天然产物 Longistylines A的全合成与抑菌活性研究

赵艳敏， 李 平， 田莉莉

(银川能源学院 石油化工系， 银川 750105)



天然产物 Longistylines A的全合成与抑菌活性研究

赵艳敏*， 李 平， 田莉莉

(银川能源学院 石油化工系， 银川 750105)

以廉价的3，5-二羟基苯甲醇为起始原料，经羟基保护、溴代、Arbuzor重排、Wittig-Horner反应、脱甲基保护及C-异戊烯基取代等步骤，首次以较高产率完成了天然产物化合物Longistylines A的全合成， 关键步骤为Wittig-Horner反应以及C-异戊烯基化反应，所有新化合物的结构都经过1H NMR， IR， MS确认.抑菌活性研究表明，该化合物对枯草芽孢杆菌(BacillussubtilisATCC 11562)、金黄色葡萄球菌(StaphylococcusaureusATCC 6538)、溶血葡萄球菌(StaphylococcushaemolyticusATCC 29970)均有良好的抑制作用.

Longistylines A; 异戊烯基化反应; 全合成; 抑菌活性

异戊烯基芪类化合物具有较强的生理药理活性[1-5]，已发展成为一类新的重要天然产物. 天然产物 Longistylines A(图1)是一种新型异戊烯基芪类化合物，是巴西学者Franco D M等人从Lonchocarpus violaceus Jacq的根部分离出来的[6]，并通过活性实验发现该化合物有较强的抑菌活性.目前对Longistylines A的全合成研究还未见报道，因此开展对它的全合成研究不仅具有重要的理论意义，而且具有潜在的药用价值.

笔者一直从事天然产物的全合成研究[7-11]，在以前工作的基础上，开展了Longistylines A的全合成研究，合成路线如图2.

图1 化合物Longistylines A的结构Fig.1 Structure of compound Longistylines A

图2 Longistylines A的合成路线Fig.2 Synthetic route of Longistylines A

溶剂及条件: a) K2CO3，(CH3)2SO4，reflux，6.5 h，71%； b) PBr3，CH2Cl2，benzene，0℃ to r.t.， 4 h，85%；c) P(OC2H5)3，C16H36NBr，115～125℃， 6 h；d) NaH，THF，benzaldehyde，-5℃ to r.t.，8 h，91%；e) BBr3，CH2Cl2，-5℃ to r.t.，6 h，92%；f)CH3COCH3，K2CO3，(CH3)2SO4，78%；g) K2CO3，CH3COCH3，prenyl bromide，14 h，66%．

1 实验部分

1.1 仪器及试剂

H-谱采用AM-400型核磁共振仪，CDCl3为溶剂内标，用TMS为内标，单位ppm;质谱用HP-5988型质谱仪测定， El源 (70 eV); 所有反应均用TLC跟踪.红外光谱用FTIR-8430S红外光谱仪，KBr压片法测定，单位cm-1; 所使用的无水溶剂均是按标准法处理获得的， 用柱色谱法纯化产品; 所使用的硅胶为200～300目及GF254硅胶.枯草芽孢杆菌(BacillussubtilisATCC 11562)、金黄色葡萄球菌(StaphylococcusaureusATCC 6538)、溶血葡萄球菌(StaphylococcushaemolyticusATCC 29970)(宁夏大学化工院生化实验室提供)．

1.2 化合物的合成

1.2.1 3，5-二甲氧基苯甲醇(3)的合成 在100 mL三口瓶中加入3，5-二羟基苯甲醇(700 mg， 5 mmol)， 搅拌溶解于12 mL丙酮中，加热至微沸，再加入K2CO3粉末(2.07 g， 15 mmol)，继续加热搅拌回流0.5 h后加入新蒸的硫酸二甲酯(1.51 g， 12 mmol)，再继续加热回流6 h， 然后加入10 mL的蒸馏水，蒸出丙酮，用三氯甲烷萃取，合并有机相，无水硫酸镁干燥，过滤，蒸除溶剂，析出晶体，用无水乙醇重结晶析出白色的针状晶体598 g，产率71%， m.p.46～48℃；1H NMR(CDCl3, 400 MHz)δ：3.80(s，1H，OH)，3.80(s，6H，2×OCH3)，4.63(d，J=9.6 Hz， 2H，CH2)，6.39(t，J=7.2 Hz， 1H，4-H)，6.52(d，J=7.6 Hz， 2H，2，6-H).

