供體異黃酮類化合物的合成及其表征

1、NO供體異黃酮類化合物的合成及其表征2004級藥學本科  勞世鑫      指導老師  李芳耀摘要： 目的：設計合成了兩個一氧化氮(NO)供體異黃酮類化合物，以期尋找新型具有NO供體活性化合物。方法：以苯乙酸、間苯二酚、DMF等為原料合成7-羥基-4-甲氧基異黃酮，以其為母體使羥基與NO供體片段相連，得到一氧化氮(NO)供體型異黃酮類衍生物。結果與結論：合成2種目標產(chǎn)物(VII-1、VII-2)，產(chǎn)物的結構經(jīng)IR、1H-NMR、13C-NMR、MS確證，其活性測定有待研究。關鍵詞：一氧化氮；異黃酮；供體；化學合成Synthesis and Ch

2、aracterization of Isoflavones withNO DonorsUndergraduate Pharmaceutical of 2004 : LaoShixinInstructor : LiFangyaoAbstract :AimTo design and synthesize two isoflavones with NO donors ,and to search new type of active compounds with NO donors. Methods Two isoflavones were synthesize by using raw mater

3、ials of phenylacetic acid, hydroxyphenoland DMF . and their anti-inflammatory activity against xylene- induced ear edema in mice in vivo and anti-hypertensive activity were tested. Results and conclusion Two new type of the target compounds (VII-1、VII-2)were synthesized and characterized by IR、1H-NM

4、R、13C-NMR、MS. the activity of isoflavones with NO donors should haven being studied .Key words :Nitric Oxide;isoflavones ; NO donor ; chemical synthesis ; isoflavones; 一氧化氮(NO)是體內一種重要的細胞信使分子和效應分子，在體內由NO前體物質L2精氨酸(L2Arg)在一氧化氮合酶(NOS) 的催化下與氧分子作用產(chǎn)生NO 和L2胍氨酸，參與調節(jié)多種生理功能，具有重要的生理和藥理作用,體內NO不足可引發(fā)高血壓、動脈粥樣硬化、冠心病

5、、急性心肌梗塞、肺腎疾病以及男性性功能異常等疾病。許多急慢性疾病會抑制體內NO的生成，而向循環(huán)系統(tǒng)或局部組織輸入一定量的NO供體以補充組織中NO的不足，在短時間內可收到顯著的效果。由于NO對于疾病的預防和治療有重要意義，對外源性NO供體的研究引起全球科學家的廣泛興趣。20世紀90年代后，NO在醫(yī)藥方面所顯示出的巨大潛力吸引了全世界許多著名大學和科研單位從事這方面的基礎研究,并逐漸成為生命科學和醫(yī)藥研究的熱點和前沿之一，美國心臟學會主席Fuster在談到3位美國科學家因研究NO而獲得1998年諾貝爾獎時說：“NO及其功能的發(fā)現(xiàn)是醫(yī)學史上的最偉大事件之一”。可以說，20世紀對NO供體型藥物的研究已

6、為新藥發(fā)現(xiàn)開辟了一條新的途徑。至今，世界上已有70多種NO供體藥物獲得專利并在臨床上得到應用。NO供體是一類能在體內釋放出NO的前體藥物,是指不需經(jīng)NOS 催化自行或與其它物質作用產(chǎn)生NO 的物質。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)多種結構類型的NO供體,但較為重要的是硝酸酯、亞硝基硫醇、呋咱N2氧化物、偶氮二醇鹽、三唑252亞胺等幾類15。而NO供體型藥物15主要是以已知藥物或活性化合物的結構為母核，與NO供體通過各種連接基團結合而成的前藥，它可在體內經(jīng)相關酶或非酶作用釋放原藥和NO。研究表明，由于釋放NO的作用,NO供體型藥物的療效一般優(yōu)于原藥，且不良反應顯著小于原藥。目前研究的NO供體，如亞硝基硫醇類和有機硝酸酯

