5,6,7-三甲氧基黃酮類化合物的合成方法改進(jìn)*

鄒 陽(yáng)，李 真，陳珊珊，謝志忠，唐國(guó)濤

(南華大學(xué)藥物藥理研究所，腫瘤微環(huán)境響應(yīng)藥物研究湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 衡陽(yáng) 421001)

黃酮類化合物是自然界中廣泛存在的一類天然產(chǎn)物，具有抗癌[1]、抗菌[2]、抗炎[3]、抗病毒[4]、抗氧化[5]、抗過(guò)敏[6]等多種藥理活性。然而，由于天然黃酮的溶解性較差，生物利用度不高，限制了其被廣泛開(kāi)發(fā)利用[7]。因此，在天然黃酮的骨架上進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾，增加其他活性基團(tuán)，是改善天然黃酮生物利用度，發(fā)揮其藥理作用的一個(gè)有效方式。

苯環(huán)三甲氧基是腫瘤血管阻斷劑中微管蛋白抑制劑的一個(gè)重要藥效團(tuán)[8]，作者將苯環(huán)三甲氧基引入到黃酮結(jié)構(gòu)中，合成5,6,7-三甲氧基黃酮骨架，期待該類化合物能更好地作用于腫瘤組織，發(fā)揮其抗腫瘤作用。本文以4’-羥基-5,6,7-三甲氧基黃酮為例探討其合成方法。

現(xiàn)黃酮類化合物的合成路線已被多篇文獻(xiàn)報(bào)道[9-19]，其中查爾酮路線是合成黃酮化合物的經(jīng)典路線。凌新龍等[9]在合成白楊素及其衍生物的過(guò)程中，用6-羥基-2,4-二甲氧基苯乙酮(a)與苯甲醛在氫氧化鈉的乙醇溶液中通過(guò)羥醛縮合反應(yīng)得到查爾酮(b)，在碘催化下得到白楊素(c)。

鄭興[10]以間苯三酚(d)為起始原料，在ZnCl2/HCl作用下進(jìn)行?；磻?yīng)，經(jīng)水解得到氯苯乙酮(e)。與苯甲醛反應(yīng)得到得到目標(biāo)化合物白楊素(c)。

圖1 黃酮化合物傳統(tǒng)合成路線Fig.1 Traditional synthetic route of flavonoids

Mauricio Osorio-olivares等[11]以2,6-二甲氧基-1,4-二羥基苯(f)為原料，與氯乙酰氯發(fā)生傅克反應(yīng)得到二?；衔?g)，通過(guò)成鹽、酯化、閉環(huán)一系列路線，最終得到目標(biāo)黃酮(i)。

通過(guò)以上研究，我們綜合Friedel-Crafts酯化閉環(huán)法[11]與ZnCl2-HCl法兩種方法[10]，提出一種新的改良方案：經(jīng)Friedel-Crafts反應(yīng)得到氯苯乙酮，在NaOH的作用下與對(duì)羥基苯甲醛環(huán)合得到目標(biāo)化合物。通過(guò)實(shí)驗(yàn)將改良路線與查爾酮路線、ZnCl2-HCl法進(jìn)行對(duì)比，探討改良法工業(yè)化生產(chǎn)的可行性。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 儀器與試劑

DF-101S集熱式恒溫加熱磁力攪拌器，鞏義市予華儀器有限公司；RE-52型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，鞏義市予華儀器有限公司；SHB-IIIA循環(huán)水式真空泵，北京市中興儀器有限公司；KQ-250DE型超聲儀，昆山市超聲儀器有限公司；DZ-2AII真空干燥箱，天津市新天光儀器有限公司；X-5數(shù)字式顯微熔點(diǎn)測(cè)試儀，北京泰克儀器有限公司；Bruker AV-400型光譜儀，美國(guó)Bruker公司；ZF-20D暗箱式紫外分析儀，鞏義市予華儀器有限公司；Waters GCT型質(zhì)譜儀，英國(guó)Waters公司。

6-羥基-2,3,4-三甲氧基苯乙酮，樂(lè)研試劑有限公司；3,4,5-三甲氧基苯酚，阿拉丁試劑有限公司；對(duì)羥基苯甲醛，阿拉丁試劑有限公司；碘，國(guó)藥化學(xué)試劑公司；二甲基亞砜，國(guó)藥化學(xué)試劑公司；氯乙腈，阿拉丁試劑有限公司；氯化鋅，國(guó)藥化學(xué)試劑公司；無(wú)水硫酸鈉，國(guó)藥化學(xué)試劑公司；氯乙酰氯，阿拉丁試劑有限公司；其余試劑均為市售分析純。