1.2.2 3，5-二甲氧基苄溴(4)的合成 在100 mL的圆底烧瓶中加入3，5-二甲氧基苯甲醇(1.466 g， 8.73 mmol)，无水二氯甲烷25 mL，搅拌溶解，氮气的保护下，冰水浴控温在0℃，缓慢滴加三溴化磷的苯溶液，30 min加完，保持0℃反应2 h，然后升至室温反应1 h，将反应液倾入100 mL冰水中，搅拌，分出有机层，水洗至中性.有机层用无水硫酸钠干燥，蒸除溶剂，用石油醚∶乙酸乙酯=8∶1的混合溶剂进行柱层析，得白色针状固体1.707 g，收率85%， m.p. 68～70℃；1H NMR(CDCl3， 400 MHz)δ：3.79(s，6H，2×OCH3)，4.42(d，J=9.6 Hz， 2H，CH2)，6.39(t，J=7.6 Hz， 1H，4-H)，6.54(d，2H，J=7.2 Hz， 2，6-H).

1.2.3 3，5-二甲氧基苄基磷酸酯(5)的合成 于100 mL圆底烧瓶中加入3，5-二甲氧基苄溴(1.707 g， 8.41 mmol)、亚磷酸三乙酯(1.42 g， 8.5 mmol)、少量的相转移催化剂四丁基溴化铵，油浴加热至115～125℃反应6 h.将反应物在100℃以下减压蒸馏，除去过量的亚磷酸三乙酯，瓶中剩余的橙红色油状物即为产物，直接用于下一步反应.

1.2.4 3，5-二甲氧基芪(6)的合成 向上步反应得到的磷酸酯油状物中加入氢化钠粉末(1.21 g， 27.75 mmol)，冰盐浴冷却至0℃以下，氮气保护下用注射器加入30 mL干燥的四氢呋喃，搅拌30 min后，再缓慢滴加苯甲醛(891.5 mg， 8.41 mmol)的四氢呋喃混合液25 mL，自然升至室温，继续搅拌反应8 h.再冷却0℃，缓慢滴加20 mL水，将反应液倾入30 mL冰水中，乙酸乙酯(3×50 mL)萃取，有机层用饱和氯化钠溶液洗至中性，无水硫酸钠干燥，减压蒸除溶剂，残余物用石油醚∶乙酸乙酯=16∶1的混合溶剂进行柱层析，得淡黄色固体1.836 g，收率91%， m.p. 45～47℃；

1H NMR(CDCl3, 400 MHz)δ：3.84(s，6H，3，5-OCH3)，6.70(d，J=8.4 Hz， 2H，2，6-H)，6.42(t，J=9.6 Hz， 1H，4-H)，7.08(d，J=12.4 Hz，1H，α-H)，7.10(d，J=12.4 Hz，1H，β-H)；EIMS(m/z): [M+] 240(M+，100)，165(39)，152(24)，120(16)，69(47)；IR(KBr): 2930，2833，1600，1456，1423，1296，1161，968，692 cm-1．

