丹參素衍生物的合成

秦方剛，劉 佩，方佳成，白亞軍，鄭曉暉

(西北大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院， 陜西 西安 710069)

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·生命科學(xué)·

丹參素衍生物的合成

秦方剛，劉 佩，方佳成，白亞軍，鄭曉暉

(西北大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院， 陜西 西安 710069)

在丹參素冰片酯的基礎(chǔ)上，以原兒茶醛類似物為起始原料，經(jīng)乙酰化，水解，酸化處理后得到中間體β-(3,4-二甲氧基苯基)丙酮酸、β-(3-羥基-4-甲氧基苯基)丙酮酸、β-(4-氯苯基) 丙酮酸。選擇具有擴張血管等作用的煙酸、異煙酸以及具有促滲透作用的薄荷醇作為取代基，借助功能導(dǎo)向合成方法及“君-使化合物”的思想對中間體的羧基和α-羥基做進一步的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，得到6種丹參素衍生物。通過MS，1H NMR，13C NMR對所合成化合物的結(jié)構(gòu)進行表征，可為心血管藥物的開發(fā)提供新的實體分子。

丹參素冰片酯；丹參素衍生物；功能導(dǎo)向合成；“君-使”化合物

丹參素及其衍生物具有良好的心血管保護與治療作用[1-4]。其中，丹參素冰片酯(縮寫為DBZ)，化學(xué)名為(±)-3′,4′-二羥基苯基-2-羥基丙酸冰片酯，是鄭曉暉課題組基于“君-使對藥”的配伍原則設(shè)計合成的I類化學(xué)新藥[5]。藥理學(xué)研究表明：DBZ具有抗動脈粥樣硬化[6-7]、抗腦缺血[8]、抗大鼠急性心肌缺血[9]、降低血壓、改善心臟舒張功能[10]等作用。基于DBZ有如此良好的藥理活性，本課題組在合成消旋DBZ的基礎(chǔ)上，借助功能導(dǎo)向合成方法(Function-Oriented Synthesis, FOS)[11-13]對該分子做進一步的結(jié)構(gòu)優(yōu)化。本實驗保留苯基乳酸的基本結(jié)構(gòu)，修飾苯環(huán)、羧基及α-羥基，選擇具有擴張血管、促進血管循環(huán)等作用的煙酸[14]及其同分異構(gòu)體異煙酸[15]，以及具有芳香開竅、促滲透作用的薄荷醇[16]作為取代基，合成了6種丹參素衍生物(圖1)，以期篩選出更具防治心腦血管疾病等作用的活性化合物。

丹參素衍生物合成路線[17]如下圖所示。

圖1 6種丹參素衍生物的合成路線及結(jié)構(gòu)Fig.1 The synthetic route of Danshensn derivatives

1 實驗部分

1.1 主要儀器與試劑

Agilent 1200 series型HPLC-6520Q-TOF飛行時間質(zhì)譜；Varian Gemini 2000(VnmrS 600MHz)型核磁共振儀(CDCl3為溶劑，TMS為內(nèi)標(biāo))；其他試劑均為分析純。

1.2 丹參素衍生物的合成

1.2.1 2-甲基-4-(3,4-二甲氧基芐叉基) 口惡唑酮的合成 在1 000mL三頸燒瓶加入3,4-二甲氧基苯甲醛80.0g、N-乙酰甘氨酸77.7g、無水醋酸鈉59.0g、醋酸酐170mL，攪拌，于120℃下回流3h，溶液呈紅黑色，停止加熱，冷卻至室溫，向其中加入500mL冰水，繼續(xù)攪拌使溶液呈均勻乳濁液，底部有大量黃色晶體析出，抽濾，冰乙醇洗滌，真空干燥，得黃色晶體88.9g，收率75.0%。

同法制備：2-甲基-4-(3-乙酰氧基-4-甲氧基芐叉基)口惡唑酮101.3g，收率70.0%；2-甲基-4-(4-氯芐叉基)口惡唑酮90.9g，收率72.0%。

