娃兒藤生物堿合成的原料（三環(huán)母體）的制備

江慧

【摘 要】Antofine（安托芬）是菲并哌啶類生物堿的代表性分子，具有顯著的生物活性。我們以3，4-二甲氧基苯乙酸和對(duì)甲氧基苯甲醛為原料，經(jīng)過(guò)Aldol縮合反應(yīng)，生成（E）-2-（3，4-二甲氧基苯基）-3-（4-甲氧基苯基）丙烯酸（3），再經(jīng)過(guò)酯化反應(yīng)生成（E）-2-（3，4-二甲氧基苯基）-3-（4-甲氧基苯基）丙烯酸甲酯（4），最后在無(wú)水FeCl3和間氯過(guò)氧苯甲酸存在下合成目標(biāo)產(chǎn)物三環(huán)母體菲環(huán)（5）。所有新化合物均經(jīng)過(guò)1H NMR，13C NMR表征。

【關(guān)鍵詞】生物堿；合成：Aldol縮合；菲環(huán)

Preparation of Tricyclic Precursor which is the Raw Material of Alkaloids Synthetic

JIANG Hui

（Ningxia Polytechnic，Yinchuan Ningxia 750021，China）

【Abstract】Antofine is the representive compound of phenanthropiperidine alkaloids which have got significant bioactivity.By using3，4-Dimethoxy phenylacetic acid and 4-methoxy benzaldehyde，（E）-2-（3，4-Dimethoxyphenyl）-3-（4-methoxyphenyl）-acrylic acid（3）was synthesized by aldol reaction.Then（E）-2-（3，4-Dimethoxyphenyl）-3-（4-methoxyphenyl）-acrylic acid methyl ester（4）was synthesized with methanol and compound （1）.Target products（5）was prepared in the presence of anhydrous FeCl3 and m-CPBA.All compounds were characterized by 1H NMR，13C NMR.

【Key words】Synthesis；Alkaloids；Aldol condensation；Phenanthrene

生物堿（alkaloids）是一類存在于生物界（主要存在于植物，在海洋生物、微生物及昆蟲(chóng)的代謝產(chǎn)物中亦有發(fā)現(xiàn)），具有顯著生物活性的含氮堿性化合物，通常具有含氮雜環(huán)，有旋光性。分子中含有碳、氫、氧、氮四種元素，極少不含氧原子。生物堿的發(fā)現(xiàn)起始于19世紀(jì)初，是人們研究得最早且最多的一類天然有機(jī)化合物，迄今為止《全國(guó)醫(yī)藥產(chǎn)品大全》收載的生物堿藥物及其制劑約62種，臨床應(yīng)用的生物堿有80多種。[1-3]

Fig.1 General structural features of

the phenanthroquinolizidines

菲并哌啶類生物堿按結(jié)構(gòu)可以分為如上兩種（Fig.1）：菲并吲哚里西啶類生物堿（1b，phenanthroindolizidine）與菲并喹諾里西啶類生物堿（1a，phenanthroquinolizidine），其被發(fā)現(xiàn)與早期印度民間廣泛使用的藥用植物娃兒藤密切相關(guān)。娃兒藤生物堿屬菲并吲哚里西啶（phenanthroindolizidine）類生物堿，由于該類生物堿有顯著的生物活性，近年來(lái)已引起人們的廣泛注意。[4-5]自1935年從植物中首次分離得到娃兒藤堿以來(lái)，從植物和動(dòng)物中分離得到的娃兒藤堿及其結(jié)構(gòu)類似物近80種。由于該類生物堿具有不少獨(dú)特的生理活性，如抗腫瘤，抗病毒，抗炎等活性，[6-7]因此引起了國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者的重視。