1.2.5 3，5-二羟基二苯乙烯(7)的合成 向100 mL圆底烧瓶中加入3，5-二甲氧基芪(604 mg， 2.67 mmol)，冰水浴冷却至0℃以下，氮气保护下，用注射器加入二氯甲烷25 mL，再缓慢滴加(0.67 mL， 8 mmol)三溴化硼的无水二氯甲烷(20 mL)溶液，室温搅拌6 h，TLC跟踪反应，反应完毕后冰水浴冷却至0℃，滴加冷却蒸馏水25 mL，将反应液倾入30 mL冰水中，用乙酸乙酯(3×30 mL)萃取，有机相用饱和食盐水洗至中性，无水MgSO4干燥，减压蒸除溶剂，得到暗黄色固体粗产物，用石油醚∶乙酸乙酯=8∶1的混合溶剂进行柱层析，得到淡黄色固体490 mg，收率：92%，m.p.125～129℃；1H NMR(CDCl3, 400 MHz)δ：6.29(t，J=14.4 Hz， 1H，4-H)，6.59(d，J=8.8 Hz，2H，2，6-H)，6.97(d，J=16.8 Hz，1H，α-H)，7.01(d，J=16.8 Hz， 1H，β-H)，7.45～7.51(m，2H，2′，6′-H)，7.30～7.38(m，2H，3′，5′-H)，7.23～7.26(m，1H，4′-H)；EIMS(m/z): [M+] 212(100)，165(39.5)，141(20.3)，109(23.8)，83(28.1)，69(94)，55(39)，43(81.4)；IR(KBr):3391，1616，1598，1499，1472，1356，1250，1007，988，962，839，689 cm-1.

1.2.6 3-甲氧基-5-羟基二苯乙烯(8)的合成 将化合物7(424 mg， 2 mmol)溶于8 mL干燥的丙酮中，剧烈搅拌下，加入无水碳酸钾(289.8 mg， 2.1 mmol)，常温搅拌30 min后，缓慢滴加(CH3)2SO4(0.11 mL， 1 mmol)，继续搅拌30 min后，再加入(CH3)2SO4(0.11 mL， 1 mmol)，TLC跟踪反应，搅拌反应5 h后，减压蒸干溶剂，残余物加水溶解后，用乙酸乙酯萃取(3×20 mL)，有机相合并后依次用水洗，饱和食盐水洗，无水硫酸镁干燥，过滤去干燥剂.减压蒸除溶剂后，残余物用硅胶柱层析纯化(石油醚∶乙酸乙酯=16∶1)得白色固体352.6 mg，化合物7中一个酚羟基和连接两个苯环的碳碳双键上的氢形成分子内氢键，活性降低，故只能得到O-单烷基化的8，收率78%， m.p.97～100℃.1H NMR(CDCl3， 400 MHz)δ：7.50～7.10(m， 5H， ArH)，6.99(d， 1H，J=16.4 Hz，α-H)，7.06(d，1H，J=16.4 Hz，β-H)， 6.64(d，J=14.4 Hz，1H，2-H)， 6.62(d，J=6.4 Hz，1H，6-H)， 6.35(s，1H，4-H)， 3.65(s，3H，OCH3)．

1.2.7 Longistylines A的合合成 将化合物8(452 mg，2 mmol)溶于15 mL干燥的丙酮中， 搅拌下加入无水碳酸钾(138 mg，1 mmol，搅拌5 min后用注射器缓慢滴入异戊烯基溴(2.4 mmol， 约为2.5 mL)， 加热回流4 h后停止加热，自然降到室温再继续在室温下反应10 h，乙酸乙酯提取(3×20 mL)，有机相合并后依次用水洗，饱和食盐水洗，无水硫酸镁干燥，过滤去干燥剂.减压蒸除溶剂后，残余物用硅胶柱层析纯化(石油醚∶乙酸乙酯=36∶1)得淡黄色固体388 mg，产率为66%.其波谱数据和报道的天然产物Longistylines A是一致的，1H NMR(acetone-d6， 400 MHz) δ: 1.76(s， 3H， 5″-H)， 1.82(s， 3H， 4″-H)， 3.72 (s，3H， OCH3)， 5.24(s ，1H， 3′-OH)， 5.28(t，J=7.2 Hz， 1H，2″-H)， 6.57 (s， 1H， 2′-H)， 6.60 (s， 1H， 6′-H)， 6.90( d，J=16.2 Hz， 1H， 8-H)， 6.98( d，J=16.2 Hz， 1H， 7-H)， 7.24(t，J=7.2 Hz， 1H， 4-H)， 7.33( d， 2H，J=7.4 Hz， 3，5-H)， 7.44(d， 2H，J=7.2 Hz， 2，6-H); EIMS(m/z): [M]+294 (36)， 193 (32)， 252(96)， 140(100)， 75(35)61(28); IR (KBr) υmax:3127， 2639， 1708， 1593， 1348，1209 cm-1．

