虎杖中大黄素的结构改造及其生理活性研究
中山大学化学与化学工程学院生物有机与药物化学研究所,广州 510275
摘要 合成了一系列新型含氮大黄素衍生物,通过1HNMR,IR,MS和元素分析对其结构进行了确定,产率在21%~94%之间.初步研究表明,衍生物具有良好的抗肿瘤活性.
关键词 虎杖 大黄素 叠氮化物 氢化 季铵盐 长沙上禾生物
从中草药有效成分中找出有价值的新药和先导化合物,并对其进行结构改造是当今药物研究的方向之一,大黄素(emodin)是蓼科植物虎杖(Polygonum cuspidatum Sieb. et Zucc.)中含量较高的蒽醌,其含量由本实验室测定高达3.637‰.据报道[1-3]大黄素对HSV-1,HSV-2,V2v,假狂犬病毒,流感及痘苗病,HIV以及肿瘤有一定的抑制作用.大黄素由于具有三环共平面结构,是有效的DNA嵌入剂,除此之外大黄素有核苷转运抑制活性,它能增强抗癌药物的细胞毒作用,对肿瘤细胞的抗药性也有逆转作用[4].但是,根据研究报道,作为DNA的嵌入剂,要使之具备更有效的抗肿瘤的活性,其结构上还必须有一个或两个带正电荷的侧链.国内在大黄素结构改造上的研究是一片空白,国外也只有少数几篇文章探讨其结构修饰.作者以大黄素为母体,在其侧链上设计合成了一类新型含氮的大黄素衍生物,包括叠氮化合物,甲基氨化合物和季铵盐化合物.生物活性研究表明,初步研究表明,这类衍生物具有良好的抗肿瘤活性.
结果与讨论
合成路线
图表 3
1.2 化合物表征
由于所合成的大部分大黄素衍生物为新化合物,必须对其结构进行结构确认.要确定4b和4c的羟基在1位还是8位,我们必须了解4的合成过程,.4的合成是脱甲基的过程.由于3的1位和8位上的甲氧基所处的环境不完全一样,因此脱甲基的难易也不一样,由于1位甲氧基所在的环上有甲氧基而8位甲氧基所在的环上是溴甲基,甲氧基给电子能力大于溴甲基,因此1位上甲氧基所在的环上的电子云密度大于8位甲氧基所在的环上的电子云密度.因此在酸性条件下,溴进攻甲氧基的甲基,8位上的氧离开甲基要比1位的氧相对容易,因此我们观察到4的1HNMR谱有明显差别的两组氢谱,两组氢之比大约为3:1,按推论氢比例相对高的一组应该是8-羟基蒽醌,由于1和8位羟基对4合成的4a的两个异构体及由4a氢化得到4b和4c的合成不会有大的影响,因此它们的异构体比例也没有大的变化.另外,确定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个氨基,我们可由取代基的化学活性判断,由于甲基的给电子作用,反应又是SN1,叔胺的反应活性要比伯胺强.生理活性研究表明,改造后的化合物比起其本体大黄素有着更强的拟制癌细胞生长的效果,结构改造的目的已经达到,并有进一步研究的空间.
除季铵盐化合物结构测试结果(MS证实)及一部分化合物的生理活性研究测试未出外,其它化合物结构均有IR,1HNMR,MS和元素分析结果所证实并附有其生理活性研究.
2 实验部分
2.1 仪器与试剂
熔点测定用X-6显微镜熔点仪,温度计未校正,parkin-Elmer 204Q元素分析仪及Bruker EQUINOX55-型红外光谱仪,USA Varian公司UNITYNOVA500型核磁共振仪,VG ZAB-HS质谱仪,所用试剂除大黄素是由本室的陆豫师兄从虎杖中提取以外,其余均为AR或CP试剂.
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
称取2.1g(7.8mmol)大黄素,研磨后的无水碳酸钾8g(28.6mmol),加入硫酸二甲脂5ml(25mmol),丙酮190ml,搅拌回流16h,浓缩,加水搅拌,过滤,用少量冷丙酮洗涤,得淡黄色粉末,2.2g产率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
称取2.0g(6.4mmol)1和1.0g(3.5mmol)1,3-二溴-5,5-二甲基己内酰脲(BDH),加入200mlCCl4,热溶后再加入0.3g过氧苯甲酰,搅拌回流12小时,过滤,固体用热水洗涤2次,干燥,硅胶柱分离(乙酸乙酯:苯=10:90),淡黄色粉末2,1.4g,产率56.0%,淡黄色粉末二溴代产物3,0.4g,产率13.3%.
2.2.3 6-溴甲基-1(和8)-羟基-3,8-(和1,3)-二甲氧基-9,10-蒽醌合成[5] 4
称取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,室温下搅拌反应4h,反应物倒入200g冰中搅拌,待冰溶化后,用氯仿200ml×2萃取,MgSO4干燥,过滤,浓缩,硅胶柱纯化(HCCl3),得粉红色粉末1.64g,产率85.0%.
2.2.4 6-溴甲基-1,8-二羟基-9,10-蒽醌的合成[5] 5
称取2.4g(6.1mmol)2加入144mlAcOH和16ml33%HBr/AcOH,加热回流6h,冷却,过滤,用水洗涤,干燥,硅胶柱纯化(HCCl3),粉红色粉末1.84g,产率82.0%.
