新型异斯特维醇吲哚衍生物的合成

刘从军, 韦畅勇, 赵国欣, 王宇飞, 陶京朝

(1. 郑州工程技术学院 化工食品学院，河南 郑州 450044； 2. 郑州大学 化学与分子工程学院，河南 郑州 450001)

异斯特维醇(isosteviol)是由天然产物甜菊苷在酸性或酶作用下水解得到的四环二萜类化合物[1]，分子结构如化合物1所示(Scheme 1)。前期研究发现：该化合物具有降血糖、降血酯、降血压、抗菌、抗病毒以及保护心脏、神经系统等药理功效[2-4]。近年来，随着对其研究的深入，大量的新型异斯特维醇衍生物被设计和合成，一些新的性能也被开发，如：抗肿瘤活性、小分子催化性能、材料凝胶性能、超分子自组装性能等[5-8]。尤其是将活性亚结构如吡唑、1,2,3-三氮唑、噁二唑等杂环引入到异斯特维醇分子骨架上，其抗肿瘤功效显著增强[9-13]。这促使研究者进一步设计新型的杂环骈异斯特维醇衍生物分子结构，以期在抗肿瘤新药开发领域有更深层次的突破。

吲哚又称苯并吡咯，是一种重要的杂环化合物。吲哚及其衍生物存在于动植物体内，且具有广谱的生物活性，在医药、染料、饲料、食品及添加剂等领域应用广泛[14]。化学合成类用于治疗艾滋病的地拉韦定、治疗淋巴瘤的帕比司他、治疗晚期肾癌的舒尼替尼等以及处于临床试验阶段的Brivanib、 Intedanib和Motesanib等抗肿瘤药物[15-16]，它们均是吲哚的衍生物。因此，吲哚杂环是药物开发的重要骨架。基于此，利用药物拼合原理，将异斯特维醇分子和活性吲哚片段拼接成系列新型异斯特维醇吲哚衍生物结构分子，将具有潜在的生物活性和应用价值。

Scheme 1

以甜菊苷为原料，经10%稀硫酸水解生成化合物1；在碱性条件下，化合物1与溴乙烷发生酯化反应得到化合物2；在氮气保护下，乙酸中化合物1或2与取代的苯肼盐酸盐发生Fischer吲哚环合反应，得到11个新型异斯特维醇吲哚衍生物3a～3k(Scheme 1)，收率64%～93%，结构经1H NMR、 HR-MS和FT-IR表征，并确定了化合物3g的单晶结构。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

MP120型全自动熔点仪；WZZ-2B型自动旋光仪；Bruker DPX 400 MHz型核磁共振仪(CDCl3为溶剂，TMS 为内标)；Waters Micromass Q-Tof MicroTM型高分辨质谱仪；TSQ Quantum Access M型液相色谱-质谱联用仪；Themrmo Nicolet 380 FT-IR型红外光谱仪；Rigaku R-AXIS-IV型 X-射线单晶衍射仪。

化合物1和2按文献[17]方法合成；甜菊苷(纯度≥95%)，山东曲阜海根甜菊制品有限公司；其余所用试剂均为分析纯。

1.2 合成

氮气保护下，依次将化合物1或2(1 mmol)、取代的苯肼盐酸盐(1.1 mmol)加入到10 mL乙酸中，120 ℃回流，液相色谱-质谱联用仪监测至反应完毕。减压除去溶剂，体系中加入30 mL蒸馏水和30 mL二氯甲烷，分液，加入适量饱和碳酸钠溶液调节体系pH=7，萃取，用水(3×30 mL)洗涤，有机相经无水硫酸钠干燥、过滤、减压浓缩，残余经硅胶柱层析[洗脱剂：V(石油醚)/V(乙酸乙酯)=5/1]纯化得3a～3k。

2 结果与讨论

2.1 合成

在化合物1的合成过程中，实现了甜菊苷酸性水解的中试。探索出中试反应条件：向100 L的反应釜中加入72 L水，缓慢加入4.5 L浓硫酸，温度稳定后，加入3 kg甜菊苷。体系温度升至60 ℃，反应6 h，温度降至室温后，脱水，水洗至中性，取出固体，烘干得到粗产品，丙酮重结晶得到白色固体纯品。

开发了重结晶法精制化合物2，利用混合溶剂(石油醚/乙酸乙酯=10/1,V/V)，60 ℃下缓缓加入粗品至溶液饱和，慢慢冷却至0 ℃，大量的白色晶体析出，过滤、石油醚洗涤后得到化合物2纯品。

采用Fischer吲哚合成法合成化合物3a～3k。粗品经柱色谱层析分离纯化后，目标产物的收率为64%～93%。其中19-位羧基未被酯化的化合物3a～3d，其收率均低于80%，而19-位羧基酯化产物3e～3k的收率均高于80%，说明19-位羧基影响产物收率的因素之一。苯肼盐酸盐芳环取代基的电子效应也影响着产物的收率，芳环上连有吸电子取代基也不利于目标产物的生成，而含有给电子取代基的苯肼盐酸盐，与化合物2反应，不仅时间短，且收率高，尤其是化合物4k，收率达93%。

2.2 单晶结构

在甲醇溶液中培养了化合物3g(CCDC: 1951631)的单晶，其单晶结构如图1所示：3g属 orthorhombic 晶系，P212121空间群，晶胞参数a=11.93291(18) Å，b=17.2263(3)Å，c23.3801(3) Å，α=90°，β=90°，γ=90°。

图 1 化合物 3g 的单晶结构

合成了11个新型异斯特维醇吲哚衍生物3a～3k，收率64%～93%，其结构经1H NMR、 HR-MS和FT-IR表征，X-射线单晶衍射确定了化合物3g的绝对构型，为新型异斯特维醇衍生物的生物活性研究提供化合物来源。