丹參素衍生物的合成

孫 舉, 顧 軍, 李靈芝

(中國人民武裝警察部隊醫(yī)學(xué)院,天津 300162)

丹參素是丹參的水溶性成分[1],在治療心血管疾病中顯示出獨特的療效，近幾年的研究發(fā)現(xiàn)丹參素還具有更廣泛的藥理活性[2]，開發(fā)應(yīng)用前景良好。目前丹參素主要以復(fù)方形式應(yīng)用于臨床中，但存在不容易貯存、在體內(nèi)代謝半衰期短等問題，容易引起副作用。

丹參素屬于兒茶酚結(jié)構(gòu)，存在不穩(wěn)定基團(tuán)(如鄰二酚羥基)，提取過程中容易造成損失或結(jié)構(gòu)變化，加之植物丹參來源有限,對丹參素進(jìn)行合成研究或結(jié)構(gòu)改造是解決這些問題的有效途徑。本文以改變丹參素結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和改善藥代動力學(xué)性質(zhì)為目的，借鑒文獻(xiàn)[3,4]方法,以取代苯甲醛(1a～1g)為原料，經(jīng)Darzens縮合、還原和水解反應(yīng)合成了24個丹參素衍生物(2a～4g, Scheme 1),其結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR和MS表征。 其中2b,2d,2h,3b,3d,3h和4b是新化合物,4d為丹參素。

CompabcdAr-BnOMeO-BnO-BnOBnO-CompefghArMeOMeO-Cl-OMe-Cl-Comp3b, 4b3d, 4d(丹參素)ArMeO-HOHO-

Scheme1

1 實驗部分

1．1 儀器與試劑

YRT-3型熔點儀(溫度計未經(jīng)校正)；Varian Unity hova-500 MHz型核磁共振儀(CDCl3為溶劑,TMS為內(nèi)標(biāo))；Finnigan FINS 2000型質(zhì)譜儀。

所用試劑均為市售分析純。

1．2 合成

(1) 2的合成(以2a為例)

氮氣保護(hù)，冰水浴冷卻,在反應(yīng)瓶中加入苯甲醛(1a) 5.3 g(50 mmol)和氯乙酸乙酯8.6 g(70 mmol)的二氯甲烷(25 mL)溶液,攪拌下滴加新制的1 mol·L-1甲醇鈉 100 mL,滴畢，于20 ℃反應(yīng)24 h。過濾,濾液減壓濃縮,殘余物經(jīng)柱層析[洗脫劑:V(石油醚) ∶V(乙酸乙酯)=5 ∶1]分離得2,3-環(huán)氧-3-苯基丙酸甲酯(2a)。

用類似方法合成2b～2h。

2b:1H NMRδ: 7.41(m, 5H, ArH), 6.81(d, 2H, ArH), 6.74(d, 1H, ArH), 5.14(s, 2H, CH2), 4.02(s, 1H, CH), 3.86(s, 3H, OCH3), 3.80(s, 3H, OCH3), 3.47(s, 1H, CH)。

2d:1H NMRδ: 7.43～7.28(m, 10H, ArH), 6.88(q, 3H, ArH), 5.42(s, 4H, OCH2), 3.97(d, 1H, CH), 3.79(s, 3H, OCH3), 3.40(s, 1H, CH)。

2h:1H NMRδ: 7.39～7.24(m, 4H, ArH), 4.45(d, 1H, CH), 3.86(s, 3H, OCH3), 3.40(d, 1H, CH)。

(2)3的合成(以3a為例)[3]

在反應(yīng)瓶中依次加入甲醇30 mL,2a3.56 g(20 mmol)和10%Pd-C 0.25 g，常溫下通氫氣反應(yīng)8 h。過濾,濾液減壓濃縮,殘余物經(jīng)柱層析[洗脫劑:V(石油醚) ∶V(丙酮)=6 ∶1]分離得3-苯基乳酸甲酯(3a)。

用類似方法合成3b～3h。

3b:1H NMRδ: 6.80(d, 1H, ArH)， 6.71(d, 1H, ArH), 6.64(q, 1H, ArH), 5.63(s, 1H, OH), 4.40(q, 1H, CH), 3.82(s, 3H, OCH3), 3.75(s, 3H, OCH3), 3.03(q, 1H, CH2), 2.88(q, 1H, CH2)。

表 1 2～4的實驗結(jié)果Table 1 The experimental results of 2～4

3d:1H NMRδ: 6.74(m, 2H, ArH), 6.61(d, 1H, ArH), 4.41(q, 1H, CH), 3.76(s, 3H, OCH3), 3.02(q, 1H, CH2), 2.86(q, 1H, CH2), 2.08～1.60(d, 3H, OH)。

3h:1H NMR(DMSO-d6)δ: 7.23～7.18(m, 4H, ArH), 5.56(d, 1H, OH), 4.22(m, 1H, CH), 3.59(s, 3H, OCH3), 3.42(s, 3H, OCH3), 2.92(q, 1H, CH2), 2.82(q, 1H, CH2)。

(3)4的合成(以4a為例)