1.2 合成或制備

1.2.1 查爾酮路線

將6-羥基-2,3,4-三甲氧基苯乙酮(1)(1.13 g，5 mmol)溶于乙醇，加入10% NaOH溶液，調(diào)節(jié)溶液pH=12。冰浴條件下，攪拌并緩慢滴加入含對(duì)羥基苯甲醛(2)(0.61 g，5 mmol)的乙醇溶液6 mL，室溫反應(yīng)24 h。反應(yīng)完成后，加入適量冰水，稀鹽酸調(diào)節(jié)溶液pH至5。用乙酸乙酯萃取有機(jī)層，無(wú)水硫酸鈉除水后減壓旋干反應(yīng)液。柱層析色譜法分離純化(洗脫劑：v(乙酸乙酯):v(石油醚)=1:10)得化合物3。

將3溶于DMSO溶液，加入催化量的碘，100 ℃下回流反應(yīng)2 h。反應(yīng)完成后冷卻到室溫，加入冰水，用乙酸乙酯萃取3次，無(wú)水硫酸鈉除水后減壓旋干反應(yīng)液。使用柱層析色譜法分離純化(洗脫劑：v(乙酸乙酯):v(石油醚)=1:5)得目標(biāo)化合物(6)4’-羥基-5,6,7-三甲氧基黃酮0.51 g。產(chǎn)率為31%(圖2)。

圖2 查爾酮法合成路線Fig.2 Synthetic route of chalcone method

1.2.2 ZnCl2-HCl法

將3,4,5-三甲氧基苯酚(4)(1.36 g，6 mmol)溶于氯仿-無(wú)水乙醚(1:1)，加入氯乙腈(0.75 mL，12 mmol)與無(wú)水氯化鋅(0.16 g，12 mmol)，充分混勻。冰浴條件下通入干燥氯化氫，3 h后將反應(yīng)瓶于4 ℃放置24 h，拿出后通入氯化氫2 h，再于4 ℃放置24 h。反應(yīng)完成后減壓抽濾，得淡黃色沉淀。氯仿-無(wú)水乙醚洗滌沉淀后加適量熱水溶解，水浴回流1 h。4 ℃下靜置過(guò)夜，取出反應(yīng)液，減壓抽濾得化合物(5)6-羥基-2,3,4-三甲氧基氯苯乙酮。5(5 mmol)與對(duì)羥基苯甲醛(0.73 g，6 mmol)溶于95%乙醇溶液的圓底燒瓶中，緩慢向瓶中滴加5 mL 10% NaOH，室溫下反應(yīng)24 h。向反應(yīng)瓶中滴加10% HCl溶液，可見(jiàn)沉淀析出，減壓抽濾得亮黃色沉淀。將沉淀溶于乙醇溶液，緩慢向瓶中滴加蒸餾水，見(jiàn)結(jié)晶析出，靜置抽濾得化合物(6)4’-羥基-5,6,7-三甲氧基黃酮0.10 g，產(chǎn)率為5%(圖3)。

圖3 ZnCl2-HCl法合成路線Fig.3 Synthetic route of ZnCl2-HCl method

1.2.3 改良法

稱取3,4,5-三甲氧基苯酚(4)(1.00 g，5 mmol)溶于二氯甲烷。常溫下加入催化量的無(wú)水氯化鋁、緩慢滴加氯乙酰氯(0.5 mL，6 mmol)與之混勻。40 ℃下回流反應(yīng)1 h，TLC監(jiān)測(cè)反應(yīng)進(jìn)程(展開(kāi)劑二氯甲烷:甲醇=10:1)。取出反應(yīng)瓶降至室溫，加入比例為1:1的濃鹽酸/冰水混合溶液。將反應(yīng)液置于分液漏斗，靜置分層，取有機(jī)層，無(wú)水硫酸鈉除水后，減壓蒸除多余溶劑，柱層析色譜法分離純化(洗脫劑：v(二氯甲烷):v(石油醚)=1:1)得6-羥基-2,3,4-三甲氧基氯苯乙酮(5)。室溫條件下，化合物5與對(duì)羥基苯甲醛(0.61 g，5 mmol)在乙醇溶液中經(jīng)堿催化反應(yīng)24 h(pH=11)。反應(yīng)完成后，加入10% HCl溶液調(diào)節(jié)溶液pH至中性，見(jiàn)亮黃色沉淀析出。靜置抽濾后得目標(biāo)化合物(6)4’-羥基-5,6,7-三甲氧基黃酮1.00 g，產(chǎn)率為61%(圖4)。

