嘧啶酮-肉桂酸雜合體的合成及其抗氧化活性研究*

李 靜，寧衛(wèi)紅，路東亮,?，謝永榮，李 琰

(1.贛南師范大學(xué) a.化學(xué)化工學(xué)院;b.江西省高等學(xué)校功能材料化學(xué)重點實驗室，江西 贛州 341000; 2. 紹興文理學(xué)院，浙江 紹興 312000)

嘧啶酮(圖1，a)及其衍生物由于具有抗炎、抗病毒、降血壓和血糖、止痛、癌癥預(yù)防和抗人類免疫缺陷病毒(HIV)等廣泛的生理和藥理活性[1]，在醫(yī)藥領(lǐng)域中發(fā)揮著重要作用.目前應(yīng)用于臨床的很多止痛劑和抗炎劑都含有嘧啶酮骨架[2].多酚類化合物(如肉桂酸，圖1，b)由于其含有多個酚羥基，具有清除機體自由基、保護機體免受自由基損害等生理功效[3]，能夠避免因自由基誘發(fā)而導(dǎo)致的生物大分子損傷，在抗氧化[4]、抗腫瘤、抑菌[5]、抗動脈硬化、預(yù)防心血管疾病、減緩骨質(zhì)疏松、抑制高血壓等方面均表現(xiàn)出良好的生理活性[6-7]，但多酚類化合物的體內(nèi)利用度低嚴重制約了其藥用開發(fā)價值.

圖1 化學(xué)結(jié)構(gòu)式

為了得到更好的藥理作用和滿足藥物分子庫的結(jié)構(gòu)多樣性，以及研發(fā)的經(jīng)濟性，雜合體化合物的設(shè)計和合成受到越來越廣泛的關(guān)注[8].雜合體化合物的結(jié)構(gòu)設(shè)計是指拼合或連接兩個或多個具有生物活性的分子骨架，也可將兩個多個分子骨架進行雜合，再對雜合骨架進行合理的取代基修飾.通過改變這些雜合體化合物的結(jié)構(gòu)來尋找最有益的活性結(jié)構(gòu)并將其進一步優(yōu)化，并研究其構(gòu)效關(guān)系，最終得到比擁有單獨母體分子具有更強藥理作用的具有兩個藥效團的雜合體分子[9].

本文通過Biginelli縮合反應(yīng)將肉桂酸骨架引入到嘧啶酮環(huán)的C-5位上，肉桂酸骨架上具有Michael加成受體單元，有研究表明，Michael加成受體單元在藥物的癌癥預(yù)防和治療方面有著重要的研究前景[10].含有Michael加成受體的分子能夠改變細胞內(nèi)活性氧(ROS)水平，從而調(diào)控細胞的氧化還原狀態(tài).本文以嘧啶酮-肉桂酸雜合體為骨架進行結(jié)構(gòu)修飾合成了4種具有不同取代基的化合物，并通過體外實驗初步研究了其抗氧化活性.

1 實驗部分

1.1 主要儀器與試劑

核磁共振儀(AM-400, 德國布魯克AXS公司)；紅外光譜儀(360FT, 美國Nicolet公司)；旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(RE-52AA, 上海亞榮生化儀器廠)；紫外/可見光譜儀(TU-1901, 北京普析通用有限公司)；超聲波清洗器(KQ5200E, 昆山市超聲儀器有限公司)；電子天平(CP114, 常州有限公司).

苯甲醛、硼酸三丁酯、乙酰丙酮、三氧化二硼等原料均購于阿拉丁；1,1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基( DPPH·) 購于Sigma-Aldrich；二蒸水；甲醇(色譜純)；二甲亞砜(DMSO，分析純).