7、類就分別存在穩(wěn)定性差和需細胞代謝產(chǎn)生耐受性等缺點。理想的NO供體應具備自發(fā)穩(wěn)定的釋放NO，無需細胞代謝,不生成其他有害物質，長時間作用無耐受性，便于控制等性能16。近年來NO供體藥物研究的一個創(chuàng)新性發(fā)展是將NO供體部分與目前有效的心血管藥物結合起來，即結合型NO 供體藥物。其研究的趨勢是利用前藥原理將NO 供體與生效藥物結合起來形成一種更有效的結合型新藥物。這種藥物設計方式的優(yōu)點在于提高藥物的生物利用度、增加藥物穩(wěn)定性、減小毒副作用、促使藥物長效化等15。例如NO供體型非甾體抗炎化合物分子的設計思路一般是將一些療效確切的傳統(tǒng)NSAIDs和NO供體通過一些連接基團(spacer)相連而成，常用的

8、NSAIDs是一些含羧基或烯醇羥基的藥物,如阿司匹林、雙氯芬酸、布洛芬、萘普生、吡羅昔康等;NO供體包括硝酸酯、亞硝酸酯、亞硝基硫醇等,其中最常用的是硝酸酯;NSAIDs和NO供體常用脂肪烴基或芳香烴基通過酯鍵或酰胺鍵連接起來4。根據(jù)這種科學研究方法，我們將NO 供體結構引入具有多種生理活性的異黃酮類藥物中,結合形成NO 供體型異黃酮類藥物,體內前藥原理在釋放NO 供體和異黃酮類物質，將具有雙重的藥理和生理作用，目前有關NO 供體型異黃酮類藥物的合成及生理活性的研究未見報道，因此本文的研究是尋找NO 供體新藥的一次全新嘗試。異黃酮是廣泛存在于豆類植物中的植物雌激素,能夠調整人體的內分泌功能，防

9、治婦女更年期綜合征，降低血脂，減少冠心病的發(fā)生，防治骨質疏松癥,抗癌，并能止痛消腫5。自20世紀80年代美國科學家發(fā)現(xiàn)大豆中抑制癌細胞的異黃酮后, 國際上掀起了研究異黃酮的熱潮, 至今已經(jīng)取得很大進展, 篩選出多種生理活性的異黃酮類物質17。在抗腫瘤作用研究中，實驗證明異黃酮類化合物如染料木素、大豆苷元、雞豆黃素A 等具有良好抗腫瘤活性, 是一種很有潛力的腫瘤化學預防劑和治療劑, 具有廣泛的應用前景17。在心血管疾病中，動脈粥樣硬化是危害人體健康極為嚴重的病癥，而高血脂癥是其危害因素之一。天然存在的異黃酮類化合物能顯著降低血中膽固醇和甘油三酯的含量，可能成為一類比較有前途的防治動脈粥樣硬化的化

10、合物18。異黃酮的制備主要有提取法和化學合成法兩種。然而，隨著人們對健康的要求也越來越高，僅靠從天然的植物中提取已遠不能滿足市場的需求，而且植物中異黃酮類物質的含量隨地域有很大差異，且從植物中提純異黃酮的難度很大，另外其消化、吸收受多種因素的影響2。所以，化學合成黃酮類物質日益引起化學家和藥物學家的廣泛關注。化學合成法與提取法相比，可以探索從簡單原料出發(fā)，經(jīng)酰化、重排等方法制備，具有生產(chǎn)成本低、工藝簡單、產(chǎn)率高、純度高等諸多優(yōu)點，是一種獲取異黃酮類化合物的好方法3。目前異黃酮的化學合成方法主要有苯基芐基酮路線、重排反應法、微波法等方法2。苯基芐基酮路線2:通過(取代)苯乙酸(或者苯乙腈)的?；?/p>

11、反應先生成2一羥基苯基芐基酮，再環(huán)合得異黃酮。合成路線如下：在酰化反應和環(huán)合反應方面，科學家們已做了大量工作，經(jīng)典的方法有：Hoesch法(苯乙腈路線)，Kenjifukui法(苯乙酸路線)。除了經(jīng)典的合成方法以外，人們積極探索出新的方法和手段，其中以“一鍋法”2為代表的一些方法具有原料易得、反應高效、方便等優(yōu)點，隨著異黃酮及其衍生物研究的深入和應用領域的擴大，還會有新的試劑和方法用于它們的合成，從而徹底解決目前異黃酮類物質資源缺乏的問題。因此，一氧化氮(NO) 供體型異黃酮類藥物的化學合成方法有待研究。本課題采用化學合成方法，以對甲氧基苯乙酸、間苯二酚做原料，在三氟化硼-乙醚作溶劑和催化劑的

