虎杖中大黃素的結(jié)構(gòu)改造及其生理活性研究
中山大學(xué)化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院生物有機(jī)與藥物化學(xué)研究所,廣州 510275
摘要 合成了一系列新型含氮大黃素衍生物,通過1HNMR,IR,MS和元素分析對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了確定,產(chǎn)率在21%～94%之間.初步研究表明,衍生物具有良好的抗腫瘤活性.
關(guān)鍵詞 虎杖 大黃素 疊氮化物 氫化 季銨鹽 長(zhǎng)沙上禾生物
從中草藥有效成分中找出有價(jià)值的新藥和先導(dǎo)化合物,并對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造是當(dāng)今藥物研究的方向之一,大黃素(emodin)是蓼科植物虎杖(Polygonum cuspidatum Sieb. et Zucc.)中含量較高的蒽醌,其含量由本實(shí)驗(yàn)室測(cè)定高達(dá)3.637‰.據(jù)報(bào)道[1-3]大黃素對(duì)HSV-1,HSV-2,V2v,假狂犬病毒,流感及痘苗病,HIV以及腫瘤有一定的抑制作用.大黃素由于具有三環(huán)共平面結(jié)構(gòu),是有效的DNA嵌入劑,除此之外大黃素有核苷轉(zhuǎn)運(yùn)抑制活性,它能增強(qiáng)抗癌藥物的細(xì)胞毒作用,對(duì)腫瘤細(xì)胞的抗藥性也有逆轉(zhuǎn)作用[4].但是,根據(jù)研究報(bào)道,作為DNA的嵌入劑,要使之具備更有效的抗腫瘤的活性,其結(jié)構(gòu)上還必須有一個(gè)或兩個(gè)帶正電荷的側(cè)鏈.國(guó)內(nèi)在大黃素結(jié)構(gòu)改造上的研究是一片空白,國(guó)外也只有少數(shù)幾篇文章探討其結(jié)構(gòu)修飾.作者以大黃素為母體,在其側(cè)鏈上設(shè)計(jì)合成了一類新型含氮的大黃素衍生物,包括疊氮化合物,甲基氨化合物和季銨鹽化合物.生物活性研究表明,初步研究表明,這類衍生物具有良好的抗腫瘤活性.
結(jié)果與討論
合成路線
圖表 3
1.2 化合物表征
由于所合成的大部分大黃素衍生物為新化合物,必須對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)確認(rèn).要確定4b和4c的羥基在1位還是8位,我們必須了解4的合成過程,.4的合成是脫甲基的過程.由于3的1位和8位上的甲氧基所處的環(huán)境不完全一樣,因此脫甲基的難易也不一樣,由于1位甲氧基所在的環(huán)上有甲氧基而8位甲氧基所在的環(huán)上是溴甲基,甲氧基給電子能力大于溴甲基,因此1位上甲氧基所在的環(huán)上的電子云密度大于8位甲氧基所在的環(huán)上的電子云密度.因此在酸性條件下,溴進(jìn)攻甲氧基的甲基,8位上的氧離開甲基要比1位的氧相對(duì)容易,因此我們觀察到4的1HNMR譜有明顯差別的兩組氫譜,兩組氫之比大約為3:1,按推論氫比例相對(duì)高的一組應(yīng)該是8-羥基蒽醌,由于1和8位羥基對(duì)4合成的4a的兩個(gè)異構(gòu)體及由4a氫化得到4b和4c的合成不會(huì)有大的影響,因此它們的異構(gòu)體比例也沒有大的變化.另外,確定7a,7b,7c和7d中2位上的溴代甲基接上的是N,N二甲基丙二胺中的哪個(gè)氨基,我們可由取代基的化學(xué)活性判斷,由于甲基的給電子作用,反應(yīng)又是SN1,叔胺的反應(yīng)活性要比伯胺強(qiáng).生理活性研究表明,改造后的化合物比起其本體大黃素有著更強(qiáng)的擬制癌細(xì)胞生長(zhǎng)的效果,結(jié)構(gòu)改造的目的已經(jīng)達(dá)到,并有進(jìn)一步研究的空間.
除季銨鹽化合物結(jié)構(gòu)測(cè)試結(jié)果(MS證實(shí))及一部分化合物的生理活性研究測(cè)試未出外,其它化合物結(jié)構(gòu)均有IR,1HNMR,MS和元素分析結(jié)果所證實(shí)并附有其生理活性研究.
