乔 慧,张 超,杜建彪,谢志忠,唐国涛
(南华大学药物药理研究所,肿瘤微环境响应药物研究湖南省重点实验室,湖南 衡阳 421001)
黄酮类化合物广泛存在于自然界中,属于多酚类物质[1]。它具有多种药理活性,包括抗炎、抗肿瘤、抗病毒、抗氧化[5]和对心脏和神经的保护作用,有极高的研究价值。但是,它在发挥多种药理作用的同时,通常还伴随着毒副作用[8],并且天然黄酮的溶解性很差,生物利用度低[9],因此将其化学结构进行修饰改造,以合成特定的黄酮类化合物,使其更好的发挥药理作用。
血管阻断剂秋水仙碱和CA4均含有三甲氧苯基基团,三甲氧基苯基片段在与微管蛋白相互作用中起着至关重要的作用。将其引入到黄酮中,合成含有三甲氧基的黄酮骨架,可以提高黄酮的脂溶性,发挥更好的抗肿瘤效果。
氨基黄酮为非天然化合物,5,4’-二氨基黄酮作为蛋白激酶抑制剂受到了广泛关注。在氨基黄酮的研究中,最具代表性的是Aminoflavone(NSC 686288)(图1),抗肿瘤机制研究表明其可在肿瘤细胞内进行代谢活化,形成破坏DNA的代谢物,可诱导蛋白质和DNA 之间的交联,以及组蛋白H2AX的磷酸化[17]。
图1 氨基黄酮化合物结构Fig.1 Structure of aminoflavone compounds
图2 6-氨基黄酮类化合物合成路线Fig.2 Synthetic route of 6-aminoflavonoids
图3 7-氨基黄酮类化合物合成路线Fig.3 Synthetic route of 7-aminoflavonoids
在黄酮的苯环上修饰氨基的反应主要有两种,一是以氨基保护的苯胺衍生物为原料,经傅克酰基化反应生成苯乙酮结构。再经查尔酮路线或β-丙二酮路线(Baker-Venkataraman法)合成黄酮。二是在苯乙酮结构或黄酮结构上进行硝基化后再还原成氨基。本文以乙酰氨基苯酚为原料,经第一种路线合成6/7-氨基黄酮或4/5-氨基查尔酮,并在5-乙酰氨基查尔酮水解过程中得到5-氨基二氢黄酮。为后期A环氨基黄酮类化合物的进一步修饰及其活性研究提供了一定的实验基础。
DF-101S集热式恒温加热磁力搅拌器,巩义市予华仪器有限公司;RE-52型旋转蒸发仪,巩义市予华仪器有限公司SHB-IIIA循环水式真空泵,北京市中兴仪器有限公司;KQ-250DE型超声仪,昆山市超声仪器有限公司;DZ-2AII真空干燥箱,天津市新天光仪器有限公司;X-5数字式显微熔点测试仪,北京泰克仪器有限公司;Bruker AV-400型光谱仪,美国Bruker公司;ZF-20D暗箱式紫外分析仪,巩义市予华仪器有限公司;Waters GCT型质谱仪,英国Waters公司。
对乙酰氨基酚,间乙酰氨基酚,乐研试剂有限公司;3,4,5-三甲氧基苯甲醛,乙酰氯,阿拉丁试剂有限公司;碘,国药化学试剂公司;二甲基亚砜,国药化学试剂公司;氯化铝,国药化学试剂公司;无水硫酸钠,国药化学试剂公司;其余试剂均为市售分析纯。
1.2.1 5-乙酰氨基-2-羟基-苯乙酮(2)的合成
对乙酰氨基酚(7.24 g,48 mmol),AlCl3(6.65 g,50 mmol)溶于硝基苯中,加入乙酰氯(3.6 mL,50 mmol),120 ℃反应3 h。反应完成后放冷,加入冰水150 mL,加入浓盐酸10 mL,搅拌3 h,静置,抽滤,滤渣用石油醚洗2次,柱色谱分离纯化,得产物6.12 g。产率63.4%。
1.2.2 5-乙酰氨基-2-羟基-查尔酮(3)的合成
5-乙酰氨基-2-羟基-苯乙酮(6.03 g,30 mmol)溶于乙醇,加入3,4,5-三甲氧基苯甲醛(5.88 g,30 mmol),加入6 mL的10% NaOH反应过夜,TCL检测反应,加10% HCl调pH至4~5,加水析出沉淀,抽滤。产物经柱色谱分离纯化。得产物5.8 g。产率52%。
1.2.3 6-氨基黄酮(5)的合成