1.2.2β-(3,4-二甲氧基苯基)-α-乙酰氨基丙烯酸的合成 在1 000mL三頸燒瓶中加入2-甲基-4-(3,4-二甲氧基芐叉基)口惡唑酮74.0g、丙酮320mL、水320mL，攪拌，緩慢加熱至沸，回流4h，稍涼后抽濾，濾液冷卻至室溫后，移至冰箱使析晶完全。抽濾，洗滌，真空干燥，得黃色晶體47.7g，收率60.0%。

同法制備：β-(3-乙酰氧基-4-甲氧基苯基)-α-乙酰氨基丙烯酸48.5g，收率55.2%；β-(4-氯苯基)-α-乙酰氨基丙烯酸43.4g，收率64.5%。

1.2.3β-(3,4-二甲氧基苯基)丙酮酸的合成 在1 000mL三頸燒瓶中加入β-(3,4-二甲氧基苯基)-α-乙酰氨基丙烯酸42.4g，1mol/L鹽酸500mL，攪拌，加熱回流4h。反應(yīng)完畢后，停止加熱，繼續(xù)攪拌過夜，出現(xiàn)沉淀，抽濾，洗滌，真空干燥，得黃色晶體22.4g，收率62.5%。

同法制備：β-(3-羥基-4-甲氧基苯基) 丙酮酸19.6g，收率58.8%；β-(4-氯苯基) 丙酮酸21.0g，收率66.4%。

1.2.4β-(3,4-二甲氧基苯基)-丙酮酸冰片酯的合成 在500mL三頸燒瓶中加入β-(3,4-二甲氧基苯基)丙酮酸21.0g、冰片12.1g、對甲基苯磺酸4.5g，THF 120mL及正庚烷80mL，80℃回流12h。TLC監(jiān)控反應(yīng)，待原料反應(yīng)結(jié)束后，用乙酸乙酯萃取3次(100mL×3)，有機相用無水Na2SO4干燥。減壓濃縮，硅膠柱分離v(石油醚)：v(乙酸乙酯)=10∶1)，得淺黃色油狀物14.7g，收率為52.5%。

同法制備：β-(3-羥基-4-甲氧基苯基)丙酮酸冰片酯13.9g，收率51.3%；β-(4-氯苯基) 丙酮酸冰片酯15.8g，收率60.2%；β-(3,4-二甲氧基苯基)丙酮酸薄荷醇酯16.6g，收率58.3%。

1.2.5β-(3,4-二甲氧基苯基)-α-羥基丙酸冰片酯的合成 在200mL圓底燒瓶中加入β-(3,4-二甲氧基苯基)丙酮酸冰片酯14.1g、雷尼鎳2.8g和THF 100mL，在攪拌下用N2置換除去體系中的空氣，再用H2置換除去體系中的N2。通入H2保持溫度在40℃，至H2不再被吸收為止。抽濾，減壓濃縮，得淺黃色油狀物13.8g，收率97.8%, ESI-MS(m/z): 362.2[M]+;1H NMR (600 MHz, CDCl3)δ6.84 - 6.75 (m, 3H), 4.95 - 4.88 (m, 1H), 4.48 - 4.42 (m, 1H), 3.87 (s, 3H), 3.86 (s, 3H), 3.13 - 3.06 (m, 1H), 2.99 - 2.90 (m, 1H), 2.41 - 2.25 (m, 2H), 1.90 - 1.86 (m, 1H), 1.77 - 1.73 (m, 1H), 1.71 - 1.67 (m, 1H), 1.35 - 1.29 (m, 1H), 1.24 - 1.18 (m, 1H), 0.97 (dd,J= 14.0, 3.4 Hz, 1H), 0.91 (s, 3H), 0.88 (s, 3H), 0.84 (s, 3H)。13C NMR (150MHz, CDCl3)δ174.56(s), 148.79(s), 147.99(s), 128.83(s), 121.51(s), 112.72(s), 111.17(s), 81.81(s), 77.39(s), 71.42(s), 48.84(s), 47.89(s), 44.79(s), 40.27(s), 40.04(s), 36.63(s), 27.95(s), 27.06(s), 19.66(s), 18.81(s), 13.57(s)。

