鷹嘴豆芽素色烯類拼接衍生物的合成及其抗白血病活性

陳 琪, 周 韋, 周豪杰, 田民義, 劉雄利, 鄧國(guó)棟

(貴州大學(xué) 西南藥食兩用資源開(kāi)發(fā)利用技術(shù)國(guó)家地方聯(lián)合工程研究中心，貴州 貴陽(yáng) 550025)

根據(jù)新藥設(shè)計(jì)中的生物活性骨架多樣化構(gòu)建原理[1-4]，把具有生物活性多個(gè)骨架拼接到一個(gè)潛在生物活性的骨架, 合成多藥效團(tuán)分子，在新藥研究中是極其重要的研究領(lǐng)域。一是鷹嘴豆芽素 A(Biochanin A, BCA)是一種天然可食用的異黃酮，廣泛存在大豆、苜蓿芽、花生、鷹嘴豆胚芽部分和紅車軸草等豆科植物中, 其化學(xué)結(jié)構(gòu)與 17β-雌激素相似，具有廣泛的抗腫瘤作用[5]；二是色烯骨架也廣泛存在天然產(chǎn)物和合成藥物分子中[6-11]，吸引了許多藥物化學(xué)和有機(jī)合成團(tuán)隊(duì)的廣泛關(guān)注；因此，將色烯骨架拼接到鷹嘴豆芽素A骨架上，合成一系列具備潛在生物活性的鷹嘴豆芽素色烯類拼接衍生物，可以為生物活性篩選提供化合物基礎(chǔ)，對(duì)制藥行業(yè)具有重要的適用價(jià)值。但目前，尚無(wú)合成鷹嘴豆芽素色烯類拼接衍生物的報(bào)道。

Scheme 1

以鷹嘴豆芽素與丙二腈芳基烯烴2，在催化劑Ca(OH)2催化下，甲醇中回流發(fā)生Michael加成環(huán)化反應(yīng)，獲得了9個(gè)新穎的鷹嘴豆芽素色烯類拼接衍生物3a～3i，產(chǎn)率78%～85%, 其結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR,13C NMR和HR-MS(ESI-TOF)表征。采用MTT法研究了3a～3i對(duì)人白血病細(xì)胞(K562)的體外抗腫瘤活性。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

WRS-1B型數(shù)字熔點(diǎn)儀；Bruker-400 MHz型核磁共振儀(DMSO-d6為溶劑，TMS為內(nèi)標(biāo)); MicroTMQ-TOF型高分辨質(zhì)譜儀。

所用試劑均為分析純。

1.2 3a～3i的合成(以3a為例)

在反應(yīng)管中依次加入丙二腈芳基烯烴(1.0 mmol)， Ca(OH)259.2 mg(0.8 mmol) 和5.0 mL 甲醇，然后加入鷹嘴豆芽素(0.5 mmol), 回流反應(yīng)8 h, 減壓除去溶劑，殘余物經(jīng)硅膠柱層析 [洗脫劑：V(石油醚)/V(乙酸乙酯)=3/1] 純化得黃色固體3a187.6 mg。

用類似的方法合成3b～3i。

3a: 淡黃色固體,產(chǎn)率83%, m.p.>300 ℃;1H NMRδ: 2.24(s, 3H), 3.78(s, 3H), 4.64(s, 1H), 6.82(s, 1H), 6.98～7.13(m, 8H), 7.47(d,J=8.4 Hz, 2H), 8.47(s, 1H), 13.33(brs, 1H);13C NMRδ: 21.1, 36.0, 55.6, 57.9, 94.9, 107.9, 114.2, 120.5, 122.7, 122.9, 127.5, 129.5, 130.6, 136.3, 142.2, 154.1, 155.7, 158.7, 159.8, 159.9, 181.1; HR-MS(ESI-TOF)m/z: Calcd for C27H20N2O5Na{[M+Na]+} 475.1264, found 475.1262。

3b: 淡黃色固體,產(chǎn)率79%, m.p.>300 ℃;1H NMRδ: 3.70(s, 3H), 3.78(s, 3H), 4.92(s, 1H), 6.81(s, 1H), 6.83～6.87(m, 1H), 6.96～7.00(m, 6H), 7.17～7.21(m, 1H), 7.46(d,J=8.8 Hz, 2H), 8.48(s, 1H), 13.20(brs, 1H);13C NMRδ: 32.0, 55.7, 56.1, 56.5, 94.4, 107.3, 107.7, 112.3, 114.2, 120.6, 120.9, 122.7, 123.0, 128.5, 129.4, 130.7, 132.5, 155.0, 155.7, 157.4, 158.5, 159.7, 160.3, 181.1; HR-MS(ESI-TOF)m/z: Calcd for C27H20N2O6Na{[M+Na]+} 491.1214, found 491.1213。