2 實(shí)驗(yàn)部分
2.1 儀器與試劑
熔點(diǎn)測(cè)定用X-6顯微鏡熔點(diǎn)儀,溫度計(jì)未校正,parkin-Elmer 204Q元素分析儀及Bruker EQUINOX55-型紅外光譜儀,USA Varian公司UNITYNOVA500型核磁共振儀,VG ZAB-HS質(zhì)譜儀,所用試劑除大黃素是由本室的陸豫師兄從虎杖中提取以外,其余均為AR或CP試劑.
2.2 合成
2.2.1 1,3,8-三甲氧基-6-甲基-9,10-蒽醌的合成[5] 1
稱取2.1g(7.8mmol)大黃素,研磨后的無水碳酸鉀8g(28.6mmol),加入硫酸二甲脂5ml(25mmol),丙酮190ml,攪拌回流16h,濃縮,加水?dāng)嚢?過濾,用少量冷丙酮洗滌,得淡黃色粉末,2.2g產(chǎn)率90.5%.
2.2.2 6-溴甲基-1,3,8-三甲氧基-9,10-蒽醌2和6-二溴甲基-1,3,8-三甲氧基-9,10-蒽醌的合成[5] 3
稱取2.0g(6.4mmol)1和1.0g(3.5mmol)1,3-二溴-5,5-二甲基己內(nèi)酰脲(BDH),加入200mlCCl4,熱溶后再加入0.3g過氧苯甲酰,攪拌回流12小時(shí),過濾,固體用熱水洗滌2次,干燥,硅膠柱分離(乙酸乙酯:苯=10:90),淡黃色粉末2,1.4g,產(chǎn)率56.0%,淡黃色粉末二溴代產(chǎn)物3,0.4g,產(chǎn)率13.3%.
2.2.3 6-溴甲基-1(和8)-羥基-3,8-(和1,3)-二甲氧基-9,10-蒽醌合成[5] 4
稱取2.0g(5.1mmol)2加入200ml干燥的二氯甲烷,在冰-水浴中,加入6ml1mol BBr3/H2CCl2溶液,室溫下攪拌反應(yīng)4h,反應(yīng)物倒入200g冰中攪拌,待冰溶化后,用氯仿200ml×2萃取,MgSO4干燥,過濾,濃縮,硅膠柱純化(HCCl3),得粉紅色粉末1.64g,產(chǎn)率85.0%.
2.2.4 6-溴甲基-1,8-二羥基-9,10-蒽醌的合成[5] 5
稱取2.4g(6.1mmol)2加入144mlAcOH和16ml33%HBr/AcOH,加熱回流6h,冷卻,過濾,用水洗滌,干燥,硅膠柱純化(HCCl3),粉紅色粉末1.84g,產(chǎn)率82.0%.
2.2.5 6-疊氮甲基-1,3,8-三甲氧基-9,10蒽醌的合成2a
稱取2和新制的AgN3,加入溶劑,加熱回流數(shù)小時(shí),過濾,濃縮,用硅膠柱純化,淡黃色粉末340mg,產(chǎn)率94%.
2.2.6 6-疊氮甲基-1(和8)-羥基-3,8(和1,3)-二甲氧基-9,10蒽醌的合成4a
按同樣方法,粉紅色粉末330mg,產(chǎn)率91.5%.
2.2.7 6-疊氮甲基-1,8-二羥基-3-甲氧基-9,10蒽醌的合成5a
按同樣方法,淡紅色粉末320mg,產(chǎn)率89%.
2.2.8 6-氨基甲基-1,3,8-三甲氧基-9,10蒽醌的合成2b
稱取2a加入乙酸乙酯和Pd/c,常溫常壓氫化數(shù)小時(shí),過濾,濃縮,用硅膠柱分離淡黃色粉末71mg,產(chǎn)率76.65%,轉(zhuǎn)變成鹽酸鹽.
2.2.9 6-氨基甲基-8-羥基-1,3-二甲氧基-9,10蒽醌4b和6-氨基甲基-1-羥基-3,8-二甲氧基-9,10蒽醌的合成4c
按上述方法,采用柱分離得淡黃色粉末50mg 4b,產(chǎn)率54.15%,轉(zhuǎn)變成鹽酸鹽.得淡黃色粉末19mg 4c,產(chǎn)率20.6,轉(zhuǎn)變成鹽酸鹽.
2.2.10 6-氨基甲基-1,8-二羥基-甲氧基-9,10蒽醌的合成5b
按上述方法,黃色粉末50mg,產(chǎn)率54.3%,轉(zhuǎn)化成鹽酸鹽.
