6-羥基染料木素和6,8-二羥基染料木素的簡便合成

邵 瑾, 楊 穎, 何 蕾, 馬慧萍, 賈正平, 景臨林*

(1. 蘭州大學 藥學院，甘肅 蘭州 730000； 2. 聯(lián)勤保障部隊第九四〇醫(yī)院 藥劑科，甘肅 蘭州 730050)

異黃酮是一大類天然產(chǎn)物，廣泛存在于豆科(Leguminosae)植物中[1]。據(jù)報道，異黃酮類化合物具有降血糖[2]，抗氧化[3]，抗腫瘤[4-5]，抗炎[6]，保護心血管[7]等多種生物學特性，在預防和治療常見疾病方面起著重要作用。染料木素是大豆中最豐富的異黃酮，已有研究發(fā)現(xiàn)其對糖尿病[8]，癌癥治療[9]，認知功能[10],心血管[11]和骨骼健康[12]具有潛在的益處。

異黃酮分子結構中的酚羥基是主要活性基團，增加酚羥基的數(shù)量能夠提高其抗氧化活性。6-羥基染料木素(6-hydroxygenistein,2b)和6,8-二羥基染料木素(6,8-dihydroxygenistein,3b)(Scheme 1)是結構上相似的多羥基異黃酮，它們之間的差異是羥基的數(shù)量，有學者[13]已經(jīng)報道了2b的合成路線。因多羥基異黃酮在自然界的含量并不豐富，提取分離相對較難，并且當前對異黃酮結構的羥基化修飾較少。因此，采用化學合成的方法制備更簡便和生物活性更強的多羥基異黃酮是十分重要的。

在前期研究[14]的基礎上，以價廉易得的鷹嘴豆芽素A為原料，首先通過溴代反應得到6,8-二溴鷹嘴豆芽素A(1)，再通過甲氧基化反應一次得到了6-甲氧基鷹嘴豆芽素A(2a)和6,8-二甲氧基鷹嘴豆芽素A(3a)，最后去甲基化反應得到了6-羥基染料木素(2b)和6,8-二羥基染料木素(3b)，其結構經(jīng)1H NMR,13C NMR, IR和HR-MS(ESI)表征。

Scheme 1

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

X-4B型顯微熔點儀；Avance III HD 400 型核磁共振儀(CDCl3或DMSO-d6為溶劑，TMS為內(nèi)標)；ALPHA型紅外光譜儀(KBr壓片)；Bruker micrOTOF-QⅡ型質(zhì)譜儀。

鷹嘴豆芽素A(含量>98%，陜西慈緣生物技術有限公司)；其余所用試劑均為分析純。

1.2 合成

(1)1的合成

將鷹嘴豆芽素A 2.82 g(10 mmol)溶于DMF(50 mL)，攪拌下加入NBS 3.92 g(22 mmol)，室溫反應1 h(TLC檢測)。加入200 mL鹽酸(2 mol/L)淬滅反應，過濾，濾餅用水洗至中性，干燥得淡黃色固體1，產(chǎn)率85%, m.p.234.7～235.6 ℃;1H NMR(DMSO-d6, 400 MHz)δ: 8.62(s, 1H, 7-OH), 7.96(s, 1H, 2-H), 7.53～7.51(d,J= 8.8 Hz, 2H, 2′,6′-H), 7.02～7.00(d,J=8.8 Hz, 2H, 3′, 5′-H), 3.79(s, 3H, OCH3);13C NMR(DMSO-d6, 101 MHz)δ: 180.33(C4), 162.76(C5), 159.85(C7), 157.96(C4′), 155.43(C9), 153.00(C2), 130.69(C2′, C6′), 122.69(C1′), 122.63(C3), 114.23(C3′, C5′), 106.12(C10), 95.01(C6), 88.42(C8), 55.66(OCH3); IRv: 3447, 2925, 2843, 1645, 1614, 1584, 1517, 1374, 1281, 1261, 1178, 1028, 825, 689 cm-1; HR-MS(ESI)m/z: Calcd for C16H11O5Br2{[M+H]+}440.8968, found 440.8956。

(2)2a和3a的合成

將CuBr 0.7 g(5 mmol)溶于DMF(15 mL)，室溫攪拌 30 min后，加入25%甲醇鈉/甲醇溶液(50 mL)，繼續(xù)攪拌1 h得亮藍色懸浮液。將11.80 g(5 mmol)溶解于DMF(25 mL)，升溫至120 ℃后將上述亮藍色懸浮液加至反應體系中，回流4 h(TLC檢測)。冷卻至室溫，傾至2 mol/L鹽酸(500 mL)中，減壓除去溶劑，水相用乙酸乙酯(3×50 mL)萃取，合并有機相，用50 mL飽和NaCl洗滌一次，無水Na2SO4干燥，過濾，減壓濃縮，剩余物經(jīng)硅膠柱層析[洗脫劑：V(石油醚)/V(乙酸乙酯)=3/1]純化得2a和3a。