3c: 淡黃色固體,產(chǎn)率86%, m.p.>300 ℃;1H NMRδ: 3.63(s, 3H), 3.65(s, 3H), 3.78(s, 3H), 4.86(s, 1H), 6.52(s, 1H), 6.75～6.81(m, 2H), 6.90(d,J=8.8 Hz, 1H), 6.97～7.01(m, 4H), 7.47(d,J=8.8 Hz, 2H), 8.48(s, 1H), 13.22(brs, 1H);13C NMRδ: 32.2, 55.6, 55.7, 56.4, 56.8, 94.4, 107.1, 107.7, 112.0, 113.5, 114.2, 116.0, 120.5, 122.7, 123.0, 130.6, 133.8, 151.6, 153.4, 154.9, 155.7, 158.6, 159.7, 160.3, 181.1; HR-MS(ESI-TOF)m/z: Calcd for C28H22N2O7Na{[M+Na]+} 521.1319, found 521.1324。

3d: 淡黃色固體,產(chǎn)率78%, m.p.>300 ℃;1H NMRδ: 3.64(s, 3H), 3.65(s, 3H), 3.78(s, 3H), 4.86(s, 1H), 6.52(s, 1H), 6.75～6.80(m, 2H), 6.89(d,J=8.8Hz, 1H), 6.98～7.01(m, 4H), 7.47(d,J=8.4 Hz, 2H), 8.47(s, 1H), 13.22(brs, 1H);13C NMRδ: 32.2, 55.6, 55.7, 56.4, 56.8, 94.4, 107.1, 107.7, 112.0, 113.5, 114.2, 116.0, 120.5, 122.7, 123.0, 130.6, 133.8, 151.6, 153.4, 154.9, 155.7, 158.6, 159.7, 160.3, 181.1; HR-MS(ESI-TOF)m/z: Calcd for C28H22N2O7Na{[M+Na]+} 521.1319, found 521.1316。

3e: 淡黃色固體,產(chǎn)率81%, m.p.>300 ℃;1H NMRδ: 3.77(s, 3H), 4.70(s, 1H), 6.80(s, 1H), 6.98(d,J=8.0 Hz, 2H), 7.11～7.20(m, 6H), 7.46(d,J=8.0Hz, 2H), 8.46(s, 1H), 13.35(br s, 1H);13C NMRδ: 35.7, 55.6, 57.6, 95.0, 107.5, 107.9, 114.2, 115.6(d,JCF=21.2 Hz), 120.3, 122.7(d,JCF=9.0 Hz), 129.5(d,JCF=8.1 Hz), 130.6, 141.3, 154.0, 155.8, 158.8, 159.8, 159.9, 161.4(d,JCF=241.3 Hz), 181.1; HR-MS(ESI-TOF)m/z: Calcd for C26H17N2O5FNa{[M+Na]+} 479.1014, found 479.1017。

3f: 淡黃色固體,產(chǎn)率80%, m.p.265.1～265.5 ℃;1H NMRδ: 3.78(s, 3H), 5.16(s, 1H), 6.82(s, 1H), 6.99(d,J=8.4Hz, 2H), 7.11～7.15(m, 3H), 7.21～7.28(m, 2H), 7.39(d,J=7.6 Hz, 1H), 7.46(d,J=8.4 Hz, 2H), 8.48(s, 1H), 13.27(br s, 1H);13C NMRδ: 34.0, 55.6, 56.2, 94.7, 106.4, 107.8, 114.2, 119.9, 122.8, 122.9, 128.0, 128.9, 130.0, 130.6, 131.0, 132.5, 141.9, 154.4, 155.8, 156.0, 159.0, 159.8, 181.0; HR-MS(ESI-TOF)m/z: Calcd for C26H17N2O5ClNa{[M+Na]+} 495.0718, found 495.0719。

3g: 淡黃色固體,產(chǎn)率85%, m.p.>300 ℃;1H NMRδ: 3.78(s, 3H), 4.71(s, 1H), 6.86(s, 1H), 7.00(d,J=9.2 Hz, 2H), 7.13(d,J=8.8 Hz, 2H), 7.20(s, 2H), 7.47～7.51(m, 4H), 8.52(s, 1H), 13.38(brs, 1H);13C NMRδ: 35.9, 55.7, 57.2, 95.0, 107.1, 107.9, 114.3, 120.3, 122.8, 122.9, 129.9, 130.7, 131.9, 144.5, 154.0, 155.9, 158.8, 159.8, 159.9, 181.2; HR-MS(ESI-TOF)m/z: Calcd for C26H17N2O5BrNa{[M+Na]+} 539.0213, found 539.0215。