12、體系中1，實現(xiàn)了?；汀耙诲佒蟆焙铣?-羥基-4-甲氧基異黃酮(V)，以此為母體，使7位羥基與一氧化氮供體片段相連，合成兩個一氧化氮(NO) 供體型異黃酮類衍生物4 、7 、14，即7-（2-硝基氧基）乙氧基-4-甲氧基異黃酮（VI-1）及7-（3-硝基氧基）丙氧基-4-甲氧基異黃酮（VII-2），產(chǎn)物的結構經(jīng)IR、1H-NMR、13C-NMR、MS及元素分析確證。1. 合成路線：1.1 7-羥基-4-甲氧基異黃酮（4）的合成1.2 7-（2-硝基氧基）乙氧基-4-甲氧基異黃酮（6a）的合成1.37-（3-硝基氧基）丙氧基-4-甲氧基異黃酮（6b）的合成 2. 實驗儀器和試劑試劑：&

13、#160;  對甲氧基苯乙酸(分析純，廣州化工二廠)、間苯二酚（分析純，成都科龍化學試劑廠）、1，2-二溴乙烷（化學純，2.166-2.176g/ml,成都科龍化學試劑廠）、1，3-二溴丙烷（化學純，1.980-1.998 g/ml,中國醫(yī)藥集團上?；ぃgNO3（分析純，天津天茂化學試劑廠）旋轉蒸發(fā)儀：  R-201  鄭州長城科工貿有限公司數(shù)字熔點儀：  WRS-1A  上海精密科學儀器有限公司超聲波清洗儀：  KQ-2200B  鞏義市英裕予華儀器廠集熱式恒溫磁力攪拌儀： DF-101S  鞏義市英裕予華

14、儀器廠三用紫外分析儀： ZF7 鞏義市英裕予華儀器有限責任公司傅立葉變換紅外光譜儀:Nicolet ESP 360型(美國)超導核磁共振儀:AVANCE AV 500 (瑞士, 布魯克公司)元素分析儀:PE2400(美國, 珀金埃爾默公司) 型質譜分析儀:SHIMADZU QP5050A(日本)3. 方法與結果3.1 7-羥基-4-甲氧基異黃酮（4）的合成 間苯二酚22g(0.20 mol）和對甲氧基苯乙酸（0.20 mol）溶于70mlBF3/Et20中，80下攪拌反應6h，生成脫氧安息香.（TLC跟蹤反應進程）冷卻至10，加入DMF（300ml）和BF3/Et2O（100 ml），升溫至5

15、0，滴加干燥的甲基磺酰氯（70 ml）和DMF（100 ml）混合液，升溫至78反應3 h，反應后冷卻物倒入大量碎冰中，得一淺棕紅色溶液。過濾收集固體，真空干燥后，得到淺紅色粉末42.2 g，收率為78.70，mp 256.7260.0，TLC（Rf=0.19 ：石油醚/乙酸乙酯 = 2/1 ）。3.2 7-溴乙氧基-4-甲氧基異黃酮(5a)的合成 7-羥基-4-甲氧基異黃酮5.5g（ 0.02mol）,無水 K2CO35.6g和17ml(0.20mol) 1, 2 -二溴乙烷加入到50ml的DMF與200ml的丙酮的混合液中，加熱到60，回流反應24h(TLC跟蹤反應進程

16、)，反應完成后，冷卻至室溫，減壓過濾，濾液經(jīng)減壓蒸除丙酮和1,2-二溴乙烷至濃縮液，過濾，濾餅用水和少量乙醇洗滌后收集，濾液用乙醚（5ml×3）提取，蒸除溶劑后與濾餅合并。真空干燥得淺黃色固體4.5g, 收率為58.80，mp 180.5-180.6，TLC（Rf=0.52 : 石油醚/乙酸乙酯= 2/1）, 1H-NMR (CDCl3, 500 MHz) : 3.72 (2H, t, -CH2Br), 3.87 (3H, s, -OCH3), 4.41 (2H, t, -OCH2- ), 6.88-8.26 (8H, -Ar); 13C-NMR (CDCl3, 125MH

17、z): 28.4, 55.4, 68.2, 101.1, 114.0, 114.6, 118.9, 124.1, 124.9, 128.1, 130.1, 152.1, 157.8, 159.6, 162.3, 175.8。3.3 7-溴丙氧基 -4-甲氧基異黃酮(5b)的合成    將7-羥基-4-甲氧基異黃酮5.5g（0.02 mol）,無水 K2CO35.6 g 和1,3-二溴丙烷20.2 ml(0.20mol)加入到50 ml的DMF與200 ml的丙酮混合液中，60加熱回流反應24h (TLC跟蹤反應進程).反應完成后，冷卻至室溫，減壓過濾。濾液經(jīng)減壓蒸除丙酮和1