2a: 白色固體，收率21%, m.p.189.8～190.4 ℃[15];1H NMR(CDCl3, 400 MHz)δ: 13.13(s, 1H, 5-OH), 7.86(s, 1H, 2-H), 7.46～7.44(d,J=8.6 Hz, 2H, 2′, 6′-H), 6.99～6.97(d,J=8.6 Hz, 2H, 3′, 5′-H), 6.56(s, 1H, 8-H), 4.03(s, 3H, OCH3), 3.84(s, 3H, OCH3);13C NMR (CDCl3, 101 MHz)δ: 181.37(C4), 159.80(C4′), 155.16(C6), 153.47(C2), 152.84(C5), 152.63(C9), 130.37(C6), 130.15(C2′, C6′), 123.10(C1′), 122.90(C3), 114.13(C3′, C5′), 106.47(C10), 93.18(C8), 60.89(OCH3), 55.38(OCH3). IRv: 3450, 2959, 2834, 1659, 1623, 1575, 1514, 1459, 1371, 1231, 1153, 1069, 812 cm-1; HR-MS(ESI)m/z: 314.1{[M+H]+}。

3a: 白色固體，收率42%, m.p.164.3～165.0 ℃ ;1H NMR(CDCl3, 400 MHz)δ: 12.81(s, 1H, 5-OH), 7.94(s, 1H, 2-H), 7.46～7.44(d,J=8.8 Hz, 2H, 2′, 6′-H), 6.99～6.97(d,J=8.8 Hz, 2H, 3′, 5′-H), 4.03(s, 3H, OCH3), 3.97(s, 3H, OCH3), 3.84(s, 3H, OCH3);13C NMR(CDCl3, 101 MHz)δ: 181.39(C4), 162.24(C4′), 159.86(C2), 152.58(C7), 148.86(C5), 146.17(C9), 130.76(C6), 130.19(C2′, C6′), 126.99(C8), 123.24(C1′), 122.75(C3), 114.14(C3′, C5′), 105.30(C10), 61.87(OCH3), 61.04(OCH3), 55.38(OCH3); IRv: 3373, 2939, 2836, 1655, 1606, 1579, 1512, 1456, 1381, 1296, 1176, 1077, 1031, 834 cm-1; HR-MS(ESI)m/z: Calcd for C18H16O7{[M+H]+}345.0969, found 345.0973。

(3)2b和3b的合成

將化合物2a313 mg(1 mmol)溶于無水CH2Cl2(10 mL)，冷卻至-15℃，緩慢滴加2 mL BBr3/CH2Cl2(1 mol/L)溶液，室溫下反應過夜(TLC檢測)。冷卻至0 ℃，加入10 mL水淬滅反應，減壓除去溶劑后有沉淀析出，過濾，干燥得2b，用類似方法合成3b。

2b： 淡黃色粉末固體，收率92%, m.p.267.4～277.1 ℃[16];1H NMR(DMSO-d6, 400 MHz)δ: 12.81(s, 1H, 5-OH), 10.52(s, 1H, 4′-OH), 9.57(s, 1H, 7-OH), 8.30(s, 1H, 2-H), 7.40～7.38(d,J=8.6 Hz, 2H, 2′, 6′-H), 6.84～6.82(d,J=8.6 Hz, 2H, 3′, 5′-H), 6.50(s, 1H, 8-H);13C NMR(DMSO-d6, 101 MHz)δ: 180.81(C4), 157.75(C4′), 154.31(C2), 154.01(C7), 150.50(C9), 147.85(C5), 130.64(C2′, C6′), 129.67(C6), 121.99(C1′), 121.99(C3), 115.49(C3′, C5′), 105.21(C10), 93.95(C8); IRv: 3397, 1663, 1616, 1579, 1518, 1474, 1370, 1280, 1234, 1056, 827 cm-1; HR-MS(ESI)m/z: MS(ESI)m/z: 286.1{[M+H]+}。