1.3 初步抗菌活性试验

本实验抑菌活性采用打孔法.首先分别取保存的枯草芽孢杆菌(BacillussubtilisATCC 11562)、金黄色葡萄球菌(StaphylococcusaureusATCC 6538)、溶血葡萄球菌(StaphylococcushaemolyticusATCC 29970)3种菌种，接种到S1液体培养基上,在30℃下培养12 h，再将3种培养液稀释至浓度107 CFU/mL. 随后各取 100 μL 接种于 LB琼脂固体培养基，涂布均匀，固定2 h.在培养基凝固后打孔， 分别取化合物(1)的液体样品和对照样10 μL 点样于孔中. 平板于30℃培养 24 h.用游标卡尺测量抑菌圈直径，每个菌株做3个平行实验，求均值.

抑菌活性实验表明，以3，5-二羟基苯甲醇为原料合成的Longistylines A化合物对枯草芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌、溶血葡萄球菌具有良好的抑菌能力，且高于另一种芪类化合物3-羟基-5-甲氧基芪-2-羧酸的抑菌性能.可能的原因是：异戊烯基侧链的存在加强了芪类化合物的抗菌活性.

表1 目标化合物的抑菌活性

2 结果与讨论

1) 化合物2在K2CO3作用下与(CH3)2SO4反应以71%的收率得化合物3，化合物3与PBr3在无氧条件下反应以85%的收率得到溴化产物4，化合物4在相转移催化剂四丁基溴化铵作用下与P(OC2H5)3反应得化合物5，化合物5在NaH作用下与苯反应以91%的收率得到化合物6，化合物6在BBr3作用下脱去甲基得化合物7，化合物7与(CH3)2SO4反应以78%的收率得到化合物8，化合物7的一个酚羟基和连接两个苯环的碳碳双键上的氢形成分子内氢键，活性降低，故只能得到O-单烷基化的化合物8；化合物8在强碱性条件下与异戊烯基溴反应以66%的收率得到最终的天然产物1(Longistylines A)．

2) 化合物8的异戊烯基化反应是本合成的难点，本文采用在弱碱K2CO3-丙酮的条件下，生成主产物为化合物1，产率66%.为了提高产率，笔者试图用较强的碱NaOH分别在丙酮或水中回流，TLC跟踪，只有很少量的化合物1生成.还试图用NaH作催化剂在苯中回流，化合物的产率也很低.

3) 至此，本文用廉价易得的原料经过7步反应，以26%的总收率首次完成了天然产物Longistylines A的全合成，其波谱数据和报道的天然产物Longistylines A是一致的.并且对合成的目标化合物进行了简单的抗菌活性测试，该化合物对枯草芽孢杆菌(BacillussubtilisATCC 11562)、金黄色葡萄球菌(StaphylococcusaureusATCC 6538)、溶血葡萄球菌(StaphylococcushaemolyticusATCC 29970)3种菌种都表现较好的抗菌活性.

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Total synthesis and and bacteriostatic activity of nature product Longistylines A

ZHAO Yanmin， LI Ping， TIAN Lili

(Department of Petrochemical Technology， Yinchuan Institute of Energy， Yinchuan 750105)

The total synthesis of natural product Longistylines A was first achieved from cheap material， 3， 5-dihydroxybenzyl alcohol. The synthetic procedure was in the sequence of protection of hydroxyl group， bromination， Arbuzor rearrangement， Wittig-Horner reaction， demethylation and C-prenylation. Wittig-Horner reaction and C-prenylation were key steps. All structures of new compounds were confirmed by IR，1H NMR and MS. And bioassay results indicated the newly synthesized compound possessed good inhibitory effect againstBacillussubtilis，StaphylococcusaureusandStaphylococcushaemolyticus．

Longistylines A ; C-prenylation; total synthesis; the bacteriostatic activity

2015-09-29.

宁夏回族自治区自然科学基金项目(NZ15283).

1000-1190(2016)01-0074-04

O625.1

A

*E-mail: 542540848@qq.com.