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甘草素的合成及其抗癌活性*

2010-11-26杨泽华刘显华

合成化学 2010年4期
关键词:烧瓶柱层析乙酸乙酯

胡 昆, 杨泽华, 刘显华, 任 杰

(江苏工业学院 化学化工学院,江苏 常州 213164)

二氢黄酮类化合物是存在于许多药用植物中的天然有机化合物,大多具有抗心血管疾病、抗炎、抗病毒、抗肿瘤等生理活性[1]。 甘草素(7,4′-二羟基二氢黄酮,1)是二氢黄酮的一种,主要来源于豆科植物甘草和光甘草的根茎。在自然界中,1主要以糖苷的形式存在[2],且具有多种药理活性,如强肝解毒,抗溃疡、预防动脉硬化[3],抑制单胺氧化酶,治疗精神抑郁[4,5],抗病毒[6],抗艾滋病[7]以及抗癌[8]等。

1994年,杨立等[9]报道酸催化2,4-二羟基苯乙酮(5)和对羟基苯甲醛(2)经羟醛缩合反应成功合成了1,但该法工艺复杂,收率较低。随后乔华等[10]报道对5和2上的羟基进行甲基保护,然后碱催化羟醛缩合合成1。该法由于甲基比较难脱去,收率仍不理想。Mandar Deodhar等[11]曾报导不对羟基进行保护,直接碱催化羟醛缩合进而合成1的方法,但由于其羟醛缩合一步须要较高的温度,导致产物复杂影响收率。

Scheme1

本文以2和间二苯酚(4)为起始原料,经付克酰基化、羟基保护、羟醛缩合、Michael加成及脱保护反应合成了1,总收率36.4%,其结构经1H NMR,13C NMR, IR和MS表征。结果表明,以氯甲基甲醚(MOMCl)作为5和2上酚羟基的保护基,可以在温和的条件下进行羟醛缩合,随后的Michael加成环合收率也较高,去保护条件相对温和,最终以较高的收率成功合成了1。该方法还避免了使用甲基保护时,高温去保护导致的产物聚合反应,所得产物易于提纯;1对DU-145具有较好的抑制作用。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

XLC-1型显微熔点仪(温度未校正);瑞士Bruker公司AVANCE Ⅲ 500 Hz型核磁共振仪(DMSO-d6为溶剂,TMS为内标);TENSOR 27型红外光谱仪(KBr压片);VG-Autospec-3000型质谱仪。所用试剂均为市售分析纯。

1.2 合成

(1) 对甲氧甲氧基苯甲醛(3)的合成(2的酚羟基保护)

在圆底烧瓶中加入2122 mg(1 mmol), K2CO3207 mg(1.5 mmol)和丙酮10 mL,搅拌下于室温反应1 h后加入MOMCl 0.114 mL(1.5 mmol),继续反应4 h。加水10 mL,用乙酸乙酯(3×10 mL)萃取,合并有机层,用无水Na2CO3干燥,旋蒸脱溶,残余物经柱层析[洗脱剂:A=V(乙酸乙酯) ∶V(石油醚)=1 ∶15]分离得无色油状液体3,收率95.4%;1H NMR(CDCl3)δ: 2.24(s, 2H, CH2), 3.49(s, 3H, CH3), 7.14(d,J=8.7 Hz, 2H, 3,5-H), 7.83(d,J=8.7 Hz, 2H, 2,6-H), 9.89(s, 1H, CHO);13C NMR(CDCl3)δ: 56.3(CH3), 94.1(CH2), 116.3(3,5-C), 131.8(2,6-C), 162.2(4-C), 190.8(CHO)。

(2)5的合成

在圆底烧瓶中加入4110 mg(1 mmol),冰醋酸5 mL及无水氯化锌136 mg(1 mmol),搅拌下回流反应1 h。自然冷却至室温,滴加冰水30 mL,有晶体析出,过滤,滤饼用水洗涤,干燥得浅黄色针状晶体5 105.8 mg,收率69.6%, m.p.141 ℃~142 ℃(72%, 142 ℃~144 ℃[12])。