2.2.5 6-叠氮甲基-1,3,8-三甲氧基-9,10蒽醌的合成2a
称取2和新制的AgN3,加入溶剂,加热回流数小时,过滤,浓缩,用硅胶柱纯化,淡黄色粉末340mg,产率94%.
2.2.6 6-叠氮甲基-1(和8)-羟基-3,8(和1,3)-二甲氧基-9,10蒽醌的合成4a
按同样方法,粉红色粉末330mg,产率91.5%.
2.2.7 6-叠氮甲基-1,8-二羟基-3-甲氧基-9,10蒽醌的合成5a
按同样方法,淡红色粉末320mg,产率89%.
2.2.8 6-氨基甲基-1,3,8-三甲氧基-9,10蒽醌的合成2b
称取2a加入乙酸乙酯和Pd/c,常温常压氢化数小时,过滤,浓缩,用硅胶柱分离淡黄色粉末71mg,产率76.65%,转变成盐酸盐.
2.2.9 6-氨基甲基-8-羟基-1,3-二甲氧基-9,10蒽醌4b和6-氨基甲基-1-羟基-3,8-二甲氧基-9,10蒽醌的合成4c
按上述方法,采用柱分离得淡黄色粉末50mg 4b,产率54.15%,转变成盐酸盐.得淡黄色粉末19mg 4c,产率20.6,转变成盐酸盐.
2.2.10 6-氨基甲基-1,8-二羟基-甲氧基-9,10蒽醌的合成5b
按上述方法,黄色粉末50mg,产率54.3%,转化成盐酸盐.
2.2.11 三乙基-(4,5,7-三甲氧基-9,10-蒽醌-2-亚甲基)溴代胺盐的合成6a
称取200mg(0.5mmol)2和滴加900mg(0.9mmol的)三乙胺,于16ml干燥的 HCCl3中常温下搅拌48h,母液浓缩加水,HCCl3提取杂质,水相加入无水乙醇浓缩,得粗产品用HCCl3和OMe2重结晶,得橙红色粉末138mg,产率69%.
2.2.12 三乙基-(5-羟基-4,7-二甲氧基-9,10-蒽醌-2-亚甲基)溴代胺盐和三乙基-(4-羟基-5,7-二甲氧基-9,10-蒽醌-2-亚甲基)溴代胺盐的合成6b
使用上述同样方法,得橙红色粉末101mg,产率50.5%.
2.2.13 三乙基-(4,5-羟基-7-甲氧基-9,10-蒽醌-2-亚甲基)溴代胺盐的合成6c
使用上述同样方法,得橙红色粉末80mg,产率40%.
2.2.14 (3-氨基丙基)-二甲基-(4,5,7-三甲氧基-9,10-蒽醌-2-亚甲基)溴代胺盐的合成7a
称取200mg(0.5mmol)2和滴加900mg(0.9mmol)N,N二甲基丙二胺,加入16ml HCCl3,常温下搅拌48h,抽滤,用HCCl3和CH3OH重结晶,得淡黄色粉末120mg,产率60%.
2.2.15 (3-氨基丙基)-二甲基-(5-羟基-4,7-二甲氧基-9,10-蒽醌-2-亚甲基)溴代胺盐和(3-氨基丙基)-二甲基-(4-羟基-5,7-二甲氧基-9,10-蒽醌-2-亚甲基)溴代胺盐的合成7b
使用上述同样方法,得棕黄色粉末90mg,产率45%.
2.2.16 (3-氨基丙基)-二甲基-(4,5-二羟基-7-甲氧基-9,10-蒽醌-2-亚甲基)溴代胺盐的合成7c
使用上述同样方法,得棕黄色粉末98mg,产率49%.
2.3 生理活性(KS口腔底癌 1 与 MCF/S乳腺癌 2 )
参 考 文 献
1 Rcrymond, F.; Schinazi; Chung, K.; Chu, J.;Ramesh B. Antiviral Research, 1990, 13, 265
2 陈琼华,虎杖,药学学报1962,q(12),757
3 陈琼华,虎杖,生物化学与生物物理学报1963,3(4),426
4 姜晓峰,大黄素逆转肿瘤细胞多药抗药性的作用, 药学学报1999,34(3):164-167
5 Chinses Traditional Medicinal Chemistry,Series Editor:Xiao Chong-Hou,Shanghai Pubilishing House,June,1997,p.158
中药化学 肖崇厚主编 上海科学技术出版社 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:论文中所完成的新化合物涉及本实验室的研究工作以及知识产权,新化合物的知识
产权属本实验室所有,特此声明.
*基金项目 中山大学化学与化工学院第三届创新化学实验基金项目(批准号:02023)资助
第一作者 谭嘉恒(1980年出生),男,中山大学化学与化学工程学院应用化学专业99级
指导教师 古练权 Email:cesglq@zsulink.zsu.edu.cn
大黄素生产企业:长沙上禾生物
声明:以上资料由上禾生物参考公开资料整理 仅供植物提取物出口及科研工作者参考。
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