一種新型白藜蘆醇查爾酮類衍生物的單晶結構及合成工藝研究

張麗娜，李 遙，阮班鋒，周本國

（1.中國煙草總公司安徽省公司，安徽合肥230002；2.安徽省農(nóng)業(yè)科學院煙草研究所，安徽合肥230031；3.合肥工業(yè)大學食品與生物工程學院，安徽合肥230009）

白藜蘆醇（Resveratrol, RES）化學名稱為3,4',5- 三羥基二苯乙烯（3,4,5-Trihydroxystilbene），是一種天然酚類化合物。1940年首次從白藜蘆的根部提取[1]。后來，研究人員發(fā)現(xiàn)虎杖、葡萄、花生、桑葚等漿果中也含有這種成分。白藜蘆醇的化學結構由兩個通過乙烯橋連接的酚羥基苯環(huán)組成。最近的研究證實，白藜蘆醇具有抗氧化[2]、抗炎[3]、抗菌[4]、抗癌[5]和神經(jīng)保護[6]等作用。白藜蘆醇的兩個苯環(huán)上的酚羥基被認為是其具有抗氧化活性的主要原因，也是導致其不穩(wěn)定的重要因素[7]。此外，許多研究已經(jīng)證明白藜蘆醇具有光敏性，生物利用度低及生物活性低，并且具有多種靶標等缺點[8]。因此，許多研究人員試圖優(yōu)化或改變白藜蘆醇的結構，以獲得更好的藥代動力學特性和生物利用度。近幾年，許多研究人員對白藜蘆醇及其衍生物進行抗菌研究，發(fā)現(xiàn)白藜蘆醇及其衍生物對球菌、桿菌、弧菌以及真菌有較強抑制作用。白藜蘆醇抗菌機制主要包括：減弱細菌的粘附能力，抑制細菌毒性因子的產(chǎn)生，以此來保護宿主細胞[9]；抑制生物被膜，破壞細菌結構[10]；干擾信號傳導，達到抑制細菌效果[11]。

查爾酮是一類天然產(chǎn)物，廣泛分布于各種植物中，是合成黃酮類化合物的重要前體，具有較多生理活性，如抗腫瘤、抗菌、抗炎、抗氧化等[12]。但查爾酮活性效果較弱，限制了其在臨床上的應用。因此，對查爾酮進行結構修飾以期得到活性更高的衍生物具有重要的意義。

2011年，阮班鋒等合成了一系列白藜蘆醇衍生物?；a(chǎn)物，并對其進行活性研究，結果證明，部分化合物對多種腫瘤細胞株具有較好的抑制活性[13]。我們根據(jù)藥效團拼合原理，將白藜蘆醇母核中引入查爾酮結構，設計出一個含有兩種藥效團的新穎化合物，期望其可以作為合成抗癌或抗菌藥的重要中間體。

1 實驗部分

1.1 儀器及試劑

電子天平；磁力加熱攪拌器；核磁共振波譜儀（600 MHz）；紫外分析儀；旋轉蒸發(fā)儀；真空干燥箱；液相色譜- 高分辨質譜聯(lián)用儀；元素分析儀；顯微熔點測定儀。

白藜蘆醇三甲醚；N,N- 二甲基甲酰胺、三氯氧磷、無水碳酸鈉、四氫吡咯、4- 甲基-2- 羥基苯乙酮，均為AR 級。

1.2 合成路線

以化合物A 為原料，經(jīng)Vilsmeier-Haack 反應生成中間產(chǎn)物B，再經(jīng)Cross Aldol 反應生成化合物C，合成路線如圖1 所示。

1.3 合成步驟

1.3.1 （E）- 2,4- 二甲氧基- 6-（4- 甲氧基苯乙烯）苯甲醛（B）的合成

圖1 白藜蘆醇查爾酮類衍生物的合成路線

取白藜蘆醇三甲醚（A,50 mmol,13.5 g）放入100 mL 圓底燒瓶中，加入30 mL DMF，冰浴下緩慢滴加三氯氧磷（75 mol,7 mL），滴加完畢即刻恢復到室溫反應，TLC 監(jiān)測反應。反應完全后，將反應液緩慢倒入大量冰水中淬滅。再加入稀氫氧化鈉溶液，調pH 至中性，攪拌過夜，粗產(chǎn)物析出，抽濾、干燥，柱層析得淡黃色固體，收率為93%，熔點108℃～109℃。1H NMR （600 MHz,DMSO-d6）: δ 3.78（s, 3H）, 3.90（s, 3H）, 3.92（s, 3H）,6.63（s,1H）,6.91（s,1H）,6.97（d,2H,J=7.9 Hz）,7.21（d, 1H, J =16.2 Hz）, 7.50 （d, 2H, J = 7.9 Hz）, 7.95（d,1H,J=16.2 Hz）,10.41（s,1H）.MS（EI）:299.3（C18H18O4,[M+H]+）.

