苯并呋喃與苯并二氧六環(huán)類新木脂素及其衍生物的合成與生物活性研究

汪秋安+徐雨+余玲敏+劉雙艷

摘要：以3，4二羥基苯丙烯酸（咖啡酸）為原料，經(jīng)酯化和仿生氧化偶聯(lián)反應(yīng)得到苯并呋喃類化合物2（3′，4′二羥基苯基）3甲氧羰基5甲氧羰基乙烯基7羥基2，3二氫苯并呋喃 （1）和苯并二氧六環(huán)類化合物2（3′，4′二羥基苯基）3甲氧羰基6甲氧羰基乙烯基2，3二氫1，4苯并二氧六環(huán)（2），然后經(jīng)乙?；DQ氧化脫氫、Pd/C催化氫化、氫化鋁鋰還原、堿性條件下脫乙?；确磻?yīng)，合成了一系列苯并呋喃新木脂素類化合物3～7和苯并二氧六環(huán)新木脂素類化合物8～10.所合成化合物的結(jié)構(gòu)已由核磁共振法（1H NMR，13C NMR）、質(zhì)譜法（MS）進(jìn)行了表征. 其中5～7，9和10是未見文獻(xiàn)報道的新化合物，8為天然產(chǎn)物異美商陸醇A. 采用MTT法對所合成的苯并呋喃新木脂素類化合物1， 3～5進(jìn)行了生物活性測試. 結(jié)果表明：化合物1，3，4和5對白血病細(xì)胞（HL60）、肺癌細(xì)胞（A549）、乳腺癌細(xì)胞（MCF7）、結(jié)腸癌細(xì)胞（SW480）、肝癌細(xì)胞（SMMC7721）有良好的體外生長抑制活性.

關(guān)鍵詞：合成（化學(xué)的）；苯并呋喃類；苯并二氧六環(huán)類；新木脂素；生物活性

中圖分類號：O626.11 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

苯并呋喃和苯并二氫呋喃新木脂素類是存在于丹參、百部、龍血巴豆、西洋參、野花椒、水飛薊、牛蒡子等藥用植物中的天然有機(jī)化合物，它們具有良好的生物活性，如抗病毒、抗腫瘤、抗菌、抗氧化、免疫抑制劑、抗血小板聚集活性和神經(jīng)營養(yǎng)作用等＼[1-5＼]. 例如：從南美洲大戟科龍血巴豆樹莖中分離出來的苯并呋喃新木脂素3′，4diOmethylcedrusin具有良好的抗腫瘤活性＼[6＼]. 從羊角草中分離得到的苯并二氧六環(huán)新木脂素cleomiscosinde A也具有顯著的抗腫瘤活性＼[7＼]. 從美洲商陸Phytolacca americana L種子中分離得到的苯并二氧六環(huán)新木脂素isoamericanol A，具有營養(yǎng)神經(jīng)的活性，可提高胎鼠大腦半球膽堿乙酰轉(zhuǎn)移酶的活性，改善神經(jīng)條的形態(tài)＼[8＼].

為了研究這類化合物的生理活性和構(gòu)效關(guān)系，以及新藥開發(fā)的需要，我們探索了簡便高效的合成苯并呋喃類和苯并二氧六環(huán)類新木脂素的方法，并進(jìn)一步研究這些化合物的生理活性. 以3，4二羥基苯丙烯酸（咖啡酸）為原料，以仿生氧化偶聯(lián)和DDQ脫氫反應(yīng)為關(guān)鍵步驟，合成了一系列苯并呋喃新木脂素類化合物1，3～7和苯并二氧六環(huán)新木脂素類化合物2，8～10. 其中5～7，9和10是未見文獻(xiàn)報道的新化合物，8為天然產(chǎn)物美洲商陸醇A合成路線如圖1所示.

1實驗部分

1.1儀器與試劑

核磁共振儀：BrukerAV400，400 MHz（各種氘代溶劑，TMS為內(nèi)標(biāo)）；質(zhì)譜（ESI）用VG Autospec3000，SHIMADZ qp500；紅外光譜用Bruker Tensor27（KBr壓片法）；熔點用XRC1型顯微熔點儀測定（溫度未校正）. 所用試劑如無特殊說明均為市售化學(xué)純或者分析純；柱層析用硅膠300～400目（青島海洋化工廠產(chǎn)品）. 3，4二羥基苯基丙烯酸甲酯按文獻(xiàn)＼[9＼]

在100 mL的三頸圓底燒瓶中加入化合物32.5 g（12.88 mmol）和新制氧化銀粉末1.99 g（8.59 mmol），再加入無水丙酮20 mL，無水甲苯40 mL. 在N2保護(hù)下室溫避光攪拌，TLC監(jiān)測反應(yīng)終點. 約48 h后停止反應(yīng)，過濾，用丙酮洗滌，減壓旋除溶劑，得紅褐色黏稠物. 干法上樣，硅膠柱層析分離＼[洗脫劑：V（石油醚）/V（乙酸乙酯）= 4∶1～3∶1＼]，分別得2 0.9 g 和1 0.96 g，產(chǎn)率分別為36%和39%.