同法制備：油狀物β-(3-羥基-4-甲氧基苯基)-α-羥基丙酸冰片酯13.4g，收率95.2%, ESI-MS(m/z):349.0[M+1]+;1H NMR (600 MHz, CDCl3)δ9.83 (s, 1H), 6.81 (s, 1H), 6.76 (d, J = 8.2 Hz, 1H), 6.71 (d,J= 7.3 Hz, 1H), 5.59 (s, 1H), 4.91 (d,J= 9.8 Hz, 1H), 4.40 (s, 1H), 3.84 (s, 3H), 3.10 - 2.97 (m, 1H), 2.86 (dd,J= 14.0, 6.7 Hz, 1H), 2.41 - 2.28 (m, 1H), 1.85 (ddd,J= 24.8, 12.8, 8.0 Hz, 1H), 1.78 - 1.70 (m, 1H), 1.70 - 1.64 (m, 1H), 1.34 - 1.26 (m, 1H), 1.23 - 1.16 (m, 1H), 0.96 (dd,J= 13.9, 3.0 Hz, 1H), 0.89 (s, 3H), 0.86 (s, 3H), 0.83 (s, 3H)。13C NMR (150MHz, CDCl3)δ174.60(s), 145.49(s), 129.53(s), 120.94(s), 115.71(s), 110.62(s), 81.83(s), 71.45(s), 71.08(s), 55.97(s), 48.83(s), 47.89(s), 44.81(s), 40.15(s), 36.62(s), 27.94(s), 27.04(s), 19.68(s), 18.82(s), 13.54(s)。

油狀物β-(4-氯苯基)-α-羥基丙酸冰片酯13.0g，收率92.8%, ESI-MS(m/z): 337.8[M+1]+;1H NMR (600 MHz, CDCl3)δ7.40 (d,J= 7.9 Hz, 2H), 7.34 (s, 2H), 7.13 (s, 1H), 4.99 (d,J= 9.5 Hz, 1H), 2.46 - 2.38 (m, 1H), 2.14 (s, 2H), 2.00 - 1.94 (m, 1H), 1.83 - 1.76 (m, 1H), 1.73 (t,J= 4.4 Hz, 1H), 1.42 - 1.35 (m, 1H), 1.31 - 1.27 (m, 1H), 1.25 (s, 2H), 1.09 (dd,J= 13.7, 2.0 Hz, 1H), 0.94 (s, 3H), 0.90 (s, 3H), 0.89 (s, 3H)。13C NMR (150MHz, CDCl3)δ168.23(s), 165.46(s), 130.78(s), 129.66(s), 128.73(s), 124.53(s), 81.97(s), 49.02(s), 47.89(s), 44.88(s), 36.59(s), 31.93(s), 29.70(s), 27.97(s), 27.34(s), 23.66(s), 19.69(s), 18.88(s), 13.59(s)。