(3) 2′-羟基-4,4′-二甲氧甲氧基查尔酮(7)的合成

反应条件同1.2(1),完成5的酚羟基保护得无色油状液体2-羟基-4-甲氧甲氧基苯乙酮(6),收率91.4%;1H NMR(CDCl3)δ: 2.54(s, 3H, COCH3), 3.47(s, 3H, OCH3), 5.19(s, 2H, CH2), 6.53(dd,J=8.8 Hz, 2.5 Hz, 1H, 6-H), 6.57(d,J=2.4 Hz, 1H, 3-H), 7.63(d,J=8.8 Hz, 1H, 5-H), 12.62(s, 1H, OH);13C NMR(CDCl3)δ: 26.1(CH3), 56.2(CH3O), 93.9(CH2), 103.6(1-C), 108.1(5-C), 114.6(6-C), 131.7(3-C), 162.1(2-C), 164.7(4-C), 202.7(C=O)。

在圆底烧瓶中依次加入6196 mg(1 mmol),3166 mg(1 mmol), KOH 1.12 g(20 mmol), 无水乙醇10 mL及水1 mL,超声波振荡使KOH完全溶解后于室温反应48 h。加碎冰5 g,用 3 mol·L-1HCl调至pH 6~7;用乙酸乙酯(3×10 mL)萃取,合并有机层,用无水Na2CO3干燥,旋蒸脱溶,残余物经柱层析(洗脱剂:A=1 ∶10)分离得黄色针状晶体7 258.1 mg,收率75.1%;1H NMR(CDCl3)δ: 3.49(s, 6H, CH3), 5.22(s, 4H, CH2), 6.59(dd,J=9.1 Hz, 2.3 Hz, 1H, 6′-H), 6.60(d,J=2.3 Hz, 1H, 3′-H), 7.10(d,J=8.7 Hz, 2H, 3,5-H), 7.47(d,J=15.5 Hz, 1H, 5′-H), 7.60(d,J=8.6 Hz, 2H, 2,6-H), 7.84(d,J=6.5 Hz, 1H,β-H), 7.86(d,J=13.0 Hz, 1H,α-H), 13.35(s, 1H, 2′-OH);13C NMR(CDCl3)δ: 56.2(CH3), 56.4(CH3), 94.1(CH2), 94.3(CH2), 108.2(1′-C), 110.9(β-C), 115.1(5′-C), 116.6(3,5-C), 118.4(6′-C), 128.6(1-C), 130.3(2,6-C), 131.3(3′-C), 144.3(α-C), 159.5(4-C), 163.6(2′-C), 166.2(4′-C), 192.1(4-C); IRν: 3 440, 2 597, 2 900, 2 826, 1 644, 1 569, 1 510, 1 233, 1 150, 1 078, 1 004, 835, 652 cm-1。