化合物1：黃色黏稠物. 1H NMR （400 MHz， CDCl3） δ（ppm）： 7.56 （1H， d， J=16.0 Hz， 8-H）， 7.04 （1H， s， 4-H）， 6.99 （1H， s， 6-H）， 6.84 （1H， d， J=2.0 Hz， 2

SymbolbB@ -H）， 6.79 （1H， d， J=8.0 Hz， 5′-H）， 6.76 （1H， dd， J=8.0， 2.0 Hz 6′-H）， 6.26 （1H， d， J=16.0 Hz， 9-H）， 6.01 （1H， d， J=7.6 Hz， 2-H）， 4.26 （1H， d， J=7.6 Hz， 3-H）， 3.80 （3H， s， 10-OCH3）， 3.78 （3H， s， 11-OCH

在100 mL的單口燒瓶中加入化合物1 238 mg（0.617 mmol），加入無水吡啶10 mL將其溶解.室溫攪拌10 min后，加入乙酸酐5 mL，TLC監(jiān)測反應(yīng)，直至原料點消失. 約3 h后停止反應(yīng)，將反應(yīng)液傾入裝有30 mL冰水的燒杯中攪拌20 min，出現(xiàn)白色渾濁，用乙酸乙酯（3×20 mL）萃取，合并有機(jī)相依次用5%稀鹽酸、飽和食鹽水洗滌，最后用無水硫酸鎂粉末干燥. 蒸除溶劑得黃色固狀物，用甲醇重結(jié)晶后得白色膨松固體285 mg，產(chǎn)率90%. m.p. 127-128

在100 mL三頸燒瓶內(nèi)加入化合物3 500 mg（0.976 mmol），DDQ（2，3二氯5，6二氰基1，4苯醌 ）2 g（9.76 mmol），在N2氛圍下加入無水1，4二氧六環(huán)30 mL，繼續(xù)通入N2 5 min，換無水氯化鈣干燥管.加熱回流，TLC監(jiān)測反應(yīng)，直至原料點基本消失.48 h后停止反應(yīng)，將反應(yīng)液冷卻，過濾，濾液中倒入溶有NaHSO3 3.05 g（29.33 mmol）的水溶液100 mL，CH2Cl2 200 mL，充分?jǐn)嚢韬蠓忠?水層用二氯甲烷萃?。?×20 mL），有機(jī)相合并用飽和食鹽水洗滌，無水Na2SO4干燥.硅膠柱層析分離＼[洗脫劑：V（石油醚）/V（乙酸乙酯）=3∶1＼]，得白色固體3 15 mg，產(chǎn)率63%. m.p. 157-158 oC； 1H NMR （400 MHz， DMSO-d6）

3二氫1，4苯并二氧六環(huán)（10）的合成

在100 mL的單口瓶中加入四氫鋁鋰147 mg（3.86 mmol），加入無水乙醚10 mL于-20 o1.10生物活性測試

實驗方法：1）接種細(xì)胞：用含10%胎牛血清的培養(yǎng)液（DMEM或者RMPI1640）配成單個細(xì)胞懸液，以每孔5 000～10 000個細(xì)胞接種到96孔板，每孔體積100 μL，貼壁細(xì)胞需提前12 h接種培養(yǎng).

2）加入待測化合物溶液（固定濃度40 μM初篩，于該濃度對腫瘤細(xì)胞生長抑制在50%附近的化合物設(shè)5個濃度進(jìn)入梯度復(fù)篩），每孔終體積200 μL，每種處理均設(shè)3個復(fù)孔.

3）顯色：37 oC培養(yǎng)48 h后，每孔加MTT溶液20 μL.繼續(xù)孵育4 h，終止培養(yǎng)，吸棄孔內(nèi)培養(yǎng)上清液，每孔加200 μL的SDS溶液（10%），過夜孵育（溫度37 oC），使結(jié)晶物充分融解.

4）比色：選擇595 nm的波長，酶聯(lián)免疫檢測儀（BioRad 680）讀取各孔光吸收值，記錄測定結(jié)果，以濃度為橫坐標(biāo)，細(xì)胞存活率為縱坐標(biāo)繪制細(xì)胞生長曲線，應(yīng)用兩點法（Reed and Muench法）計算化合物的IC50值.