3b： 橘紅色粉末固體，收率93%, m.p.310.7～311.3 ℃;1H NMR(DMSO-d6, 400 MHz)δ: 12.32(s, 1H, 5-OH), 9.96(s, 1H, 4′-OH), 9.56(s, 1H, 7-OH), 8.87(s, 1H, 8-OH), 8.35(s, 1H, 2-H), 7.41～7.39(d,J=8.6 Hz, 2H, 2′, 6′-H), 6.84～6.82(d,J=8.0 Hz, 2H, 3′, 5′-H);13C NMR(DMSO-d6, 101 MHz)δ: 181.16(C4), 157.69(C4′), 154.18(C2), 143.96(C9), 140.46(C5), 139.83(C7), 130.70(C2′, C6′), 129.87(C8), 125.73(C6), 122.21(C1′), 121.65(C3), 115.47(C3′, C5′), 103.98(C10); IRv: 3411, 3243, 1664, 1615, 1572, 1518, 1479, 1379, 1290, 1251, 1069, 824 cm-1; HR-MS(ESI)m/z: Calcd for C18H16O7{[M+Na]+}325.0319, found 325.0303。

2 結果與討論

2.1 FT-IR

化合物1的IR譜圖中，3447 cm-1為典型羥基吸收峰，峰形相對于母體較尖銳；2925 cm-1和2843 cm-1處為甲基的伸縮振動峰；1645 cm-1為異黃酮結構中C=O的特征吸收峰；1400～1600 cm-1為苯環(huán)骨架振動吸收峰；1260 cm-1和1030 cm-1處為強C—O吸收峰；689 cm-1處出現(xiàn)吸收峰，說明有溴原子的引入。當其轉(zhuǎn)變?yōu)榛衔?a時，其680 cm-1處吸收峰消失，說明溴原子脫落。當化合物1轉(zhuǎn)變?yōu)榛衔?b時，2920 cm-1和2840 cm-1吸收峰消失，表明分子結構中不存在甲基，去甲基化反應完全。

2.2 1H NMR

化合物1的1H NMR譜中，低場區(qū)給出一個典型的異黃酮C-7位羥基質(zhì)子信號δ8.62，一個典型的異黃酮C-2位烯氫質(zhì)子信號δ7.96，兩組1,4取代的苯環(huán)氫信號δ7.50(d,J=8.8 Hz, 2H),δ7.00(d,J=8.8 Hz, 2H)，一個甲基信號δ3.79，結合以上信息可推測該化合物為6位和8位被取代的異黃酮類化合物，與化合物1分子結構吻合。當化合物1轉(zhuǎn)變?yōu)?a時，1H NMR譜中出現(xiàn)了一個C-8位氫質(zhì)子信號δ6.56， 兩個甲基信號，說明與1相比，化合物2a中C-6位有一個甲氧基；而當化合物1轉(zhuǎn)變?yōu)?a時，1H NMR譜中出現(xiàn)了3個甲基信號單峰，說明與1相比，化合物3a中C-6位和C-8位處各有一個甲氧基。當2a轉(zhuǎn)換為2b時，在1H NMR譜中δ4.0附近的兩個甲氧基質(zhì)子信號消失，并且在δ12.81和10.52處各出現(xiàn)一個羥基質(zhì)子信號的單峰；同理當3a轉(zhuǎn)換為3b時，在1H NMR譜中，δ4.0附近的3個甲氧基質(zhì)子信號消失，并且在δ12.81, 10.52和8.87處各出現(xiàn)一個羥基質(zhì)子信號單峰，表明分子結構中沒有甲基。

2.3 溴代反應

在常溫條件下以DMF為溶劑，NBS為溴代試劑對鷹嘴豆芽素A進行溴代反應，結果表明： 此反應在均相體系中進行，條件溫和，產(chǎn)率較高。

2.4 溴代異黃酮的甲氧基化反應

溴代異黃酮的甲氧基化反應是合成路線的關鍵步驟，該反應在無水DMF-CH3ONa/CH3OH-溴化亞酮體系中進行，反應溫度為120 ℃，以較高產(chǎn)率得到了化合物2a和3a。在實驗中發(fā)現(xiàn)，化合物1上C8位的溴原子出現(xiàn)了脫落，生成了2a，其可能的原因是C8位上形成的銅離子與溴原子的中間體不穩(wěn)定，從而甲氧基未能進攻。

2.5 去甲基化反應

使用BBr3/CH2Cl2溶液，在-15 ℃條件下將化合物2a和3a中的甲氧基去甲基化，具有產(chǎn)率高和后處理簡單等優(yōu)點。

以價廉、易得的鷹嘴豆芽素A為原料，經(jīng)過溴代、甲氧基化和去甲基化3步反應得到了6-羥基染料木素和6,8-二羥基染料木素。該合成方法操作簡單，反應條件溫和，且產(chǎn)率較高。