Antofine又名7-脫甲氧基娃兒藤堿，是娃兒藤生物堿中一個(gè)特別重要的生物堿，研究表明其具有很強(qiáng)的抑制癌細(xì)胞作用，其IC50值與當(dāng)前臨床使用的藥物相當(dāng)，甚至對(duì)部分具有耐藥性的細(xì)胞具有導(dǎo)向殺滅作用。隨著對(duì)娃兒藤生物堿研究的深入，國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者開(kāi)始著重此類生物堿臨床藥用及生物活性的研究。[8-10]己發(fā)現(xiàn)其藥效作用遍及神經(jīng)系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)、殺蟲(chóng)、抑菌、抗病毒等方面，尤其是抗腫瘤、抗白血病等作用備受關(guān)注。[11-13]因?yàn)榉撇⑦哙ゎ惿飰A具有顯著的生理活性，所以 Antofine合成是非常有意義的。我們采用新的方法來(lái)合成該類生物堿，因此菲環(huán)體系的合成就是一個(gè)關(guān)鍵步驟，我們采用文獻(xiàn)報(bào)道的方法來(lái)合成菲環(huán)體系，并對(duì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行了優(yōu)化。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

Bruker 400 MHz核磁共振儀（CDCl3為溶劑，TMS為內(nèi)標(biāo)）；DF-101Z集熱式恒溫加熱磁力攪拌器；RE-52B旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀；ZF-5 紫外分析儀。2XZ-2旋片式真空泵；青島海洋薄層層析板，青島海洋硅膠；主要試劑有3，4-二甲氧基苯乙酸，對(duì)甲氧基苯甲醛，乙酸酐，三乙胺，20%K2CO3溶液，甲醇，濃H2SO4無(wú)水FeCl3，3-氯過(guò)氧苯甲酸，二氯甲烷，無(wú)水硫酸鈉。實(shí)驗(yàn)中所用試劑均為分析純。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

三環(huán)母體菲環(huán)的合成路線如下：

1.2.1 （E）-2-（3，4-二甲氧基苯基）-3-（4-甲氧基苯基）丙烯酸的合成

稱取11.12g對(duì)甲氧基苯甲醛2（80mmol）于500mL圓底燒瓶中，放入攪拌子，再加入8.4mL三乙胺，攪拌約2min，然后加入24mL乙酸酐，攪拌約2min后，加入15.84g（80mmol）3，4-二甲氧基苯乙酸1，氬氣保護(hù)下于90℃油浴中回流反應(yīng)10小時(shí)后，停止加熱，待反應(yīng)體系恢復(fù)至室溫，緩慢加入20%碳酸鉀溶液200mL，然后反應(yīng)體系繼續(xù)在60℃溫度下攪拌過(guò)夜，停止反應(yīng)，冷卻至室溫后，滴加濃鹽酸調(diào)節(jié)溶液pH值至3～4，過(guò)濾，濾渣用無(wú)水甲醇充分洗滌，得到淡黃色的固體化合物3，質(zhì)量為20.64g，產(chǎn)率為82.1%?；衔?的波譜學(xué)數(shù)據(jù)如下：1HNMR（CDCl3，400MHz）δ：3.71（s，3H），3.77（s，3H），3.87（s，3H），6.62（d，J=2.8Hz，2H），6.71（s，1H），6.75（d，J=1.6Hz，1H），6.85（d，J=8.0Hz，1H），6.99（d，J=2.8Hz，2H），7.83（s，1H）；13CNMR（CDCl3，100MHz）δ：55.38，55.94，55.98，111.57，112.84，113.92，122.26，127.11，128.22，128.79，132.88142.29，148.79，149.93，160.78，173.54。