3h: 淡黃色固體,產(chǎn)率82%, m.p.>300 ℃;1H NMRδ: 3.78(s, 3H), 4.73(s, 1H), 6.85(s, 1H), 6.99(d,J=8.4 Hz, 2H), 7.18～7.34(m, 5H), 7.41～7.49(m, 3H), 8.50(s, 1H), 13.40(brs, 1H);13C NMRδ: 36.0, 55.6, 57.1, 95.1, 106.9, 107.9, 114.2, 120.2, 122.1, 122.8, 126.8, 130.2, 130.3, 130.6, 131.3, 147.8, 154.0, 155.8, 156.0, 158.8, 159.8, 159.9, 181.1; HR-MS(ESI-TOF)m/z: Calcd for C26H17N2O5BrNa{[M+Na]+} 539.0213, found 539.0209。

3i: 淡黃色固體,產(chǎn)率81%, m.p.259.2～259.4 ℃;1H NMRδ: 3.78(s, 3H), 5.21(s, 1H), 6.85(s, 1H), 6.99(d,J=8.8 Hz, 2H), 7.07(d,J=7.6 Hz, 1H), 7.12～7.15(m, 3H), 7.28～7.31(m, 1H), 7.47(d,J=8.8 Hz, 2H), 7.57(s,J=7.6 Hz, 1H), 8.51(s, 1H), 13.29(brs, 1H);13C NMRδ: 36.0, 55.7, 56.4, 94.8, 106.7, 107.8, 114.3, 119.8, 122.8, 122.9, 123.0, 128.7, 129.1, 130.7, 130.9, 133.2, 143.8, 154.3, 155.9, 156.0, 159.1, 159.7, 159.8, 181.1; HR-MS(ESI-TOF)m/z: Calcd for C26H17N2O5BrNa[M+Na]+: 539.0213, found 539.0213。

1.3 體外抗腫瘤活性

采用MTT法[12-15]測(cè)試了3a～3i對(duì)人白血病細(xì)胞(K562)的體外抗腫瘤活性,以順鉑為陽(yáng)性對(duì)照藥。

2 結(jié)果與討論

2.1 合成

該反應(yīng)不能在無(wú)催化劑條件下進(jìn)行(表1)，接著對(duì)堿性催化劑進(jìn)行篩選，發(fā)現(xiàn)在Ca(OH)2催化下，甲醇做溶劑，8 h內(nèi)能反應(yīng)完全，產(chǎn)率達(dá)到83%。其它堿性催化劑(Piperidine, Et3N， DBU和K2CO3)作用下，產(chǎn)率較低。Ca(OH)2催化比Na(OH)2稍好。

然后對(duì)反應(yīng)底物通過(guò)了擴(kuò)展，更換不同的取代基底物，反應(yīng)活性普遍高，在溶劑甲醇中反應(yīng)8 h， TLC檢測(cè)反應(yīng)基本能進(jìn)行完全, 產(chǎn)率為78%～85%。

表1 反應(yīng)條件的優(yōu)化

2.2 反應(yīng)機(jī)理

基于本實(shí)驗(yàn)結(jié)果和已知文獻(xiàn)[16-17]，推測(cè)該反應(yīng)機(jī)理如下：在催化劑Ca(OH)2催化下，鷹嘴豆芽素與丙二腈芳基烯烴2發(fā)生Michael加成環(huán)化反應(yīng), 得目標(biāo)產(chǎn)物鷹嘴豆芽素色烯類拼接衍生物3(Scheme 2)。

2.3 抗腫瘤活性

表2為3a～3i對(duì)K562的體外抗腫瘤活性。由表2可見(jiàn)，化合物3a～3i對(duì)K562具有一定的抑制活性, 由于在已有的9個(gè)活性數(shù)據(jù)中，很難總結(jié)其抗腫瘤構(gòu)效關(guān)系，但可說(shuō)明鷹嘴豆芽素色烯類骨架可以作為先導(dǎo)化合物進(jìn)一步研究。

Scheme 2

表2 3a～3i的體外抗腫瘤活性

合成了9個(gè)新穎的鷹嘴豆芽素色烯類拼接衍生物3a～3i，產(chǎn)率78%～85%, 其結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR,13C NMR和HR-MS(ESI-TOF)表征，該類化合物包含一個(gè)具有潛在生物活性的鷹嘴豆芽素骨架和色烯骨架，可以為生物活性篩選提供化合物基礎(chǔ)。采用MTT法研究了3a～3i對(duì)人白血病細(xì)胞(K562)的體外抗腫瘤活性。結(jié)果表明：化合物3a～3d對(duì)K562具有一定的抑制活性, 說(shuō)明鷹嘴豆芽素色烯類骨架可以作為先導(dǎo)化合物進(jìn)一步研究。其他相關(guān)藥理活性的研究正在進(jìn)行中。