雙去甲氧基姜黃素衍生物的合成

孫悅悅，余群英，劉文波

(九江學(xué)院 藥學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院， 江西 九江 332005)

姜黃 (curcumalonga) 是印度人廣泛食用的膳食色素和香料，也是中國(guó)傳統(tǒng)藥物[1]，其所含姜黃素類化合物由姜黃素 (Cur，約80%)、脫甲氧基姜黃素 (DMC，約15%) 和雙脫甲氧基姜黃素 (BDMC，約5%) 三種成分組成 (圖1)[2]。在三種成分中，BDMC最穩(wěn)定，并且有抗自氧化特性[3-4]，在預(yù)防和治療肥胖癥[5]、心臟保護(hù)、抗腫瘤、抗炎、抗動(dòng)脈粥樣硬化和抗衰老[2]等方面具有臨床應(yīng)用價(jià)值。BDMC衍生物及類似物的研究也受到廣泛關(guān)注，例如，Ran等[6]報(bào)道了BDMC的類似物CRANAD-2 (圖1)，該分子同Aβ(amyloid-β)聚集體有很高的結(jié)合力，并且具有良好的藥代動(dòng)力學(xué)特性以及不易被代謝降解的優(yōu)點(diǎn)，滿足作為NIR成像劑檢測(cè)體內(nèi)外Aβ斑塊的所有標(biāo)準(zhǔn)，可作為近紅外 (NIR) 探針用于監(jiān)測(cè)體內(nèi)外淀粉樣Aβ聚集體。

盡管BDMC具有多種生物活性，但其水溶性差引起的不易被吸收等問(wèn)題極大地限制了它的臨床應(yīng)用[7]。胍類化合物也具有多種藥理活性[8]，包括抗瘧疾、抗高血壓、抗炎、抗微生物、抗驚厥，心臟保護(hù)、抑制一氧化氮的形成以及誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡等，值得注意的是胍類化合物部分藥理活性與BDMC相同或相近。許多天然產(chǎn)物和藥物中含有胍基結(jié)構(gòu)[9-11]。

將藥效團(tuán)結(jié)合到一個(gè)活性分子中是一種合理藥物設(shè)計(jì)方法，常用于抗瘧和抗菌等藥物設(shè)計(jì)中以克服耐藥性問(wèn)題[12]。該策略所制備的新分子體可能比母核分子活性更高、作用靶點(diǎn)數(shù)更多等，在治療癌癥、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎等多因素疾病中迫切需要這類分子[13]。鑒于此，本文對(duì)BDMC酚羥基進(jìn)行化學(xué)修飾，將胍基或銨陽(yáng)離子通過(guò)烷基鏈經(jīng)酯鍵結(jié)合到BDMC分子上，合成出4個(gè)BDMC衍生物 (圖2)。胍基和銨陽(yáng)離子端基的引入有望提高BDMC的水溶性、促進(jìn)BDMC的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)，胍基還可以作為藥效團(tuán)與BDMC發(fā)揮協(xié)同作用。

圖1 姜黃素、去甲氧基姜黃素、雙去甲氧基姜黃素以及CRANAN-2化學(xué)結(jié)構(gòu)Fig.1 Chemical structures of Cur, DMC, BDMC and CRANAD-2

圖2 目標(biāo)BDMC衍生物分子結(jié)構(gòu)Fig.2 Mdecular structure of BDMC derivative

1 結(jié)果與討論

在2a和3a的結(jié)構(gòu)中，胍基通過(guò)烷基鏈經(jīng)酯鍵結(jié)合到BDMC分子上，首先需制備偶聯(lián)部位，即N,N′-雙-(叔丁氧羰基)-3-胍基丙酸 (1a)。 我們將試劑lH-吡唑-1- [N,N′-雙(叔丁氧基羰基)] 與伯胺 (β-丙氨酸) 反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了雙-(叔丁氧羰基) 保護(hù)的胍類化合物 (1a) 快速高效合成[7-8]，隨后與BDMC酚羥基進(jìn)行酯化反應(yīng)合成出中間體2和3混合物，經(jīng)柱色譜分離純化獲得純品，產(chǎn)率分別為44%和41%，隨后經(jīng)三氟乙酸脫去保護(hù)基叔丁氧羰基后得到了BDMC衍生物2a和3a。BDMC衍生物4a和5a的制備也用到了酯化、三氟乙酸脫叔丁氧羰基保護(hù)基這兩步反應(yīng)。BDMC衍生物2a-5a的合成路線見(jiàn)圖3。