1.2.2 （E）-2-（3，4-二甲氧基苯基）-3-（4-甲氧基苯基）丙烯酸甲酯的合成

稱取12.57g化合物3（E）-2-（3，4-二甲氧基苯基）-3-（4-甲氧基苯基）丙烯酸（40mmol）于500mL圓底燒瓶中，放入攪拌子，緩慢加入240mL無(wú)水甲醇，攪拌至原料完全溶解，然后攪拌下緩慢滴加16mL濃硫酸，反應(yīng)體系回流6h，停止反應(yīng)，冷卻至室溫，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀減壓蒸餾，除去有機(jī)溶劑，剩余物質(zhì)傾入二氯甲烷與水的混合溶液中，分液后水相用二氯甲烷萃取，有機(jī)相用無(wú)水硫酸鈉干燥。濾液過(guò)濾，減壓濃縮后經(jīng)柱層析（乙酸乙酯：石油醚=1：3）分離純化，得到黃色固體產(chǎn)物4，質(zhì)量為12.12g，產(chǎn)率92.3%。化合物4的波譜學(xué)數(shù)據(jù)如下：1H NMR（CDCl3，400 MHz）δ：3.77（s，3H），3.77（s，3H），3.78（s，3H），3.81（s，3H），3.93（s，3H），6.71（d，J=8.8Hz，2H），6.75（d，J=1.2Hz，1H），6.79（dd，J=1.2Hz&J=8.1Hz，1H），6.91（d，J=8.1Hz，1H），7.03（d，J=8.8Hz，2H），7.72（s，1H）；13CNMR（CDCl3100MHz）δ：52.38，55.28，55.87，55.94，111.46，112.81，113.78，114.05，122.15，127.33，128.68，129.62，132.49，140.28，148.59，149.17，160.35，168.81。

1.2.3 三環(huán)母體菲環(huán)的合成

第一種方法：稱取3.2835g（E）-2-（3，4-二甲氧基苯基）-3-（4-甲氧基苯基）丙烯酸甲酯（10mmol）于500mL圓底燒瓶中，放入攪拌子，氮?dú)獗Ｗo(hù)下加入干燥的CH2Cl2（在CaH2存在下回流半小時(shí)后蒸出）300mL后，加入無(wú)水FeCl3（0.6488g，4mmol），溶液顏色由黃色變?yōu)樽丶t色，然后分批加入1.7257g（10mmol）3-氯過(guò)氧苯甲酸，反應(yīng)體系在室溫下攪拌48h后，用水（100mL）淬滅，液體分層后分液，水相用二氯甲烷萃取（150mL），有機(jī)相用無(wú)水硫酸鈉干燥。過(guò)濾，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀減壓蒸餾，除去有機(jī)溶劑后經(jīng)柱層析分離純化，得到棕紅色的固體產(chǎn)物即為目標(biāo)產(chǎn)物，質(zhì)量為2.5g，產(chǎn)率約為76%。化合物5的波譜學(xué)數(shù)據(jù)如下：1HNMR第二中方法：稱取 0.3284g（E）-2-（3，4-二甲氧基苯基）-3-（4-甲氧基苯基）丙烯酸甲酯（1mmol）和0.05mL三氟乙酸酐加入到3mL干燥的二氯甲烷中，然后將其逐滴加入向含有0.2mL三氟乙酸、0.05mL三氟乙酸酐的乙酸乙酯（1.5mL）和二氯甲烷（3mL）混合液中，滴加過(guò)程中，反應(yīng)體系保持冰鹽浴條件，然后溫度升至室溫并在此溫度下攪拌48h，冰水混合物淬滅反應(yīng)，溶液分層后分液，水相用二氯甲烷萃取，有機(jī)相用無(wú)水硫酸鈉干燥，過(guò)濾，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀減壓蒸餾，除去有機(jī)溶劑濃縮濾液，粗產(chǎn)物經(jīng)柱層析分離純化，得到棕紅色的固體產(chǎn)物即為目標(biāo)產(chǎn)物，質(zhì)量為0.15g，產(chǎn)率42.4%?；衔?的波譜學(xué)數(shù)據(jù)如下：1HNMR（CDCl3，400 MHz）δ：4.01（s，3H），4.03（s，3H），4.09（s，3H），4.11（s，3H），7.21（dd，J=8.6Hz&J=2.4Hz，1H），7.79（d，J=1.2Hz，1H），7.84（s，1H），7.85（d，J=8.6 Hz，1H），8.43（s，1H），8.65（s，1H）；13CNMR（CDCl3，100MHz）δ：52.02，55.51，55.82，103.15，103.63，106.91，116.06，121.61，124.23，124.94，125.12，131.25，131.81，133.31，148.83，149.85，168.21。