18、,2-二溴乙烷至濃縮液，過濾，濾餅用水和少量乙醇洗滌后收集，濾液用乙醚（5 ml×3）提取，除去溶劑后與濾餅合并。真空干燥得淺黃色固體3.9 g, 收率為47.03，mp 248.5-249.1, TLC（Rf=0.56 :石油醚/乙酸乙酯= 2/1）,(CDCl3, 500 MHz) : 2.40 (2H , t ,-CH2-CH2-CH2) , 3.65 ( 2H, t , -O-CH2-) , 3.86 ( 3H , s , -O-CH3 ),4.23 (2H , t , -CH2-Br), 6.88-8.24 (8H , m , Ar). 13C

19、-NMR (CDCl3, 125MHz): 29.6, 32.0, 55.4, 66.0, 100.8,114.0, 114.7, 118.6, 124.2, 124.9, 127.9, 130.1, 152.1, 157.9, 159.6, 163.0,175.8。3.4 7-（2-硝基氧基）乙氧基-4-甲氧基異黃酮（6a）的合成 將硝酸銀6.0g（0.035 mol）溶于無水乙睛20 ml中（避光），加熱攪拌至50，迅速加入7-溴乙氧基-4-甲氧基異黃酮2.4 g（ 0.0064 mol）和無水乙睛55 ml的混合液。加畢繼續(xù)加熱至70，反應2h(TLC跟蹤反應進程)。過濾除去生

20、成的氯化銀沉淀，濾液濃縮得黃色黏稠狀液體。向此濃縮液中加入乙酸乙酯和水，分出有機層，用乙酸乙酯（20 ml×3）萃取水層。合并有機層，無水硫酸鈉干燥，減壓濃縮，冷卻并涼干，得到白色結晶1.4g, 收率為58.70 ，-142.7, TLC（Rf=0.41; 石油醚/乙酸乙酯= 2/1）,IR (KBr) : 3445, 2927, 1633, 1517, 1446, 1297, 1259, 1025, 828; 1H-NMR(CDCl3, 500 MHz) : 3.86 (3H , s , -O-CH3 ), 4.36(2H , t , -CH2-ONO2), 4.89(2

21、H , t , -O-CH2-), 6.86-8.25(8H, m, Ar). 13C-NMR (CDCl3, 125MHz): 28.3, 55.4, 64.5, 68.8, 70.4, 101.1, 114.0, 114.4, 114.6,119.1, 124.1, 125.0, 128.1, 128.2, 130.1, 152.1, 157.7,159.7, 162.1, 157.7;159.7, 162.1, 175.7 ; MS m/z+ 357.9。3.5 7-（3-硝基氧基）丙氧基-4-甲氧基異黃酮（6b）的合成         

22、 將硝酸銀6.0g（0.035 mol）溶于無水乙睛20 ml中，避光加熱攪拌至50，迅速加入7-溴丙氧基-4-甲氧基異黃酮2.4 g（ 0.0062 mol）和無水乙睛55ml的混合液。加畢繼續(xù)加熱至70，反應2 h(TLC跟蹤反應進程)。過濾除去生成的氯化銀沉淀，濾液濃縮得黃色黏稠狀液體。向此濃縮液中加入乙酸乙酯和水，分出有機層，用乙酸乙酯（20 ml×3）萃取水層。合并有機層，無水硫酸鈉干燥，減壓濃縮，冷卻并涼干，得到白色結晶1.5g, 收率為65.53， m.p. 121.2-121.5, TLC（Rf=0.42  石油醚/乙酸乙酯 = 

23、;2/1）,IR (KBr) : 3451, 2926, 1627, 1514, 1444, 1279, 1259, 1180, 1034, 888, 829; 1H-NMR (CDCl3, 500 MHz): 2.31 (2H, t, -CH2-CH2-CH2), 3.87 (3H, s, -O-CH3), 4.12 (2H , t , -CH2-ONO2), 4.73 (2H , t , -O-CH2-), 6.87-8.25 (8H, m, Ar). 13C-NMR (CDCl3, 125MHz): 26.9， 29.7, 55.4, 64.2, 69.6, 100,8,114.0, 1

