王秋亞,王燁娟,高錦紅
(渭南師范學(xué)院化學(xué)化工系,陜西渭南 714000)
白楊素衍生物的合成及生理活性研究進(jìn)展
王秋亞,王燁娟,高錦紅
(渭南師范學(xué)院化學(xué)化工系,陜西渭南 714000)
黃酮類化合物白楊素具有抗氧化、抗腫瘤、抗癌、抗病毒、抗高血壓、抗糖尿病、抗菌、抗過(guò)敏等廣泛的生理活性.近年來(lái),許多國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)其衍生物的合成及生理活性進(jìn)行了研究,以期開(kāi)發(fā)出活性更高、更具有臨床應(yīng)用價(jià)值的藥物.本文著重對(duì)各類白楊素衍生物的合成及生理活性研究進(jìn)展進(jìn)行綜述.
白楊素;白楊素衍生物;合成;生理活性;研究進(jìn)展
Abstract:A review is provided of the research progress of synthesis and biological activity of chrysin.It is pointed out that chrysin as a kind of flavonoids has biological activities such as anti-oxidant,anti-tumor,anti-cancer,anti-virus,anti-hypertension,anti-diabetic,anti-bacterial,anti-allergy and so on.In recent years,many scholars at home and abroad focused on the synthesis and biological activities of its derivatives so as to develop more active drugs for clinic.
Keywords:chrysin;chrysin derivative;synthesis;biological activities;research progress
圖1 白楊素的結(jié)構(gòu)Fig.1 Structure of chrysin
白楊素(chrysin),又名白楊黃素,化學(xué)名為5,7-二羥基黃酮(結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1),來(lái)源于紫葳科植物木蝴蝶的種子、莖皮,松科植物山白松的心木,芒松的心木等,在蜂膠中含量較高.白楊素具有抗氧化、抗腫瘤、抗癌、抗病毒、抗高血壓、抗糖尿病、抗菌、抗過(guò)敏等廣泛藥理生理活性[1],而且該類化合物在植物中分布廣泛,毒性比較低,因此是新藥開(kāi)發(fā)研究中一個(gè)非常重要的資源.近年來(lái)許多國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)白楊素衍生物的合成方法和生理活性進(jìn)行了研究,以期開(kāi)發(fā)出活性更高、更具有臨床應(yīng)用價(jià)值的藥物.本文則對(duì)其衍生物的合成和生理活性進(jìn)行了綜述,以促進(jìn)其進(jìn)一步的研究和應(yīng)用.
為改善白楊素的水溶性,史娟等人[2]在波蘭的 Pusz等人研究的基礎(chǔ)上,對(duì)白楊素進(jìn)行了磺化,得到了5,7-二羥基黃酮-6-磺酸鈉和5,7-二羥基黃酮-8-磺酸鈉.由于這兩種磺化物的溶解度和極性幾乎相同,常用的柱層析及重結(jié)晶方法難以使其分離,史娟等人采用先絡(luò)合后解聚方式對(duì)其進(jìn)行了分離(圖2).
圖2 白楊素磺酸鈉的合成與純化Fig.2 Syntheses and isolation-purification of sodium chrysin sulfonates
此外,史娟和譚大金等人[2-3]以白楊素-6-磺酸根作為配體使其與 Zn(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)、Ba(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Ca(Ⅱ)作用得到5種白楊素-6-磺酸根的配位化合物:白楊素雙鋅配位化合物[Zn(C15H8O7S)(DMSO)]2·H2O、白楊素四核鎘配位化合物[{Cd(C15H8O7S)(H2O)(DMSO)}3{Cd(C15H8O7S)(H2O)2}]·3DMSO·H2O、白楊素磺酸鋇配位聚合物[Ba(C15H8O7S)2]n、白楊素磺酸銅配位化合物[Cu(C15H8O7S)(3H2O)]、白楊素磺酸四核鈣配位化合物[Ca(C15H8O7S)(H2O)(DMSO)]3Ca(C15H8O7S)(DMSO)2.