2 結(jié)果與討論

該氧化環(huán)化反應(yīng)使用無(wú)水三氯化鐵為催化劑和間氯過(guò)氧苯甲酸為氧化劑來(lái)得到目標(biāo)產(chǎn)物，由于反應(yīng)過(guò)程在中三氯化鐵活性可能存在問(wèn)題，致使原料無(wú)法完全轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物，因此需要優(yōu)化反應(yīng)條件。

優(yōu)化過(guò)程中使用的原料4a與間氯過(guò)氧苯甲酸及溶劑的量保持不變，將無(wú)水三氯化鐵的量從0.02eq，逐步增加至1eq，反應(yīng)相同時(shí)間，結(jié)果見(jiàn)下表：

表1

從表中可以看到：無(wú)水三氯化鐵使用量從0.02eq增加到0.4eq，產(chǎn)物的量是逐漸增加，高于0.4eq則不穩(wěn)定，而且三氯化鐵量多也可能催化間氯過(guò)氧苯甲酸生成氧氣而失效，也不經(jīng)濟(jì)，所以最終選用0.4eq。當(dāng)原料的量增大時(shí)，將使用溶劑量減少，反應(yīng)時(shí)間增長(zhǎng)，也可以得到比較好的轉(zhuǎn)化率。

另外我們換用方法Ⅱ來(lái)做反應(yīng)（具體操作見(jiàn)上頁(yè)實(shí)驗(yàn)部分），最后得到的產(chǎn)物與原料的比例為1：1。該方法與方法Ⅰ相比較，使用的原料種類比較多，操作也不夠簡(jiǎn)單，且不夠經(jīng)濟(jì)使用，反應(yīng)結(jié)果也不夠理想，因此我們最后選定的還是使用方法Ⅰ來(lái)完成該步反應(yīng)的轉(zhuǎn)化，并根據(jù)各種物質(zhì)使用量、反應(yīng)時(shí)間及溶劑的使用量，將原料的量增大并增長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間來(lái)得到目標(biāo)產(chǎn)物。

【參考文獻(xiàn)】

[1]Chung-Ren Su，Amooru G.Damu，Po-Cheng Chiang，Bioorganic&Medicinal Chemistry，2008（16）：6233-6241.

[2]Lana M.Rossiter，Meagan L.Slater，Rachel E.Giessert，Samuel A.Sakwa and R. Jason Herr. J.Org.Chem，2009（74）：9554-9557.

[3]吳立軍，等.天然藥物化學(xué)[M].人民衛(wèi)生出版社，2004，352.

[4]F u Y，Lee Sang K，Min H-Y，Lee T，Lee J，Cheng M，Kim S.Bioorg.Med.Chem. Lett，2007，17（1）：97-100.

[5]Ambrosini，L.M.；Cernak，T.A.；Lambert，T.H.Tetrahedron，2010（66）：4882-4887.

[6]ZHENYue-Ying，.Antitumor Alkaloids Isolated fromTyloPhoraovata[J].Aeta Botaniea Sinica，2002，44（3）：349-353.

[7]Kailiang Wang，Maoyun Lü，Ao Yu，Xiaoqing Zhu，Qingmin Wang.J.Org.Chem，2009（74）：934-938.

[8]鄭俊華.生藥學(xué)[M].北京人民衛(wèi)生出版社，1999.

[9]吳立軍，等.天然藥物化學(xué)[M].人民衛(wèi)生出版社，2004：352.

[10]王紅剛，馬遠(yuǎn)剛，余伯陽(yáng)，等.娃兒藤抗腫瘤活性部位的成分[J].中國(guó)天然藥物，2006，4（5）：352-354.

[11]國(guó)外醫(yī)學(xué)參考資料（藥學(xué)分冊(cè)）[M].2版.1978：95.

[12]Mingbo Cui，Hongjian Song，Anzheng Feng，Ziwen Wang，Qingmin Wang.J.Org.Chem 2010，75（20）：7018-7021.

[13]Vazquez D，Bathaeid M，Carraseo L.Mod.Trends Hum.Leuk，1974，14：327-340.

[14]Shivpuri D N，Menon M P，Prakash D.J.Ass.Physicians，India，1968，16，9.

[責(zé)任編輯：田吉捷]