1.2 合成實驗

1.2.1 原料3的合成[11]

稱取3,4-二羥基苯甲醛1 g(7.24 mmol)于100 mL三頸燒瓶中，加入磁力攪拌子和1,4-二氧六環(huán)10 mL和硼酸三丁酯0.3 mL(1.11 mmol)，在358 K下攪拌回流30 min，然后加入乙酰丙酮4.44 mL(43.3 mmol)，三氧化二硼1.5 g(21.5 mmol)，在358 K下繼續(xù)攪拌回流8 h，緩慢加入六氫吡啶0.36 mL(3.62 mmol)，加熱至373 K攪拌回流4 h,TLC點板跟蹤反應(yīng)，將反應(yīng)體系溫度降至323 K，加入1.5 M鹽酸10 mL,攪拌30 min，冷卻至室溫，用乙酸乙酯萃取三次，合并有機層，有機層用飽和食鹽水洗滌，加入無水硫酸鎂，密封干燥，減壓旋蒸至少量液體，加入柱層析硅膠至粉末狀，柱層析純化(乙酸乙酯 :正己烷=1:2)，用乙醇和水重結(jié)晶得到黃色固體.產(chǎn)率65%.核磁數(shù)據(jù)：1H-NMR(400 MHz, d-DMSO):2.10(s,3H),5.85(s,1H),6.46(d,1H,J=15.6 Hz),6.75(d,1H,J=7.6 Hz),6.98(dd,1H,J=8.0,1.6 Hz),7.06(d,1H,J=2.4 Hz),7.42(d,1H,J=16.0 Hz).

圖2 原料3及藥物分子6 的合成路線

1.2.2 雜合藥物分子6的合成

將合成原料3(0.2 mmol)，不同取代基的苯甲醛(0.24 mmol)，尿素(0.2 mmol)及催化劑(10% mol).加于15 mL試管中，加入磁力攪拌子和1 mL乙醇，室溫下攪拌30 min，363 K下反應(yīng)12 h或18 h，TLC跟蹤反應(yīng).反應(yīng)結(jié)束后，冷卻至室溫，加入乙醇溶解，過濾除去不溶物，濾液減壓旋蒸至少量液體，薄層層析分離(乙酸乙酯:正己烷=3:1)，用乙醇和水重結(jié)晶得黃色固體.

1.3 DPPH自由基的清除活性

2 結(jié)果與討論

圖3 合成的新型藥物分子圖

2.1 合成反應(yīng)的討論

2.1.1 新的藥物分子(圖3)

2.1.2 條件優(yōu)化

在反應(yīng)時間為12 h，溶劑為乙醇，反應(yīng)溫度為363 K，催化劑為氨基磺酸的條件下，可以得到較高產(chǎn)率的6a(70% yield)和6b(65% yield).而對于吸電子基取代的苯甲醛(6c和6d)而言，在相同條件下產(chǎn)率并不高，分別為11%和10%.延長反應(yīng)時間或提高反應(yīng)溫度對產(chǎn)率影響不大.如果改變催化劑為三水合硝酸銅，其他條件不變，產(chǎn)率有明顯提高(6c和6d的產(chǎn)率為45%和47%).催化劑為三水合硝酸銅，提高反應(yīng)溫度對產(chǎn)率影響比較小，延長反應(yīng)時間(18 h)產(chǎn)率提高，再延長時間(21 h)產(chǎn)率基本不變.

2.1.3 結(jié)構(gòu)表征

(E)-5-(3-(3,4-dihydroxyphenyl)acryloyl)-4-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-6-methyl-3,4-dihydropyrimidin-2(1H)-one(6a)1H-NMR (400 MHz,d-DMSO)δ:2.38(s,3H),3.78(s,3H),5.56(s,1H),6.76(d,2H,J=4.0 Hz), 6.91(d,3H),6.96(s,3H),7.10(d,2H),7.35(d,1H,J=16.0 Hz),8.15(s,1H),8.31(s,1H),8.48(s,1H);13C-NMR(100 MHz,d-DMSO)δ:18.4,55.9,56.1,111.2,112.4,115.0,115.6,115.8,116.0,118.9,120.0,122.3,128.0,135.3,141.5,142.9,145.9,146.9,148.1,148.3,175.6,189.0.

(E)-3-(3,4-dihydroxyphenyl)-1-(4-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-6-methyl-2-thioxo-1,2,3,4-tetrahydropyrimidin-5-yl)prop-2-en-1-one(6b)1H-NMR(400 MHz,d-DMSO)δ:2.27(s,3H),3.71(s,3H),5.34(s,1H),6.64(dd,1H,J=4 Hz),6.72(m,2H),6.87(m,2H),6.93(d,1H,J=16Hz),7.01(s,1H),7.24(d,1H,J=16 Hz),9.12(d,2H),9.61(d,2H),10.16(s,1H);13C-NMR(100 MHz,d-DMSO)δ:18.6,54.2,55.7,110.0,111.3,114.8,115.5,115.8,118.8,121.3,122.6,126.5,135.7,141.1,145.6,146.0,146.1,147.5,148.0,152.2,187.7.