将5-乙酰氨基-2-羟基-查尔酮(3.75 g,10 mmol)溶于DMSO 10 mL 加入单质碘0.1 g,90 ℃反应6 h,TCL检测反应,反应结束后放冷,加入10%硫代硫酸钠,加水,抽滤,用稀2% NaOH洗涤沉淀,再用纯水洗涤沉淀,得到化合物(4)粗品2.65 g,产率71%。将化合物(4)溶于乙醇与浓盐酸(2∶1),78 ℃反应5 h。原料反应完成后用NaHCO3调至中性,加水析出沉淀后抽滤,柱色谱分离纯化,得化合物(5)2.21 g产率95%。
1.2.4 2-羟基-5-氨基-查尔酮(6)的合成
将5-乙酰氨基-2-羟基-查尔酮(3.75 g,10 mmol)溶于乙醇与浓盐酸(2∶1),80 ℃反应5 h。原料反应完成后,用NaHCO3调至中性,柱色谱分离纯化。得4-氨基-2-羟基-查尔酮(6)1.2 g,产率36%和4-氨基二氢黄酮(7)1.8 g,产率55%。
1.2.5 7-氨基黄酮(12)的合成
以间乙酰氨基酚为起始原料,反应过程与6-氨基黄酮(5)过程一致。
1.2.6 2-羟基-4-氨基-查尔酮(13)的合成
以间乙酰氨基酚为起始原料,反应过程与5-氨基-2-羟基-查尔酮(6)过程一致。
以乙酰氨基苯酚为原料,成功合成3’,4’,5’-三甲氧基-6-氨基黄酮和3’,4’,5’-三甲氧基-7-氨基黄酮。3’,4’,5’-三甲氧基-2羟基-5-氨基查尔酮和3’,4’,5’-三甲氧基-2羟基-4-氨基查尔酮。并通过1H-NMR、13C-NMR和MS进行结构确证。
3’,4’,5’-三甲氧基-6-氨基黄酮(5):1H NMR (500 MHz,DMSO-d6)δ7.54 (d,J=8.8 Hz,1H),7.32 (s,2H),7.10 (s,1H),7.07 (dd,J=9.0,2.2 Hz,1H),6.98 (s,1H),5.52 (s,2H),3.91 (s,6H),3.75 (s,3H).13C NMR (126 MHz,DMSO-d6)δ177.66,161.96,153.69,148.33,147.09,140.68,127.47,124.66,122.02,119.54,106.18,105.34,104.25,60.66,56.70. ESI-HRMS:m/z cacld. For C18H17NO5[M+H]+:328.118 5,found 328.118 2。
3’,4’,5’-三甲氧基-2-羟基-5-氨基查尔酮(6):1H NMR (500 MHz,DMSO-d6)δ11.74 (s,1H),7.81 (d,J=15.5 Hz,1H),7.74 (d,J=15.5 Hz,1H),7.34 (d,J=2.5 Hz,1H),7.21 (s,2H),6.92 (dd,J=8.7,2.5 Hz,1H),6.76 (d,J=8.7 Hz,1H),4.74 (s,2H),3.87 (s,6H),3.73 (s,3H).13C NMR (126 MHz,DMSO-d6)δ193.99,153.95,153.62,145.05,141.30,140.45,130.58,124.53,121.78,121.07,118.43,114.06,107.08,60.65,56.61. ESI-HRMS:m/z cacld. For C18H19NO5[M+H]+:330.134 1,found 330.133 8。
3’,4’,5’-三甲氧基-5-氨基二氢黄酮(7):1H NMR (500 MHz,DMSO-d6)δ6.96 (d,J=2.8 Hz,1H),6.88 (dd,J=8.7,2.8 Hz,1H),6.86 (s,2H),6.83 (d,J=8.7 Hz,1H),5.38 (dd,J=13.4,2.6 Hz,1H),5.00 (s,2H),3.79 (s,6H),3.66 (s,3H),3.20 (dd,J=16.9,13.4 Hz,1H),2.69 (dd,J=16.9,2.7 Hz,1H).13C NMR (126 MHz,DMSO-d6)δ192.65,153.33,153.27,143.57,137.79,135.49,124.02,121.19,118.75,108.97,104.54,79.46,60.46,56.40,44.61. ESI-HRMS:m/z cacld. For C18H19NO5[M+H]+:330.134 1,found 330.134 5。