試劑與條件: (a)β-alanine (4.5 equiv), DIPEA (2.5 equiv), CH3CN/H2O (6∶1, 體積比), 55 ℃, 2 h, 61%; (b)N,N′-(bis-Boc)-3-guanidinopropanoic acid (2.0 equiv), BOP (4.0 equiv), DIPEA (3.0 equiv), CH3CN, 25 ℃, 6 h, 44% (2), 41% (3); Boc-β-alanine (1.0 equiv), BOP (2.0 equiv), DIPEA (3.0 equiv), CH3CN, 25 ℃, 6 h, 21% (4), 56% (5); (c) CF3COOH, 0-25 ℃, 30 min, 89% (2a), 91% (3a), 98% (4a), 88% (5a)。

圖3 BDMC衍生物20a-23a合成路線Fig.3 Synthetic routes of BDMC derivaive 20a-23a

2 結(jié)論

綜上所述, 本文將胍、銨陽(yáng)離子端基通過(guò)烷基鏈經(jīng)酯鍵連接到BDMC分子中制備了四個(gè)新的BDMC衍生物。四個(gè)BDMC衍生物的生物活性研究工作正在開(kāi)展中。

3 實(shí)驗(yàn)部分

3.1 儀器與試劑

所用化學(xué)試劑均為市售產(chǎn)品，分析純；1H和13C NMR光譜在Bruker DRX-400 核磁共振波譜儀中測(cè)定，以SiMe4為內(nèi)標(biāo)；采用X-4 數(shù)字顯微熔點(diǎn)測(cè)定儀測(cè)定熔點(diǎn) (溫度未經(jīng)校正)。試劑的縮寫(xiě)：BOP 苯并三氮唑-1-基氧基三(二甲基氨基)磷鎓六氟磷酸鹽，DIPEAN,N-二異丙基乙胺。

3.2 合成方法

N,N′-雙-(叔丁氧羰基)-3-胍基丙酸 (1a)：按照文獻(xiàn)報(bào)道方法制備[1]，將β-丙氨酸401 mg (4.5 equiv) 溶于17.5 mL CH3CN / H2O (體積比, 6∶1) 中，加入N,N′-雙-Boc-1H-吡唑-1-甲脒310 mg (1.0 equiv) 和DIPEA 437μL (2.2 equiv)，于55 ℃下攪拌2小時(shí)后用DCM (3×6 mL) 萃取，合并有機(jī)相，經(jīng)HCl水溶液 (5%，3×10 mL) 洗滌，Na2SO4干燥后減壓濃縮，柱層析純化 [DCM / MeOH (體積比) 98∶2→90∶10梯度洗脫，Rf(90∶10) = 0.70]，得1a201 mg (61%)。光譜數(shù)據(jù)與文獻(xiàn)報(bào)道相符[14]。

