在酚羟基邻位引入一个（1a）或两个甲氧基（1e），清除自由基的活性都有明显增强。带有两个酚羟基的1d清除活性最好,可能是由于供电子基团使酚羟基上的自由基更稳定而易于生成，从而提高其对DPPH自由基的清除能力。对于ABTS自由基的清除活性也表现出类似的趋势。一些姜黄素类似物，如1d和1e，清除自由基活性显著高于天然原料姜黄素以及常用的抗氧化剂维生素C，表现出优良的抗氧化能力。

表1 姜黄素类似物对DPPH和ABTS自由基的清除能力

3 结论

通过酸催化或碱催化合成了系列单羰基姜黄素类似物，并对该类化合物清除DPPH和ABTS自由基的活性进行了研究，表明酚羟基对于其抗氧化活性必不可少，邻位引入供电子基能提高其活性。一些经结构改造的化合物的抗氧化活性优于天然产物姜黄素，为进一步深入研究奠定了基础。

[1]李德才，何晓玉，雷辉.自由基导致细胞衰老进而导致机体衰老的作用机制[J].中华现代临床医学杂志，2009，7（9）：783-787.

[2]Rice-EvansCA，Diplock AT.CurrentStatusof Antioxidant Therapy [J].Free RadicalBiology and Medicine，1993，15（1）：77-96.

[3]鲍华英，陈荣华.姜黄素的研究进展[J].国外医学：儿科学分册，2003，30（5）：254-256.

[4]Agrawal D K，Mishra PK.Curcumin and Its Analogues:：Potential Anticancer Agents[J].Med Res Rev，2010，30：818-860.

[5]Anand P，Kunnumakkara AB，Newman RA，etal.Bioavailability of Curcumin：Problems and Promises[J].Molecular Pharmaceutics，2007，4（6）：807-818.

[6]王永成，李玉山，杨瀚泽，等.新型姜黄素类似物的合成及初步抗肿瘤活性研究[J].药学学报，2014，49（7）：78-84.

[7]Zhu N，WangM，WeiGJ，etal.Identification ofReaction Products of（-）-epigallocatechin，（-）-epigallocatechin Gallateand Pyrogallol with 2，2-diphenyl-1-picrylhydrazyl Radical[J].Food Chemistry，2001，73（3）：345-349.

[8]白海娜，王振宇，刘瑞海，等.白藜芦醇与黑木耳多糖协同清除ABTS自由基活性的研究[J].现代食品科技，2014，30（3）：64-68.□

Synthesis and Antioxidant Activities of Curcum in Analogues

HU Jing-yi，WANG Shan-shan，GAN Chang-sheng

（Engineering Research Centerof Bio-processofMinistry of Education，HefeiUniversity of Technology，Hefei230009，China）

Curcumin has a variety of biological activities，including antioxidant，antitumor，antiinflammation，and neuroprotection，but its bioavailability is low because of its structure.A series of curcumin analogueswere synthesized by reforming the double carbonylmoiety of curcumin.And their abilities to scavenge DPPH free radical and ABTS free radical were evaluated.The results revealed thatsome curcumin analoguesexhibited strong antioxidantactivities.

curcumin analogues；synthesis；antioxidant；free radical

10.3969/j.issn.1008-553X.2016.05.007

O625.31

A

1008-553X（2016）05-0022-03

2016-05-06

中国科学院脑功能和脑疾病重点实验室开放基金资助项目（No.2012-2）

胡静祎（1990-），女，在读研究生，研究方向：农产品生物化工；通讯联系人：甘昌胜（1972-），男，博士，副研究员，从事天然药物开发、功能食品研究等，13866158675，0551-62901862，gancs7894@163.com。