油狀物β-(3,4-二甲氧基苯基)-α-羥基丙酸薄荷醇酯12.7g，收率90.5%。365.4[M+1]+。

1.2.6β-(3,4-二甲氧基苯基)-α-(3-吡啶甲酰氧基)丙酸冰片酯的合成 在100mL單頸燒瓶中加入β-(3,4-二甲氧基苯基)-α-羥基丙酸冰片酯10.9g、煙酸5.54g，DMAP0.73g和二氯甲烷50mL，室溫攪拌20min后，加入EDCI 8.63g，反應(yīng)6h，TLC監(jiān)控反應(yīng)，待原料反應(yīng)結(jié)束后，向反應(yīng)體系中加入飽和NaHCO3溶液，調(diào)pH=7，用乙酸乙酯萃取3次(50mL×3)，有機相用無水Na2SO4干燥。減壓濃縮，硅膠柱分離v(石油醚)：v(乙酸乙酯)=6∶1)，得淡黃色油狀物7.11g, 收率為50.5%, ESI-MS(m/z): 468.2[M+1]+;1H NMR (600 MHz, CDCl3)δ9.26 (s, 1H), 8.81 (d,J= 4.7 Hz, 1H), 8.35 - 8.27 (m, 1H), 7.42 (dd,J= 7.7, 4.9 Hz, 1H), 6.88 (d,J= 8.1 Hz, 1H), 6.83 (d,J= 7.9 Hz, 2H), 5.51 - 5.45 (m, 1H), 4.95 - 4.88 (m, 1H), 3.87 (s, 3H), 3.86 (s, 3H), 3.33 - 3.22 (m, 2H), 2.37 - 2.28 (m, 1H), 1.71 - 1.63 (m, 3H), 1.23 - 1.10 (m, 2H), 0.94 (dd,J= 13.9, 3.3 Hz, 1H), 0.88 (s, 3H), 0.84 (s, 3H), 0.73 (s, 3H)。13C NMR (150MHz, CDCl3)δ169.45(s), 164.57(s), 153.58(s), 150.75(s), 148.87(s), 148.19(s), 137.36(s), 128.01(s), 125.61(s), 123.46(s), 121.63(s), 112.47(s), 111.27(s), 81.58(s), 74.18(s), 55.87(s), 48.80(s), 47.82(s), 44.76(s), 37.15(s), 36.39(s), 29.70(s), 27.82(s), 26.94(s), 19.61(s), 18.78(s), 13.31(s)。

同法制備：油狀物β-(3,4-二甲氧基苯基)-α-(對吡啶甲酰氧基)丙酸冰片酯6.3g, 收率45.2%, ESI-MS(m/z): 468.2[M+1]+;1H NMR (600 MHz, CDCl3)δ8.79 (d,J= 5.0 Hz, 2H), 7.84 (d,J= 5.1 Hz, 2H), 6.89 - 6.77 (m, 3H), 5.49 - 5.43 (m, 1H), 4.94 - 4.86 (m, 1H), 3.86 (s, 6H), 3.32 - 3.20 (m, 2H), 2.38 - 2.27 (m, 1H), 1.68 - 1.62 (m, 3H), 1.22 - 1.08 (m, 2H), 0.92 (dd,J= 13.9, 3.0 Hz, 1H), 0.87 (s, 3H), 0.83 (s, 3H), 0.77 (s, 3H)。13C NMR (150MHz, CDCl3)δ169.26(s), 164.52(s), 150.67(s), 148.88(s), 148.24(s), 136.75(s), 127.93(s), 122.83(s), 121.58(s), 112.50(s), 111.25(s), 81.65(s), 74.39(s), 55.86(s), 48.80(s), 47.82(s), 44.76(s), 37.10(s), 37.01(s), 36.41(s), 36.36(s), 29.70(s), 27.83(s), 26.94(s), 19.61(s), 18.79(s), 13.31(s)。