N,N′,N′′,N′′′-四-(叔丁氧羰基)-3-胍基丙酸,4,4′-[(1E,6E)-3,5-二氧代-1,6-庚二烯-1,7-基]苯基二酯 (2) 和N,N′-雙-(叔丁氧羰基)-3-胍基丙酸,4-[(1E,6E)-7-(4-羥苯基)-3,5-二氧代-1,6-庚二烯-1-基]苯基酯 (3)：(步驟1) 將BDMC 262 mg (1.0 equiv),1a565 mg (2.0 equiv) 和DIPEA 444μL溶于15 mL CH3CN中，加入BOP 1.5 g (4.0 equiv) 后于25 ℃攪拌6 h，減壓濃縮，柱層析純化 [硅膠，梯度系統(tǒng)，PE∶EA (體積比) = 6∶1至3∶1] 得到黃色固體2(347 mg，44%) 和3(216 mg，41%).2:1H NMR (400 MHz, CDCl3)δ11.48 (s, 2H), 8.76 (s, 2H), 7.64 (d,J= 15.7 Hz, 2H), 7.57 (d,J= 8.1 Hz, 4H), 7.17 (d,J= 8.2 Hz, 4H), 6.58 (d,J= 15.8 Hz, 2H), 5.84 (s, 1H), 3.91～3.73 (m, 4H), 2.89 (t,J= 6.1 Hz, 4H), 1.51 (s, 18H), 1.49 (s, 18H);3:δ11.49 (s, 1H), 8.79 (s, 1H), 7.78～7.35 (m, 6H), 7.10 (s, 2H), 6.86 (br s, 2H), 6.49 (br s, 2H), 5.83 (s, 1H), 3.91～3.72 (m, 2H), 2.87 (t,J= 5.9 Hz, 2H), 1.50 (s, 18H)。

3-胍基丙酸,4,4′-[(1E,6E)-3,5-二氧代-1,6-庚二烯-1,7-基]苯基二酯,雙三氟乙酸鹽 (2a)：(步驟2) 將117 mg中間體2溶于1 mL DCM，降溫至0 ℃，滴加1.5 mL CF3COOH后于25 ℃攪拌10分鐘，減壓濃縮至小體積，加乙醚沉淀，過(guò)濾，乙醚潤(rùn)洗濾餅，得棕色固體2a85 mg, 89%，m.p.150～152 ℃; HRMS (M+):m/zcalcd for C27H31N6O6[cation]+535.5711, found 535.5707;1H NMR (400 MHz, DMSO-d6)δ8.10～7.95 (m, 2H), 7.80 (d,J= 7.9 Hz, 4H), 7.67 (d,J= 15.8 Hz, 2H), 7.62～7.29 (m, 6H), 7.24 (d,J= 8.1 Hz, 4H), 6.96 (d,J= 15.8 Hz, 2H), 6.20 (s, 1H), 3.62～3.31 (m, 6H), 2.89 (t,J= 6.3 Hz, 4H);13C NMR (100 MHz, DMSO)δ183.7, 170.2, 157.5, 152.2, 139.9, 133.0, 130.1, 125.0, 122.9, 102.4, 37.1, 33.9。

3-胍基丙酸4-[(1E,6E)-7-(4-羥基苯基)-3,5-二氧代-1,6-庚二烯-1-基]苯基酯三氟乙酸鹽 (3a)：參照步驟2，原料3使用量為 110 mg，得褐色固體3a86 mg，91%，m.p.146～148 ℃; HRMS (M+):m/zcalcd for C23H24N3O5[cation]+422.453 2, found 422.452 9;1H NMR (400 MHz, DMSO-d6)δ10.13 (s, 1H), 7.79 (d,J= 8.3 Hz, 3H), 7.68～7.57 (m, 4H), 7.23 (d,J= 8.3 Hz, 2H), 6.92 (d,J= 16.0 Hz, 1H), 6.83 (d,J= 8.3 Hz, 2H), 6.74 (d,J= 15.9 Hz, 1H), 6.12 (s, 1H), 3.54～3.41 (m, 2H), 2.88 (t,J= 6.3 Hz, 2H);13C NMR (100 MHz, DMSO-d6)δ183.2, 168.4, 159.8, 154.5, 140.4, 130.3, 125.8, 120.8, 115.9, 100.9, 36.1, 29.5。