2.2.11 三乙基-(4,5,7-三甲氧基-9,10-蒽醌-2-亞甲基)溴代胺鹽的合成6a
稱取200mg(0.5mmol)2和滴加900mg(0.9mmol的)三乙胺,于16ml干燥的 HCCl3中常溫下攪拌48h,母液濃縮加水,HCCl3提取雜質(zhì),水相加入無水乙醇濃縮,得粗產(chǎn)品用HCCl3和OMe2重結(jié)晶,得橙紅色粉末138mg,產(chǎn)率69%.
2.2.12 三乙基-(5-羥基-4,7-二甲氧基-9,10-蒽醌-2-亞甲基)溴代胺鹽和三乙基-(4-羥基-5,7-二甲氧基-9,10-蒽醌-2-亞甲基)溴代胺鹽的合成6b
使用上述同樣方法,得橙紅色粉末101mg,產(chǎn)率50.5%.
2.2.13 三乙基-(4,5-羥基-7-甲氧基-9,10-蒽醌-2-亞甲基)溴代胺鹽的合成6c
使用上述同樣方法,得橙紅色粉末80mg,產(chǎn)率40%.
2.2.14 (3-氨基丙基)-二甲基-(4,5,7-三甲氧基-9,10-蒽醌-2-亞甲基)溴代胺鹽的合成7a
稱取200mg(0.5mmol)2和滴加900mg(0.9mmol)N,N二甲基丙二胺,加入16ml HCCl3,常溫下攪拌48h,抽濾,用HCCl3和CH3OH重結(jié)晶,得淡黃色粉末120mg,產(chǎn)率60%.
2.2.15 (3-氨基丙基)-二甲基-(5-羥基-4,7-二甲氧基-9,10-蒽醌-2-亞甲基)溴代胺鹽和(3-氨基丙基)-二甲基-(4-羥基-5,7-二甲氧基-9,10-蒽醌-2-亞甲基)溴代胺鹽的合成7b
使用上述同樣方法,得棕黃色粉末90mg,產(chǎn)率45%.
2.2.16 (3-氨基丙基)-二甲基-(4,5-二羥基-7-甲氧基-9,10-蒽醌-2-亞甲基)溴代胺鹽的合成7c
使用上述同樣方法,得棕黃色粉末98mg,產(chǎn)率49%.
2.3 生理活性(KS口腔底癌 1 與 MCF/S乳腺癌 2 )
參 考 文 獻(xiàn)
1 Rcrymond, F.; Schinazi; Chung, K.; Chu, J.;Ramesh B. Antiviral Research, 1990, 13, 265
2 陳瓊?cè)A,虎杖,藥學(xué)學(xué)報(bào)1962,q(12),757
3 陳瓊?cè)A,虎杖,生物化學(xué)與生物物理學(xué)報(bào)1963,3(4),426
4 姜曉峰,大黃素逆轉(zhuǎn)腫瘤細(xì)胞多藥抗藥性的作用, 藥學(xué)學(xué)報(bào)1999,34(3):164-167
5 Chinses Traditional Medicinal Chemistry,Series Editor:Xiao Chong-Hou,Shanghai Pubilishing House,June,1997,p.158
中藥化學(xué) 肖崇厚主編 上�？茖W(xué)技術(shù)出版社 1997年p.158
The Structural Modification of Emodin from Polygonum cuspidatum Sieb. et Zucc. And Their Biologic Activities
Tan,jia-heng Huang,zhishu* Gu,lianquan*
(School of Chemistry and Chemical Engineering, Zhongshan University, Guangzhou 510275)
Abstract A series of new emodin derivaties that contain nitrogen atom have been synthesized in 21%~94% yield.Their structures were established on the basis of IR 1HNMR,Ms and elementalanalyses.The derivatives showed good antitumor activities,according to a primary test.
Keywords Polygonum cuspidatum Sieb..et Zucc., emodin, azide, hydrogenise, ammonium bromide
附:論文中所完成的新化合物涉及本實(shí)驗(yàn)室的研究工作以及知識(shí)產(chǎn)權(quán),新化合物的知識(shí)
產(chǎn)權(quán)屬本實(shí)驗(yàn)室所有,特此聲明.
*基金項(xiàng)目 中山大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院第三屆創(chuàng)新化學(xué)實(shí)驗(yàn)基金項(xiàng)目(批準(zhǔn)號(hào):02023)資助
第一作者 譚嘉恒(1980年出生),男,中山大學(xué)化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院應(yīng)用化學(xué)專業(yè)99級(jí)
指導(dǎo)教師 古練權(quán) Email:cesglq@zsulink.zsu.edu.cn
大黃素生產(chǎn)企業(yè)：長(zhǎng)沙上禾生物
聲明：以上資料由上禾生物參考公開資料整理 僅供植物提取物出口及科研工作者參考。
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