3’,4’,5’-三甲氧基-7-氨基黄酮(12):1H NMR (500 MHz,DMSO-d6) δ 7.69 (d,J=8.9 Hz,1H),7.28 (s,2H),6.86 (s,1H),6.68 (d,J=7.7 Hz,2H),6.30 (s,2H),3.90 (s,6H),3.74 (s,3H).13C NMR (126 MHz,DMSO-d6) (ppm):δ176.00,160.82,157.95,154.47,153.19,140.05,127.03,125.97,113.29,112.95,106.42,103.56,98.18,60.17,56.16. ESI-HRMS:m/z cacld. For C18H17NO5[M+H]+:328.118 5,found 328.117 9。
3’,4’,5’-三甲氧基-2-羟基-4-氨基黄酮(13):1H NMR (500 MHz,DMSO-d6)δ13.95 (s,1H),8.03 (d,J=8.9 Hz,1H),7.83 (d,J=15.4 Hz,1H),7.67 (d,J=15.3 Hz,1H),7.20 (s,2H),6.52 (s,2H),6.22 (d,J=8.9 Hz,1H),5.99 (s,1H),3.87 (s,6H),3.72 (s,3H).13C NMR (126 MHz,DMSO-d6)δ189.63,166.91,157.53,153.58,142.96,139.95,133.22,130.95,121.01,110.45,107.05,106.86,98.86,60.61,56.61. ESI-HRMS:m/z cacld. For C18H19NO5[M+H]+:330.134 1,found 330.134 6。
在不含氨基的黄酮的合成过程中,用氯乙酰氯在60 ℃左右进行傅克反应,得到氯苯乙酮衍生物,进行黄酮化合物的合成中提高了收率。在氨基黄酮的合成过程中,用乙酰氯进行傅克反应,温度要求120 ℃以上,而氯乙酰氯由于两端都可以进行傅克反应,故而产率较低。因此仍采用乙酰氯生成查尔酮再进行环合的方法合成A环氨基黄酮类衍生物。以邻乙酰氨基酚为原料进行3’,4’,5’-三甲氧基-8-氨基黄酮的合成尝试,由于第一步傅克反应产率比较低,导致最终产物产率太低。
以3’,4’,5’-三甲氧基-2-羟基-5-乙酰氨基-查尔酮(3)为原料水解生成3’,4’,5’-三甲氧基-2-羟基-5-氨基查尔酮(6)的过程中,除了产物6外,还有二氢黄酮(7)的生成,乙醇与盐酸比例为2∶1时,二氢黄酮的产率比查尔酮的产率高,减小盐酸的比例,查尔酮的产率会提高,但继续减少盐酸的比例,则会导致原料的水解不完全。5-乙酰氨基-2-羟基-苯乙酮(2)的乙酰基先水解,变成5-氨基-2-羟基-苯乙酮再与3,4,5-三甲氧基苯甲醛反应,产率只有10%,且杂质很多。而在5-乙酰氨基查尔酮为原料水解生成5-氨基查尔酮的过程中则没有二氢黄酮的生成,按文献以查尔酮合成二氢黄酮的几种方法中,以碱(KOH)、硅胶催化、氨基酸催化来进行二氢黄酮的合成,均未成功。
以乙酰氨基酚为原料,经查尔酮路线,环合,水解得到氨基黄酮类化合物。得到了2种A环氨基B环苯三甲氧黄酮,两种A环氨基B环苯三甲氧查尔酮和一种A环氨基B环苯三甲氧二氢黄酮。该方法合成路线简单,产率较高,为后续这类黄酮类化合物的进一步修饰提供实验研究基础。