眾所周知,藥物分子與DNA的作用方式,對(duì)于從分子水平上了解抗癌藥物的抗癌機(jī)理、設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)新型抗癌藥物以及在活體中篩選藥物具有重要價(jià)值.為此,譚大金等人[3]采用紫外、熒光和黏度手段研究了NaL、Zn2L2及Ca4L4與小牛胸腺DNA的作用.結(jié)果發(fā)現(xiàn),白楊素-6-磺酸根的Zn(Ⅱ)、Ca(Ⅱ)配合物及其鈉鹽與DNA的作用有所不同,可能是金屬離子Zn(Ⅱ)、Ca(Ⅱ)與白楊素-6-磺酸根形成配合物后增加了分子的平面性,影響了藥物分子與DNA之間的相互作用.
徐陽(yáng)炎等[4]以間苯三酚為原料合成了8-硝基白楊素(圖3),并通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)低、中、高劑量8-硝基白楊素均能明顯抑制腫瘤的生長(zhǎng)和腫瘤轉(zhuǎn)移結(jié)節(jié)數(shù).
圖3 8-硝基白楊素的合成Fig.3 Synthetic route of 8-nitrochrysin
劉毅等人[5]將烷基引入到白楊素衍生物A環(huán)的7位,并通過(guò)體外四甲基偶氮唑鹽(MTT)法檢測(cè)到所合成的含烷氧基白楊素衍生物對(duì)HL-60、HT-29和SGC-7901細(xì)胞增殖具有不同程度的抑制作用.趙菲菲等人[6]以白楊素、氯化芐為原料合成了7-芐氧基白楊素.文獻(xiàn)[7]對(duì)白楊素7-位羥基烷基化后(圖4),發(fā)現(xiàn)部分衍生物具有降低鏈尿佐菌素所致糖尿病大鼠血糖的作用,而白楊素本身未出現(xiàn)降糖作用.
圖4 白楊素烷基衍生物的合成Fig.4 Syntheses of chrysin alkyl derivatives
Shin J S等人[7]還以白楊素為原料通過(guò)兩種方式(圖5和圖6),合成了8種白楊素酯化衍生物,并通過(guò)給小鼠注射鏈尿佐菌素實(shí)驗(yàn)和緊急毒性實(shí)驗(yàn),表明化合物12、16和18具有顯著的降血糖作用,其降糖作用高于母體化合物白楊素,但低于7-位丙基、丁基和辛基取代的白楊素衍生物(即化合物4、5、6).
圖5 白楊素酯化衍生物的合成Fig.5 Syntheses of chrysin acetyl derivatives
圖6 白楊素?;苌锏暮铣蒄ig.6 Syntheses of chrysin acyl derivatives
5,7-二甲氧基白楊素由鄭興等合成[8],董琳等[9]采用MTT比色法和細(xì)胞計(jì)數(shù)法等一系列實(shí)驗(yàn)證實(shí),5,7-二甲氧基白楊素(dMChR)具有顯著地抑制人急性髓性白血病(HL-60)細(xì)胞的增殖效應(yīng).dMChR通過(guò)活化PPARγ、促進(jìn)PTEN蛋白抑制Akt蛋白磷酸化,誘導(dǎo)人急性髓性白血病細(xì)胞生長(zhǎng)的抑制和凋亡,其作用強(qiáng)于先導(dǎo)化合物ChR.
陳莉莉等人[1]以白楊素為先導(dǎo)化合物,對(duì)其進(jìn)行了羥甲基化結(jié)構(gòu)修飾,得到了6種衍生物(圖7),并采用熒光技術(shù),利用光譜探針EB研究了這些白楊素衍生物與CT-DNA的作用.結(jié)果表明:白楊素羥甲基化衍生物對(duì)DNA的親和力明顯強(qiáng)于白楊素,并且這些化合物可以顯著延長(zhǎng)斷頭后小鼠喘息時(shí)間、亞硝酸鈉中毒小鼠存活時(shí)間,以及心肌特異性缺氧小鼠存活時(shí)間,說(shuō)明這些化合物均具有一定的抗缺氧作用,其中化合物a,即5,7-二羥基-6,8-二羥甲基黃酮的抗缺氧效果最好.