1.3.2 （E）- 3-（2,4- 二甲氧基- 6-（（E）- 4- 甲氧基苯乙烯基）苯基）- 1- （2- 羥基- 4- 甲基苯基）丙- 2- 烯- 1- 酮（C）的合成

分別稱取4- 甲基-2- 羥基苯乙酮（1 mmol, 132 μL）、B（1 mmol,298 mg）、吡咯烷（1 mmol,85 μL）于50 mL 圓底燒瓶中，加入20 mL 無水乙醇溶解，置于油浴鍋中加熱至40℃恒溫攪拌反應，TLC 監(jiān)測。約24 h 后反應結束，有黃色固體析出，真空抽濾，用乙酸乙酯重結晶得終產(chǎn)物，收率為84%，熔點：176℃～178℃。1H NMR（600 MHz,CDCl3）:δ 13.11（s,1H）,8.27（d,J=15.5 Hz,1H）,7.67（d,J=11.8 Hz, 1H）, 7.65（d, J=4.3 Hz, 1H）,7.48（d, J =8.4 Hz, 2H）, 7.34（d, J = 16.0 Hz, 1H）, 6.95（d,J=16.0 Hz,1H）,6.91（d,J=8.4 Hz,2H）,6.77（d,J=48.4 Hz,2H）,6.61（d,J=8.1 Hz,1H）,6.44（s,1H）,3.91（d,J=11.3 Hz,6H）,3.84（s,3H）,2.34（s,3H）.13C NMR（151 MHz,CDCl3）:δ 196.47（s）,166.34（s）,164.53（s）,163.60 （s）,162.34 （s）,150.08 （s）,144.66（s）,141.57（s）, 134.60 （s）, 132.43 （s）, 132.15 （s）, 130.68（s）,128.10（s）, 125.92（s）, 122.62（s）, 121.13（s）, 120.80（s）,118.54（s）,116.91（s）,106.56（s）,100.29（s）,58.44（s）,58.14（s）,58.01（s）,24.59（s）.

2 結果與討論

我們對終產(chǎn)物C 的合成進行工藝研究，從Cross Aldol 反應入手，采用單因素考查法，主要從催化劑種類、反應溫度以及反應時間對收率的影響這幾方面進行研究，并給出終產(chǎn)物C 的晶體結構分析結果。

2.1 化合物C 的合成工藝研究

2.1.1 Cross Aldol 反應

Cross Aldol 反應即羥醛縮合或醇醛縮合反應，一般在堿性或酸性催化劑下反應，在有機合成中作為一種重要的親核加成反應來增長碳鏈。在藥物化學中，可以利用該反應高效快速地合成查爾酮類化合物，而查爾酮又是合成黃酮類化合物的重要中間體，所以Cross Aldol 反應廣泛應用于藥物合成領域。

以下就利用Cross Aldol 反應合成白藜蘆醇查爾酮類衍生物C，分析了反應中催化劑、溫度、時間等條件對反應合成的影響，優(yōu)化反應，篩選出最佳反應條件。

2.1.2 催化劑對反應的影響

控制各組反應投料比1∶1，反應時間24 h，反應溫度40℃，分別以NaOH、KOH、Ba（OH）2和吡咯烷作為催化劑，它們對收率的影響如表1 所示。

表1 羥醛縮合催化劑對收率的影響

表1 數(shù)據(jù)顯示，吡咯烷為催化劑時的反應收率最高。因此，選擇吡咯烷為反應催化劑最適宜。

2.1.3 溫度對反應的影響

控制各組反應投料比為1∶1，反應時間為24 h，吡咯烷的用量相同，反應溫度分別為25℃、40℃、55℃，它們對收率的影響如表2 所示。

表2 羥醛縮合反應溫度對收率的影響

如表2 數(shù)據(jù)所示，溫度對反應的影響顯著，溫度過低或過高都導致副產(chǎn)物量增多，當反應溫度為40℃時產(chǎn)率最高。

2.1.4 時間對反應的影響

控制各組反應投料比為1∶1，吡咯烷的用量相同，反應溫度相同，反應時間分別為12 h、24 h、36 h、48 h，它們對收率的影響如表3 所示。

表3 羥醛縮合反應時間對收率的影響

從表3 的實驗結果可以看出，時間小于36 h 反應不完全，但延長反應時間至大于36 h，則反應收率不變。因此，最佳反應時間應控制在24～48 h。

綜上所述，確定Cross Aldol 反應的最佳條件是醛酮投料比1∶1，反應溫度40℃，吡咯烷用量為每單位原料對應1 mmol，反應時間24～48 h。

2.2 化合物C 的晶體結構測定

為了對目標化合物進行絕對構型確證，利用溶劑緩慢揮發(fā)法培養(yǎng)單晶并測定單晶結構數(shù)據(jù)。取少量化合物C，用二氯甲烷- 石油醚體系溶解，室溫下溶劑緩慢揮發(fā)并析出質量合乎要求的單晶。表4 為化合物C 的晶體結構數(shù)據(jù)，表5 為其選擇性的鍵長和鍵角數(shù)據(jù)。

圖2 所示為化合物C 的單晶結構，如圖所示，C7-C8 和C15-C16 是兩個典型的反式雙鍵。白藜蘆醇骨架中的兩個苯環(huán)（C1-C2-C3-C4-C5-C6）和（C9-C10-C11-C12-C13-C14） 不在同一平面，而α,β- 不飽和鍵連接的苯環(huán)（C18-C19-C20-C21-C22-C23）與白藜蘆醇骨架的（C9-C10-C11-C12-C13-C14）苯環(huán)幾乎處于同一平面。此晶體結構進一步證實了化合物C 的結構特征。

表4 化合物C 的晶體結構數(shù)據(jù)

表5 化合物C 的主要鍵長和鍵角

圖2 化合物C 的晶體結構

3 結論

以白藜蘆醇三甲醚為原料，經(jīng)Vilsmeier-Haack 反應生成中間產(chǎn)物B。以化合物B 和4- 甲基-2- 羥基苯乙酮投料比為1∶1，反應溫度為40℃，吡咯烷用量為每單位原料對應1 mmol，反應時間為24～48 h，得到產(chǎn)物（E）-3-（2,4- 二甲氧基-6-（（E）-4- 甲氧基苯乙烯基）苯基）-1-（2- 羥基-4- 甲基苯基）丙-2- 烯-1- 酮，收率為84%。該方法具有合成步驟簡單，成本低，產(chǎn)率高等優(yōu)點，工業(yè)化應用前景良好。