2結(jié)果與討論

3，4羥基苯基丙烯酸甲酯在氧化銀催化下，以無水甲苯和無水丙酮作為溶劑，得到苯并二氫呋喃環(huán)結(jié)構(gòu)化合物1和苯并二氧六環(huán)類化合物2.該步反應(yīng)與天然苯并二氫呋喃和苯并二氧六環(huán)類的生物合成途徑類似＼[11＼]，屬自由基仿生氧化偶聯(lián)反應(yīng)， 其反應(yīng)機(jī)理如圖2所示.Ag2O催化仿生氧化偶聯(lián)法同時合成了兩種新木脂素化合物，1和2的產(chǎn)量接近1∶1.該反應(yīng)條件溫和，后處理簡單，以1/1.5倍當(dāng)量新制氧化銀粉末作催化劑最宜.經(jīng)多次實驗發(fā)現(xiàn)，采用未重蒸的甲苯和丙酮溶劑對產(chǎn)率并無太大影響，因此簡化了實驗條件. 此外還發(fā)現(xiàn)，反應(yīng)時間約40 h可達(dá)到較好收率，反應(yīng)時間延長對產(chǎn)率提高不大且有可能增加其它副產(chǎn)物的生成.

化合物1用乙酸酐來保護(hù)酚羥基和DDQ脫氫反應(yīng)，得到苯并呋喃類化合物4，化合物4的成功合成實現(xiàn)了苯并二氫呋喃向苯并呋喃環(huán)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變，這為苯并呋喃新木脂素化合物的合成提供了一種有效的方法. 在對酚羥基進(jìn)行乙?；Ｗo(hù)的薄層色譜監(jiān)測過程中，用稀鹽酸先將反應(yīng)液進(jìn)行酸化，再點板，目的是消除溶劑吡啶在點板觀察時的影響，此步反應(yīng)可提高下一步氧化時的產(chǎn)率. 實驗發(fā)現(xiàn)，3.5倍當(dāng)量的DDQ（2，3二氯-5，6二氰基1，4苯醌）可將原料全部脫氫氧化，后處理時以往采用的是硅膠柱過濾再經(jīng)硅膠柱層析分離，雖然能達(dá)到盡可能除去DDQ的效果，但此過程需要使用大量的CH2Cl2且操作麻煩. 因此，先用V丙酮/V甲醇=2∶1進(jìn)行重結(jié)晶，再經(jīng)硅膠柱層析分離得到純品.

化合物4在經(jīng)催化氫化得5，5在氫化鋁鋰作用和無水無氧操作條件下，室溫進(jìn)行還原反應(yīng)得到含有二個醇羥基的苯并呋喃新木脂素6，同時還生成了部分還原的產(chǎn)物7. 在用氫化鋁鋰還原時，一定要采用重蒸THF作溶劑，將溶有原料的THF溶液在-20 oC的低溫條件下緩慢滴加至氫化鋁鋰的THF溶液中，后處理用水猝滅反應(yīng)時有大量氫氣放出，所以加水過程一定要緩慢. 化合物2在氫化鋁鋰作用和無水無氧操作條件下，室溫進(jìn)行還原反應(yīng)則得到生物活性苯并二氧六環(huán)類天然產(chǎn)物isoamericanol A 化合物2經(jīng)催化氫化和氫化鋁鋰還原分別得到未見文獻(xiàn)報道的苯并二氧六環(huán)類化合物9和10.

對所合成的苯并呋喃新木脂素類化合物1，3～5使用MTT法進(jìn)行生物活性的測試. 半數(shù)生長抑制濃度IC50值表明，化合物1，3，4對白血病細(xì)胞（HL60）、肺癌細(xì)胞（A549）、乳腺癌細(xì)胞（MCF7）、結(jié)腸癌細(xì)胞（SW480）、肝癌細(xì)胞（SMMC7721）有明顯的體外腫瘤生長抑制活性；化合物5對白血病細(xì)胞（HL60）、肺癌細(xì)胞（A549）、乳腺癌細(xì)胞（MCF7）、肝癌細(xì)胞（SMMC7721）有明顯的體外腫瘤生長抑制活性，其中部分抗腫瘤細(xì)胞活性優(yōu)于對照藥物順鉑（MW300）（如表1）.

從1，3，4，5化合物的生物活性變化來看，羥基乙酰化的結(jié)構(gòu)修飾明顯提高了化合物對結(jié)腸癌細(xì)胞（SW480）的抑制作用；由苯并二氫呋喃變?yōu)楸讲⑦秽慕Y(jié)構(gòu)變化提高了化合物對白血病細(xì)胞（HL60）和結(jié)腸癌細(xì)胞（SW480）的生長抑制活性；8位、9位的乙烯基還原為乙基的結(jié)構(gòu)變化使得化合物5對肺癌細(xì)胞（A549）、乳腺癌細(xì)胞（MCF7）、結(jié)腸癌細(xì)胞（SW480）和肝癌細(xì)胞（SMMC7721）的生長抑制活性降低，但其對白血病細(xì)胞（HL60）的抑制活性優(yōu)于化合物3.

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