N,N′-雙(叔丁氧羰基)-β-丙氨酸,4,4′-[(1E,6E)-3,5-二氧代-1,6-庚二烯-1,7-基]苯基二酯 (4) 和N-(叔丁氧羰基)-β-丙氨酸,4-[(1E,6E)-7-(4-羥苯基)-3,5-二氧代-1,6-庚二烯-1-基]苯基酯 (5)：參照步驟1，其投料分別為BDMC 50 mg (1.0 equiv)、Boc-β-丙氨酸93 mg (3.0 equiv)、DIPEA 85μL (3.0 equiv)、BOP 215 mg (3.0 equiv)，柱層析純化 [硅膠，梯度系統(tǒng)，DCM∶MeOH (體積比) 60∶1至30∶1] 得化合物4(75 mg, 71%) 和化合物5(12 mg, 15%)；當(dāng)投料BDMC 100 mg(1.0 equiv)、Boc-β-丙氨酸 61 mg (1.0 equiv)、DIPEA169μL (3.0 equiv)、BOP 287 mg (2.0 equiv) 時(shí)，得化合物4(44 mg, 21%) 和化合物5(87 mg，56%). 化合物4：1H NMR (400 MHz, DMSO-d6)δ7.79 (d,J= 8.5 Hz, 4H), 7.66 (d,J= 15.9 Hz, 2H), 7.23 (d,J= 8.5 Hz, 4H), 7.09～6.99 (m, 2H), 6.95 (d,J= 16.0 Hz, 2H), 6.19 (s, 1H), 3.36-3.27 (m, 4H), 2.71 (t,J= 6.5 Hz, 4H), 1.39 (s, 18H); 化合物5:1H NMR (400 MHz, CDCl3)δ7.64～7.51 (m, 4H), 7.44 (d,J= 6.8 Hz, 2H), 7.11 (d,J= 7.2 Hz, 2H), 6.85 (d,J= 5.5 Hz, 2H), 6.57～6.48 (m, 2H), 5.80 (s, 1H), 5.06 (s, 1H), 3.57～3.48 (m, 2H), 2.80 (t,J= 5.6 Hz, 2H), 1.46 (s, 9H)。

β-丙氨酸,4,4′-[(1E,6E)-3,5-二氧代-1,6-庚二烯-1,7-基]苯基二酯雙三氟乙酸鹽 (4a): 參照步驟2，中間4使用量為45 mg，得化合物4a46 mg，收率98%，褐色固體，m.p.166～168 ℃; HRMS (M+):m/zcalcd for C25H27N2O6[cation]+451.4911, found 451.4907;1H NMR (400 MHz, DMSO-d6)δ7.97 (s, 6H), 7.82 (d,J= 8.4 Hz, 4H), 7.67 (d,J= 15.9 Hz, 2H), 7.27 (d,J= 8.4 Hz, 4H), 6.96 (d,J= 15.9 Hz, 2H), 6.19 (s, 1H), 3.17 (t,J= 6.8 Hz, 4H), 2.97 (t,J= 6.8 Hz, 4H);13C NMR (100 MHz, DMSO)δ183.7, 169.5, 152.1, 139.9, 133.1, 130.1, 125.0, 122.9, 102.4, 35.0, 32.2。

β-丙氨酸,4-[(1E,6E)-7-(4-羥苯基)-3,5-二氧代-1,6-庚二烯-1-基]苯基酯三氟乙酸鹽 (5a):參照步驟2: 中間體5使用量為17 mg，得化合物5a15 mg，收率88%，褐色固體，m.p.203～205 ℃; HRMS (M+):m/zcalcd for C22H22NO5[cation]+380.4132, found 380.4129;1H NMR (400 MHz, DMSO-d6)δ10.11 (s, 1H), 7.80 (d,J= 8.5 Hz, 2H), 7.68～7.57 (m, 4H), 7.26 (d,J= 8.5 Hz, 2H), 6.92 (d,J= 15.9 Hz, 1H), 6.83 (d,J= 8.5 Hz, 2H), 6.74 (d,J= 15.9 Hz, 1H), 6.12 (s, 1H), 3.16 (t,J= 6.8 Hz, 2H), 2.96 (t,J= 6.8 Hz, 2H);13C NMR (100 MHz, DMSO)δ189.4, 185.8, 173.6, 164.6, 156.0, 145.8, 143.0, 137.2, 135.0, 133.9, 130.2, 129.0, 126.9, 125.3, 120.5, 106.0, 50.2, 39.0, 36.2, 13.0。