圖4 改良法合成路線Fig.4 Improved synthetic route

2 結(jié)果與討論

2.1 反應(yīng)時(shí)間對(duì)中間體化合物5收率的影響

運(yùn)用改良法合成目標(biāo)黃酮化合物的過(guò)程中，通過(guò)控制傅克反應(yīng)加熱時(shí)間考察了在不同時(shí)長(zhǎng)下中間體化合物5的收率變化。

在裝有二氯甲烷的圓底燒瓶中分別加入1.00 g化合物4、催化量的無(wú)水氯化鋁，0.5 mL氯乙酰氯。40 ℃下分別加熱回流反應(yīng)0.5 h，0.75 h，1 h，1.25 h，后處理同1.2.3。化合物5的收率如表1所示。

表1 不同反應(yīng)時(shí)間下中間體化合物5的收率Table 1 The yield of intermediate compound 5 under different reaction times

由表1可知，隨反應(yīng)時(shí)間的增加，中間體化合物5的收率呈現(xiàn)出先增后降的趨勢(shì)。在反應(yīng)1 h時(shí)，化合物5的收率最高(78.2%)。前1 h由于原料反應(yīng)不充分導(dǎo)致收率不高，1 h后副產(chǎn)物增加導(dǎo)致收率降低，因此最佳反應(yīng)時(shí)長(zhǎng)為1 h。

2.2 結(jié)構(gòu)表征

4’-羥基-5,6,7-三甲氧基黃酮(6)：金黃色粉末，產(chǎn)率為61%(改良法)。 Mp:194～195 ℃.1H NMR (400 MHz, CDCl3)δ7.78 (d,J=8.4 Hz, 2H), 6.88 (d,J=8.5 Hz, 2H), 6.73 (s, 1H), 6.53 (s, 1H), 5.11 (s, 1H), 4.24 (s, 3H), 3.96 (s, 3H), 3.81 (s, 3H).13C NMR (101 MHz, CDCl3)δ181.26 (s), 163.89 (s), 161.79 (s), 158.01 (s), 151.50 (s), 146.44 (s), 136.51 (s), 133.41 (s), 124.71 (s), 116.17 (s), 112.64 (s), 107.34 (s), 90.59 (s), 77.37 (s), 76.73 (s), 62.29 (s), 61.69 (s), 56.67 (s). MS (ESI)m/z: 329.1 (C18H16O, [M+H+])。

2.3 討 論

黃酮類化合物因其廣泛的藥理活性一直被研究關(guān)注，其中抗腫瘤為黃酮化合物的一個(gè)重要藥理作用。本文將作用于腫瘤微管蛋白的苯環(huán)三甲氧基引入到黃酮骨架中，選取兩種傳統(tǒng)方案和本文提出的改良新方案，以4’-羥基-5,6,7-三甲氧基黃酮為例探討三甲氧基類黃酮的合成方法。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，查爾酮路線中得到的查爾酮中間體為順?lè)串悩?gòu)，其分離困難導(dǎo)致最終產(chǎn)率降低，約為31%；ZnCl2-HCl法中通氯化氫的方法不適用于工業(yè)化放大生產(chǎn)，整個(gè)過(guò)程操作繁瑣、反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)導(dǎo)致產(chǎn)率大大降低，最終產(chǎn)率僅為5%。以上合成方法都面臨著產(chǎn)率低、合成路線復(fù)雜、后處理難等問(wèn)題。本文提出的改良法調(diào)整了反應(yīng)條件使反應(yīng)周期縮短，簡(jiǎn)化了后處理，最終產(chǎn)率提高至61%。

3 結(jié) 論

與傳統(tǒng)黃酮化合物的合成方法相比，本文提出的改良新方案簡(jiǎn)化了合成路線，縮短了反應(yīng)時(shí)間，總產(chǎn)率大幅度提高至61%。該法具有簡(jiǎn)便、高效、環(huán)保等特點(diǎn)，有望使黃酮化合物大批量工業(yè)化生產(chǎn)得以實(shí)現(xiàn)。