圖7 白楊素羥甲基化衍生物的結(jié)構(gòu)Fig.7 Structures of chrysin hydroxymethyl derivatives
許雪梅等人[10],為了獲得高效、低毒的新型抗腫瘤先導(dǎo)化合物,通過(guò)改良的Baker-Venkataraman重排法,以間苯三酚為原料,合成α-鹵代鄰羥基苯乙酮,然后與對(duì)(三氟甲基)苯甲醛反應(yīng),將三氟甲基分別引入到白楊素衍生物B環(huán)的2、3、4位,初步藥理活性研究表明:所合成的含三氟甲基白楊素衍生物對(duì) HL-60、HT-29細(xì)胞增殖具有不同程度的抑制作用,抗癌活性強(qiáng)于陽(yáng)性對(duì)照藥5-氟尿嘧啶(5-Fu).
康穎等[11]以白楊素(ChR)為先導(dǎo)化合物,首先選擇性地用二氟甲氧基取代白楊素的7位羥基,合成7-二氟甲氧基-5-羥基白楊素衍生物ChR1,再將一系列烷氧基取代ChR1的5位羥基,合成了一系列7-二氟甲氧基-5-烷氧基白楊素衍生物ChR2(圖8).并采用MTT比色法測(cè)定了白楊素及白楊素衍生物對(duì)人胃癌細(xì)胞株SGC-7901的增殖抑制作用,發(fā)現(xiàn)在白楊素7位引入二氟甲氧基可以明顯增強(qiáng)ChR類化合物對(duì)SGC-7901細(xì)胞增殖的抑制作用;在此基礎(chǔ)上烯丙氧基的5位取代獲得的7-二氟甲氧基-5-烯丙基白楊素(ADFMChR)具有更強(qiáng)的抑制人胃癌細(xì)胞增殖的活性.許金華等人[12]用人肺癌A549細(xì)胞裸鼠移植瘤模型治療實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)ADFMChR治療肺癌的有效性.結(jié)果表明白楊素衍生物ADFMChR具有較強(qiáng)的抑制人肺癌A549裸鼠異種移植瘤的作用.
圖8 7-二氟甲氧基-5-烷氧基白楊素衍生物的合成Fig.8 Synthetic route of 7-difluoromethoxy-5-substutited-alkoxyl chrysin derivatives
鄭興等[8]還以白楊素為原料,合成了6,8-二(三氟甲基)-5-羥基-7-乙酰氧基白楊素(圖9).
圖9 6,8-二(三氟甲基)-5-羥基-7-乙酰氧基白楊素的合成Fig.9 Synthetic route of 6,8-ditrifluoromethyl-5-hydroxy-7-acetoxychrysin
鄒曉青等[13]證明了白楊素及白楊素乙酰化、鹵化、三氟甲基化衍生物對(duì)體外培養(yǎng)人胃癌(SGC-7901)細(xì)胞,人急性粒細(xì)胞性白血病(HL-60)細(xì)胞和 HT-29細(xì)胞具有抑制增殖作用,其中以6,8-二(三氟甲基)-5-羥基-7-乙?;讞钏刈饔米顝?qiáng).另外,6,8-二(三氟甲基)-5-羥基-7-乙?;讞钏貙?duì)小鼠Lewis肺癌皮下移植原發(fā)瘤及自發(fā)性肺轉(zhuǎn)移具有抑制作用,呈劑量依賴關(guān)系,具有抗腫瘤作用.
Suresh B K等[14]制備了三個(gè)系列的白楊素O7-偶聯(lián)雜環(huán)白楊素衍生物(圖10),并通過(guò)對(duì)所制備的目標(biāo)化合物進(jìn)行革蘭氏陽(yáng)性菌和陰性菌的抑制試驗(yàn)檢測(cè)了它們的抑菌活性,結(jié)果顯示大部分衍生物的抗菌活性都強(qiáng)于母體化合物白楊素.