(E)-5-(3-(3,4-dihydroxyphenyl)acryloyl)-6-methyl-4-(4-(trifluoromethyl)phenyl)-3,4-dihydropyrimidin-2(1H)-one(6c)1H-NMR(400 MHz,d-DMSO)δ:2.28(s,3H),5.51(s,1H),6.75(d,1H),7.03(m,3H),7.23(d,1H,J=15.2Hz),7.50(d,2H,J=7.6Hz),7.71(d,2H,J=7.6Hz),7.92(d,2H,J=16.4Hz),8.13(s,1H),9.24(s,1H);13C-NMR(100 MHz,d-DMSO)δ:18.8,53.8,109.9,114.9,115.7,121.3,122.6,125.4,126.3,127.1,141.5,145.5,146.8,149.0,152.1,187.4;IR(KBr)ν:3 422.09(O-H),2 923.37(saturatedC-H),1 694.25(C=O),1 685.58(C=O),1 654.94,1 637.22,1 594.55,1 560.91(phenylring),1 543.20,1 523.84,1 509.58,1 458.75,1 236.44(CF3),1 117.88,671.96.

(E)-3-(3,4-dihydroxyphenyl)-1-(6-methyl-2-thioxo-4-(4-(trifluoromethyl)phenyl)-1,2,3,4-tetrahydropyrimidin-5-yl)prop-2-en-1-one(6d)1H-NMR(400 MHz,CD3OD)δ:2.32(s,3H),5.39(s,1H),6.71(s,1H),6.85(m,1H),6.95(s,1H),7.02(s,1H),7.39(d,1H,J=15.6Hz),7.81(s,1H),8.22(s,1H);13C-NMR(100 MHz,CD3OD)δ:19.2,31.5,57.7,114.1,115.9,116.4,117.4,120.3,124.2,127.2,129.1,132.1,136.8,143.3,146.2,147.3,147.6,150.6,176.5,186.5,193.0.

圖4 DPPH·自由基

2.2 藥物分子的抗氧化活性

作為脂質(zhì)自由基模型的1,1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基DPPH·圖4是一種穩(wěn)定的自由基，其甲醇溶液在517 nm下有特征吸收，通過檢測DPPH· 的光譜衰減情況我們可以評價化合物的氫轉(zhuǎn)移能力，即抗氧化活性[12].EC50值是光譜衰減50%時化合物的濃度，EC50值越小，化合物的氫轉(zhuǎn)移能力越強，其抗氧化活性越好.

表1 藥物分子6a-d清除DPPH自由基活性(EC50值)

由表1可知：4個藥物分子都具有優(yōu)異的抗氧化活性.相對于常見的天然抗氧化劑姜黃素(15.9 μm)，本文合成的新藥物分子的抗氧化活性都有顯著提高，其中化合物6a的抗氧化活性是姜黃素的3.5倍.C環(huán)上是供電子基時，6a的抗氧化活性稍優(yōu)于6b，說明嘧啶酮和嘧啶硫酮結(jié)構(gòu)對化合物的抗氧化活性影響不大； 6d的抗氧化活性是6c的1.3倍，表明C環(huán)上是吸電子基時，B環(huán)上取代基的改變對化合物的抗氧化活性影響較大；對比6a和6c的EC50值發(fā)現(xiàn)：C環(huán)上取代基是供電子基時的抗氧化活性大于C環(huán)上取代基是吸電子基時的抗氧化活性.

3 總結(jié)

本文合成了4個新的嘧啶酮-肉桂酸雜合體藥物分子，通過反應(yīng)條件優(yōu)化，得出最優(yōu)的反應(yīng)條件：以氨基磺酸(6a和6b)或三水合硝酸銅(6c和6d)為催化劑，乙醇為溶劑，363 K分別反應(yīng)12 h或18 h.通過DPPH自由基清除實驗，研究了該類藥物分子的抗氧化活性，對比天然抗氧化劑姜黃素，合成的新化合物具有優(yōu)異的抗氧化活性.結(jié)果表明，利用雜合理念設(shè)計雜合體藥物分子具有好的研究價值.