油狀物β-(3,4-二甲氧基苯基)-α-(對吡啶甲酰氧基)丙酸薄荷醇酯7.74g，收率55.3%, ESI-MS(m/z): 470.2[M+1]+;1H NMR (600 MHz, CDCl3)δ8.88 (d,J= 4.4 Hz, 2H), 8.02 (d,J= 4.4 Hz, 2H), 7.38 (s, 1H), 7.19 (d,J= 8.4 Hz, 1H), 7.15 (d,J= 1.5 Hz, 1H), 6.84 (d,J= 8.4 Hz, 1H), 4.83 (td,J= 10.8, 4.2 Hz, 1H), 3.88 (s, 3H), 3.68 (s, 3H), 2.10 (d,J= 11.8 Hz, 1H), 1.95 - 1.86 (m, 1H), 1.68 (d,J= 13.1 Hz, 3H), 1.56 - 1.46 (m, 1H), 1.43 - 1.35 (m, 1H), 1.16 - 0.98 (m, 3H), 0.91 (d, J = 6.5 Hz, 3H), 0.87 (d,J= 7.0 Hz, 3H), 0.80 (d,J= 6.9 Hz, 3H)。13C NMR (150MHz, CDCl3)δ162.88(s), 161.85(s), 150.96(s), 150.66(s), 148.83(s), 136.11(s), 135.49(s), 128.32(s), 127.58(s), 124.58(s), 124.37(s), 123.12(s), 112.37(s), 111.07(s), 76.16(s), 60.39(s), 55.90(s), 55.61(s), 47.13(s), 40.71(s), 34.15(s), 31.42(s), 26.31(s), 23.49(s), 21.98(s), 20.71(s), 16.38(s)。

2 結(jié)果與討論

本文在功能導(dǎo)向合成方法以及“君-使化合物”的指導(dǎo)下，將冰片、薄荷醇、煙酸以及異煙酸等生物活性分子通過共價鍵的形式與丹參素分子結(jié)合起來，形成一組新分子實體，合成了6個丹參素酯類衍生物。期望該類新分子實體不僅綜合具有丹參素、冰片或薄荷醇、煙酸或異煙酸的生物活性，同時還體現(xiàn)出中藥組方中的“協(xié)同增效”作用，從而產(chǎn)生新的生物活性，為心血管藥物的開發(fā)提供新的實體分子。此外，合成的6個化合物經(jīng)核磁氫譜分析，含有冰片基團的新分子實體。其冰片基團上的甲基氫均含有另外一組化學(xué)位移值(約占20%)，說明化合物中某一手性中心可能發(fā)生變化。推測其產(chǎn)生主要原因為合成條件不當(dāng)所導(dǎo)致。

今后，對于如何降低這類差向異構(gòu)體手性中心變構(gòu)，將在其生物活性測定后，通過優(yōu)化合成反應(yīng)條件進一步解決。后期，該類化合物的設(shè)計，還將引入計算機輔助分子模擬研究，并結(jié)合后續(xù)藥理實驗進行驗證，進而佐證或補充基于功能導(dǎo)向合成方法以及“君-使化合物”設(shè)計思路的合理性及可行性。

[1] CHEN Y S, LEE S M, LIN Y J, et al. Effects of Danshensu and salvianolic acid B from Salvia miltiorrhiza Bunge (Lamiaceae) on cell proliferation and collagen and melanin production[J].Molecules, 2014, 19(2): 2029-2041.

[2] WANG T, FU F H, HAN B, et al. Danshensu ameliorates the cognitive decline in streptozotocininduced diabetic mice by attenuating advanced glycation end product-mediated neuroinflammation[J].Journal of Neuroimmunology, 2012, 245(1-2): 79-86.

[3] ZHOU X L, CHAN S W, TSENG H L, et al. Danshensu is the major marker for the antioxidant and vasorelaxation effects of Danshen (Salvia miltiorrhiza) water-extracts produced by different heat water-extractions[J].Phytomedicine, 2012, 19(14): 1263-1269.

[4] WEN A D, XIONG L, SUN X L, et al. Neuroprotective effect of Danshensu derivatives as anti-ischaemia agents on SH-SY5Y cells and rat brain[J].Bioscience Reports, 2013, 33(4): 677-688.

[5] 鄭曉暉. 三組君-使對藥及其體內(nèi)效應(yīng)物質(zhì)的研究[D].西安：西北大學(xué)，2007.

[6] 李靜, 周潔, 劉勤社, 等. 丹參素冰片酯干預(yù)TLR4信號通路抗動脈粥樣硬化的機制研究[J].陜西中醫(yī), 2012, 33(5): 627-636.

[7] 李靜, 劉亞榮, 劉勤社, 等. 丹參素冰片酯對大鼠腹主動脈中TLR4、NF-κB和IL-6mRNA表達的實驗研究[J].陜西醫(yī)學(xué)雜志, 2012, 41(4): 392-394.