(4) 7,4′-二甲氧甲氧基二氢黄酮(8)的合成

在圆底烧瓶中依次加入7344 mg(1 mmol),无水醋酸钠820 mg(10 mmol),无水乙醇10 mL及水3 mL,搅拌下回流反应24 h。加水15 mL,用乙酸乙酯(3×10 mL)萃取,合并有机层,用无水MgSO4干燥,旋蒸脱溶,残余物经柱层析(洗脱剂:A=1 ∶10)分离得淡黄色晶体8,收率82.3%;1H NMR(CDCl3)δ: 2.80(dd,J=17.0 Hz, 3.2 Hz, 1H, 3cis-H), 3.04(dd,J=17.2 Hz, 13.6 Hz, 1H, 3syn-H), 3.48(s, 6H, CH3), 5.20(s, 4H, CH2), 5.42(dd,J=13.4 Hz, 2.5 Hz, 1H, 2-H), 6.67(d,J=2.2 Hz, 1H, 8-H), 6.71(dd,J=8.7 Hz, 2.2 Hz, 1H, 5-H), 7.09(d,J=8.7 Hz, 2H, 3′,5′-H), 7.40(d,J=8.7 Hz, 2H, 2′,6′-H), 7.87(d,J=8.7 Hz, 1H, 6-H);13C NMR(CDCl3)δ: 44.2(3-C), 56.0(CH3), 56.4(CH3), 79.7(2-C), 94.2(CH2), 94.5(CH2), 103.7(10-C), 111.2(6-C), 115.7(5-C), 116.5(3′,5′-C), 127.7(2′,4′-C), 128.8(1′-C), 132.2(8-C), 157.6(4′-C), 163.3(9-C), 163.7(7-C), 190.8(4-C); IRν: 3 439, 2 963, 2 928, 2 832, 1 682, 1 606, 1 511, 1 444, 1 245, 1 154, 1 079, 997, 829, 653, 522 cm-1。

(5) 1的合成

在圆底烧瓶中加入8344 mg(1 mmol),无水乙醇10 mL及3 mol·L-1HCl 1 mL,搅拌下回流反应1 h。加水10 mL,用乙酸乙酯(3×10 mL)萃取,合并有机层,用无水MgSO4干燥,减压脱溶,残余物经柱层析(洗脱剂:A=1 ∶2)分离得淡黄色晶体1,收率92.7%;1H NMRδ: 2.62(dd,J=16.5 Hz, 2.8 Hz, 1H, 3cis-H), 3.11(dd,J=16.8 Hz, 12.9 Hz, 1H, 3syn-H), 5.43(dd,J=13.7 Hz, 2.2 Hz, 1H, 2-H), 6.33(d,J=2.1 Hz, 1H, 8-H), 6.50(dd,J=8.8 Hz, 2.1 Hz, 1H, 5-H), 6.78(d,J=8.5 Hz, 1H, 3′,5′-H), 7.32(d,J=8.5 Hz, 1H, 2′,4′-H), 7.64(d,J=8.7 Hz, 1H, 6-H), 9.56(s, 1H, OH), 10.56(s, 1H, OH);13C NMRδ: 43.1(3-C), 78.9(2-C), 102.5(10-C), 110.4(6-C), 113.5(5-C), 115.0(3′,5′-C), 128.1(2′,6′-C), 128.3(1′-C), 129.2(8-C), 157.5(4′-C), 163.1(9-C), 164.5(7-C), 190.0(4-C); IRν: 3 257, 3 030, 2 918, 2 826, 2 709, 1 652, 1 602, 1 519, 1 471, 1 329, 1 257, 1 164, 1 117, 832, 534 cm-1; FAB-MSm/z: 256[M+1]。

1.3 抗肿瘤活性实验

采用MTT 法,以5-氟尿嘧啶(5-Fu)为阳性对照药,研究了1对人肺腺癌细胞(A549),前列腺癌细胞(DU-145),人胃癌细胞(SGC-7901),人结肠癌细胞(HCT-116)及肝癌细胞(HepG2)的抗癌活性。取对数生长期的肿瘤细胞离心后用RPMI 1640或DMEM培养液稀释至5×104个·mL-1,接种于96孔板中。于37 ℃培养过夜后加入不同浓度的样品,再孵育72 h。加入10μL MTT溶液(5 mg·mL-1),孵化4 h后,每孔加入150μL DMSO,于570 nm和630 nm处测定吸收度,并用Bliss法计算其IC50值。

2 结果与讨论

1对A549, DU-145, SGC-7901, HCT-116和HepG2的抗肿瘤活性结果见表1。由表1可见,1对HCT-116和DU-145的生长具有一定的抑制作用。与阳性对照药相比,1对DU-145具有较好的抑制,而对A549, SGC-7901, HepG2这3种肿瘤细胞的半数抑制浓度均大于100μmol·L-1。

表 1 1的抗肿瘤活性Table 1 The antitumor activities of 1

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