24、14.6, 118.8, 124.2, 125.0, 128.0, 130.1, 152.1, 157.8, 159.6, 162.7, 175.8; MS m/z+ 371.9。4. 討論  本實驗采用“一鍋法”制備7-羥基-4-甲氧基異黃酮，再經(jīng)過與一氧化氮(No)供體片段連接合成目標產(chǎn)物（VI-1,VII-1）。在參考文獻基礎上，對合成路線，實驗條件（如試劑的選擇，用量，加入方式：反應的溫度，加熱的時間），后處理方法等作了適當?shù)母淖儭＝Y果表明，在現(xiàn)有條件下，這一新化學合成方法得到產(chǎn)物較純，收率能夠在50左右，而且合成試劑易得，反應條件溫和，不需分離反應的中間體，后處理相對簡單，

25、因此，有一定的實際應用價值。影響本實驗的結果的主要因素有：1.（III）是制備7-羥基-4-甲氧基異黃酮的關鍵之間產(chǎn)物，其制備反應是典型的Friedel-Craftes酰化反應，反映的溫度，升溫方式，時間，水分，催化劑，對此?；磻兄匾绊憽７磻獪囟冗^低，（T<60），反應的能量供給不夠，轉化速率慢；反應的溫度過高（T>100），間苯二酚可大量轉化為焦油。經(jīng)參考文獻和幾次試驗，作者采用較溫和的反映條件，即以BF3Et2O為催化劑和溶劑，恒溫80。結果表明。有利于?；磻捻樌瓿?，收率明顯提高（78.70）。 2. 由化合物7-羥基-4-甲氧基異黃酮制備7-溴丙氧基 -4-甲氧基

26、異黃酮的反應中，由于異黃酮類化合物為苯并二氫吡喃結構，在堿性條件下其羥基進攻異黃酮類化合物的2-C得到二酮類化合物，繼而發(fā)生開環(huán)反應，加上1.3-二溴丙烷在強堿條件下易發(fā)生消除反應，而脫去一分子溴化氫生成烯類氣體，給反應造成一定困難。作者最初采用較大量的無水K2CO3，KOH和以乙醇做溶劑，以期生成目標產(chǎn)物，但收率極低。而后有參考文獻 方法，改用無水K2CO3和丙酮，收率依然較低（21.10），但有所提高。最后，總結以上預實驗步驟結果，確定用無水K2CO3作催化劑，并以適量的有機堿性試劑和一定量的丙酮作溶劑，并改進反應后處理方法。通過以上措施，有效地避免7-羥基-4-甲氧基異黃酮開環(huán)忽然二溴丙

27、烷的大量消耗，明顯提高收率（47.03），而且產(chǎn)物不經(jīng)重結晶就可直接用于下步反應?？捎妙愃频姆椒ê铣?-溴乙氧基-4-甲氧基異黃酮。綜上所述，采用“一鍋法”2制備異黃酮類化合物，并通過新的試劑和方法用于它們的合成，使一氧化氮(No)供體型異黃酮類化合物的制備方法實現(xiàn)較好的應用價值。5.產(chǎn)物(5a),(5b),(6a),(6b)的結構表征譜圖Fig 1 1H NMR Spectrum of (5a)Fig 2 13C NMR Spectrum of (5a)Fig 3 1H NMR Spectrum of (5b)Fig 4 13C Spectrum of (5b)Fig 5 IR Spectr

28、um of (6a )Fig 6 1H NMR Spectrum of (6a)Fig 7 13C NMR Spectrum of (6a)Fig 8 IR Spectrum of (6b )Fig 9 1H NMR Spectrum of (6b)Fig 10 13C NMR Spectrum of (6b)參考文獻1 雷英杰,趙康.5-甲基-7-4-二羥基異黃酮水溶性衍生物的合成及其抗缺氧活性.中國藥物化學雜志,2003,13(5):264-266.2 趙一凡,克仁.異黃酮合成的研究進展. 四川化工,2006,9(3):14-18.3 印南日,衣克寒,馮志彪.異黃酮合成的研究進展. 食品研究與開發(fā),2003,24(6):55-574 于小鳳,孫茂春,白雪潔 ,胡春,付守廷.NO 供體黃酮類化合物的合成及其生物活性研究. 中國藥物化學雜志,2005,12(4):197-201.5 肖