[8] 鄭曉暉, 張群正, 王世祥, 等.β-(3, 4-二羥基苯基)-α-羥基丙酸冰片酯、其合成方法和用途:中國, 1868998[P].2006-11-29.

[9] 田海林, 周曉偉, 陳明, 等. 丹參素冰片酯的不對稱合成研究[J].中國藥物化學(xué)雜志, 2012, 22(2): 113-115.

[10] 劉少靜. 丹參素冰片酯的結(jié)構(gòu)表征、質(zhì)量控制及其藥代動力學(xué)研究[D].西安：西北大學(xué)，2009.

[11] SUSAN L M, MICHAEL K H, ERIN A C, et al. Function-Oriented synthesis: biological evaluation of laulimalide analogues derived from a last step cross metathesis diversification strategy[J].Mol pharmaceutics, 2008, 5(5): 829-838.

[12] PAUL A W, JEREMY L B, STACEY E B, et al. Design, synthesis and evaluation of potent bryostatin analogs that modulate PKC translocation selectivity[J].PNAS, 2011, 108(17): 6721-6726.

[13] PAUL A W, VISHAL A V, THOMAS J P, et al. Function-Oriented synthesis, step economy and drug design[J].Acc Chem Res, 2008, 41(1): 40-49.

[14] 李鐘玉, 李臨生. 煙酸、煙酰胺的研究進展[J].化工時刊, 2003, 17(2): 6-9.

[15] 張姝, 白金泉, 郭豐艷, 等. 異煙酸合成研究進展[J].化學(xué)試劑, 2010, 32(3): 219-222.

[16] 齊紅藝, 李莉, 吳純潔. 薄荷醇促滲透作用的研究進展[J].時珍國醫(yī)國藥, 2006, 17(9): 1776-1778.

[17] BAI Y J, ZHANG Q Z, JIA P, et al. Improved process for pilot-scale synthesis of Danshensu ((±)-DSS) and its enantiomer derivatives[J].Org Process Res Dev, 2014, 18(12): 1667-1673.

(編 輯陳鐿文)

Synthesis of Danshensu derivatives

QIN Fang-gang, LIU Pei, FANG Jia-cheng, BAI Ya-jun, ZHENG Xiao-hui

(College of Life Sciences, Northwest University, Xi′an 710069， China)

Based on the structure of bornylβ-(3,4-dihydroxyphenyl)-α-hydroxypropionate, 3-(3,4-dimethoxyphenyl)-2-hydroxyacrylic acid, 2-hydroxy-3-(3-hydroxy-4-methoxyphenyl) acrylic acid and 3-(4-chlorophenyl)-2-hydroxyacrylic acid have been synthesized from protocatechuic aldehyde analogs, and then subsequently suffering to acetylation, hydrolysis and acidification. Six Danshensu derivatives were successfully synthesized by using strategies of Function-Oriented Synthesis and ′Jun-Shi compounds′ and choosing nicotinic acid and isonicotinic acid with the effects of dilating blood vessels and DL-menthol with the effects of promoting the penetration as substituent. Their structures were identified by MS,1H NMR and13C NMR, and they were not reported in literature. It provided new entity compounds for the development of cardiovascular drugs.

bornylβ-(3,4-dihydroxyphenyl)-α-hydroxypropionate; Danshensu derivatives; Function-Oriented Synthesis; ′Jun-Shi compounds′

2014-09-01

陜西省國際科技合作重點基金資助項目(2012KW-45)

秦方剛，男，陜西漢中人，從事藥物化學(xué)研究。

R932

：ADOI：10.16152/j.cnki.xdxbzr.2015-03-014

作者簡介：鄭曉暉，男，西北大學(xué)教授，從事中藥復(fù)方成分分析、代謝和應(yīng)答，創(chuàng)新藥物研發(fā)等研究。