圖10 O7-偶聯(lián)雜環(huán)白楊素衍生物的合成Fig.10 Synthetic route of 7-position O coupled to heterocyclic moiety of chrysin derivatives
彭圣明等[15]以白楊素為原料,將不同類型的NO供體通過(guò)不同的中間鏈與白楊素偶聯(lián),得到不同類型的新化合物,其中NO供體包括有機(jī)硝酸酯類化合物、呋喃氮氧化合物、N-羥基胍類化合物三類.
白楊素偶聯(lián)硝酸酯類一氧化氮供體衍生物的合成分兩種途徑:Ⅰ類目標(biāo)化合物和Ⅱ類目標(biāo)化合物的合成路線分別見(jiàn)圖11和圖12.
圖11 Ⅰ類目標(biāo)化合物的合成路線Fig.11 Synthetic route of the first kind of target compounds
圖12 Ⅱ類目標(biāo)化合物(7a~7c和8a~8c)的合成路線Fig.12 Synthetic route of the second kind of target compounds
白楊素偶聯(lián)呋喃氮氧化物類一氧化氮供體衍生物的合成分兩種途徑:Ⅲ類目標(biāo)化合物和Ⅳ類目標(biāo)化合物的合成路線如圖13和圖14所示.
圖13 Ⅲ類目標(biāo)化合物(15a、15b、16a、16b)的合成路線Fig.13 Synthetic route of the third kind of target compounds
圖14 Ⅳ類目標(biāo)化合物(17、18)的合成路線Fig.14 Synthetic route of the fourth kind of target compounds
白楊素偶聯(lián)N-羥基胍類一氧化氮供體衍生物(Ⅴ類目標(biāo)化合物)的合成路線見(jiàn)圖15.
圖15 Ⅴ類目標(biāo)化合物的合成路線Fig.15 Synthetic route of the fifth kind of target compound
彭圣明等采用體外化學(xué)酶體系的活性篩選模型,通過(guò)體外α-葡萄糖苷酶抑制活性實(shí)驗(yàn),測(cè)定目標(biāo)化合物對(duì)α-葡萄糖苷酶的抑制活性,結(jié)果表明:目標(biāo)化合物對(duì)α-D-葡萄糖苷酶活性的抑制率與化合物存在劑量呈依賴關(guān)系,抑制率隨著藥物濃度的增大而升高.他們還通過(guò)體外四甲基偶氮唑鹽(MTT)實(shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)定目標(biāo)化合物對(duì)人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞株(HUVECs-12)的毒性和細(xì)胞的增殖活性,結(jié)果表明:在適當(dāng)?shù)臐舛认滤心繕?biāo)化合物對(duì)HUVECs-12均未產(chǎn)生細(xì)胞毒性作用,其中部分目標(biāo)化合物對(duì) HUVECs-12還具有一定的促細(xì)胞增殖作用. 通過(guò)體內(nèi)雞胚絨毛尿囊膜(CAM)實(shí)驗(yàn) ,表明 5a、5b、5c、7a、7b、7c、15a、15b、16a、16b、17 表現(xiàn)出較強(qiáng)的促進(jìn)CAM新生血管生成作用.
總之,彭圣明等所合成的化合物中7b、15a、15b、16b和17既具有較強(qiáng)的α-葡萄糖苷酶抑制活性,又表現(xiàn)出較強(qiáng)的促進(jìn)CAM新生血管生成作用.這5個(gè)化合物將在開(kāi)發(fā)糖尿病及其血管并發(fā)癥藥物方面具有很好的前景,值得深入研究.
李文鋒等[16]分兩個(gè)途徑對(duì)白楊素進(jìn)行了含磷改造,一是利用Atherton-Todd反應(yīng)對(duì)白楊素直接磷?;脑?合成出6種化合物(圖16),其中四種為新化合物;二是首次將磷?;被嵋氲桨讞钏亟Y(jié)構(gòu)中,將N-磷?;被崤c白楊素7位羥基脫水成酯,合成出5種新的化合物(圖17).他們?cè)谝郧把芯康幕A(chǔ)上,將所合成的部分白楊素含磷衍生物與溶菌酶進(jìn)行弱相互作用研究.結(jié)果表明:白楊素含磷衍生物與溶菌酶具有更強(qiáng)的親和力,并且引入磷化氨基酸的白楊素衍生物7~11與溶菌酶的結(jié)合能力比直接引入磷?;?~6更強(qiáng).
圖16 白楊素磷?;苌锏慕Y(jié)構(gòu)式Fig.16 Structures of chrysin phosphoryl derivatives
圖17 N-磷?;被崤c白楊素7-位羥基酯化衍生物的結(jié)構(gòu)式Fig.17 Structures of chrysin N-phosphoryl amino acid ester derivatives
陳曉嵐等人[17]利用磷?;磻?yīng)將磷酰化氨基酸酯引入到白楊素中,合成了一種新型的白楊素-7-氨基磷酸酯衍生物,其活性試驗(yàn)正在測(cè)試中,合成路線見(jiàn)圖18.
圖18 白楊素-7-氨基磷酸酯衍生物的合成路線Fig.18 Synthetic route of chrysin-7-phosphoramidate derivative
張婷等人[18]合成了白楊素四乙基二磷酸酯(圖19),并經(jīng)過(guò)一系列試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),白楊素和白楊素四乙基二磷酸酯處理后的宮頸癌Hela細(xì)胞軟瓊脂的集落形成率大大降低,能誘導(dǎo)并促進(jìn)宮頸癌Hela細(xì)胞發(fā)生分化,且白楊素四乙基二磷酸酯在作用效果方面較白楊素明顯;另外,它們還可以誘導(dǎo)宮頸癌 Hela細(xì)胞核基質(zhì)成分改變,且以后者處理作用明顯.
圖19 四乙基白楊素二磷酸酯的合成路線Fig.19 Synthetic route of chrysin tetraethyl bis-phosphoric ester
喬玉林等[19]以白楊素為起始物通過(guò)硝化、還原等反應(yīng)得到了一系列白楊素6、8位氨基取代的衍生物(圖20),并對(duì)這些衍生物進(jìn)行了α-葡萄糖苷酶的抑制活性實(shí)驗(yàn).結(jié)果顯示,6-氨基白楊素的活性相對(duì)于白楊素有很大程度的改進(jìn),6,8-二氨基白楊素是6-氨基白楊素活性的1/34,而8-氨基白楊素活性則完全消失.
圖20 白楊素6,8-位氨基取代衍生物的合成路線Fig.20 Synthetic route of chrysin amino derivatives
研究表明天然黃酮類化合物中抗腫瘤活性最高的化合物是5,7-二羥基黃酮即白楊素.從20世紀(jì)80年代起,人們便開(kāi)始了白楊素的結(jié)構(gòu)修飾及衍生物的化學(xué)合成研究.近年來(lái),國(guó)內(nèi)外對(duì)白楊素及其衍生物的研究報(bào)道日益增多,且已獲得一些有良好活性的該類化合物,其臨床應(yīng)用前景也逐漸顯露,可是至今仍未見(jiàn)有此類藥物研發(fā)上市.雖然白楊素具有抗氧化、抗病毒、抗高血壓、抗腫瘤、抗過(guò)敏等作用,但因其腸道吸收甚少和5,7位羥基被迅速羰基化代謝導(dǎo)致活性降低的原因,從而影響了白楊素的臨床應(yīng)用.相信隨著對(duì)白楊素及其衍生物的進(jìn)一步研究,一定能發(fā)現(xiàn)活性更好、專一性更強(qiáng)、生物利用度更高的白楊素衍生物.
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Research progress of synthesis and biological activities of chrysin derivatives
WANG Qiu-ya,WAN G Ye-juan,GAO Jin-hong
(Department of Chemistry and Chemical Engineering,Weinan Teachers University,Weinan714000,Shaanxi,China)
O 625.15
A
1008-1011(2011)01-0096-08
2010-08-29.
渭南師范學(xué)院重點(diǎn)科研資助項(xiàng)目(10YKF015)和渭南師范學(xué)院專項(xiàng)科研資助項(xiàng)目(08YKZ002).
王秋亞(1978-),女,講師,主要從事有機(jī)合成及結(jié)構(gòu)分析研究.E-mail:wqiuya1978@163.com.