在反應(yīng)瓶中依次加入0.1 mol·L-1NaOH 10 mL和3a0.93 g(5 mmol),攪拌下于室溫反應(yīng)30 min。用1 mol·L-1鹽酸調(diào)至pH 3～4，用乙酸乙酯(3×6 mL)萃取，合并萃取液，用無水硫酸鎂干燥，蒸除溶劑得3-苯基乳酸鈉鹽(4a)。

用類似方法合成4b～4h。

4b:1H NMR(DMSO-d6)δ: 8.69(s, 1H, ArOH), 6.77(s, 1H, ArH), 6.65～6.58(m, 2H, ArH), 4.22(q, 1H, CH), 3.71(s, 3H, OCH3), 3.39(s, 1H, OH), 2.84(q, 1H, CH2), 2.65(q, 1H, CH2)。

4d:1H NMR(DMSO-d6)δ: 12.4(s, 1H, CO2H), 8.72(s, 1H, ArOH), 8.62(s, 1H, ArOH), 6.60～6.41(m, 3H, ArH), 5.18(s, 1H, OH), 4.01(q, 1H, CH), 2.75(q, 1H, CH2), 2.58(q, 1H, CH2)。

2a～4g的實驗結(jié)果見表1,其余表征數(shù)據(jù)[6]與Scheme 1吻合。

2 結(jié)果與討論

4d為α-羥基羧酸，同時存在鄰二酚羥基，穩(wěn)定性差。本研究的目的在于改善其穩(wěn)定性，針對不穩(wěn)定基團(tuán)進(jìn)行進(jìn)行保護(hù)或者取代。本研究小組曾試圖以文獻(xiàn)[5]方法合成4d，實驗發(fā)現(xiàn)Clemmensen還原后產(chǎn)物組成復(fù)雜，其原因可能是由于乳酸中有α-羥基羧酸，在強(qiáng)酸性條件下不穩(wěn)定所致。因此本文改進(jìn)文獻(xiàn)方法，以1為原料，通過Darzens縮合得到2,3-環(huán)氧-3-取代苯基-丙酸甲酯(2); 2經(jīng)過催化氫化順利得到3;3水解得4。

Darzens縮合是整個反應(yīng)的關(guān)鍵步驟，針對反應(yīng)條件對收率的影響作了反復(fù)探索：

(1)溶劑：采用混合溶劑[V(二氯甲烷) ∶V(甲醇)=1 ∶4]時反應(yīng)效果最佳;只用甲醇時，原料難以完全溶解，影響反應(yīng)順利進(jìn)行；加入一定量的二氯甲烷有助溶作用。

(2)氯乙酸乙酯用量:n(1) ∶n(氯乙酸乙酯)=1.0 ∶1.4時最合適，氯乙酸乙酯用量再減少產(chǎn)率有所降低;用量再增加產(chǎn)率無明顯變化，且殘余氯乙酸乙酯不易處理。

(3)反應(yīng)溫度：在0 ℃或20 ℃下均能進(jìn)行反應(yīng), 0 ℃時雖然產(chǎn)物較為單一，但反應(yīng)速度過于緩慢，將反應(yīng)溫度控制在20 ℃左右時反應(yīng)進(jìn)行較快，溫度繼續(xù)升高過高則副產(chǎn)物明顯增多。

(4)反應(yīng)時間：1的取代基不同反應(yīng)時間略有差異，多數(shù)在20 h～24 h完成，超過24 h副反應(yīng)速度明顯加快，產(chǎn)率不再增加，這可能是由于反應(yīng)進(jìn)行過程中產(chǎn)生的物質(zhì)使反應(yīng)趨勢發(fā)生改變。

(5)底物結(jié)構(gòu)：1的取代基為芐氧基時，副產(chǎn)物有增加的趨勢，這可能是由于苯甲醛分子較小，芐氧基的加入大大改變了底物分子的性質(zhì)，不利于反應(yīng)進(jìn)行。

本實驗合成路線反應(yīng)條件溫和，產(chǎn)率較高，能夠得到較多類型的丹參素衍生物，為進(jìn)一步研究丹參素構(gòu)效關(guān)系提供了較為可靠的實驗依據(jù)。

[1] 李曼玲,馮偉紅,康琛,等. 丹參藥材水溶性成分含量的HPLC法分析[J].中國中醫(yī)藥信息雜志,2008,15(8):49-51.

[2] 袁恒杰. 丹參素藥理作用研究新進(jìn)展[J].中國醫(yī)院藥學(xué)雜志,2006,26(5):604-606.

[3] 童元峰,郭曉贅,程永浩,等.dl-丹參素的合成[J].中國藥物化學(xué)雜志,2007,17(2):92-94.

[4] Theophil E, Markus O, Andeas S. Bryophyte constituents,7:New synthesis of (+)-rosmarinic acid and related compounds[J].Synthesis,1996,6:755-762.

[5] Henry N W, Zun L Xu,etal. A modified synthesis of(±)-B-aryllactic acids[J].Synthesis,1992,8:793-798.

[6]2a:1H NMR(CDCl3)δ: 7.34(m, 3H, ArH), 7.30(m, 2H, ArH), 4.07(d, 1H, CH), 3.79(s, 3H, OCH3), 3.49(d, 1H, CH).2c:1H NMR(CDCl3)δ: 7.39～7.36(m, 5H, ArH), 7.20(d, 2H, ArH), 6.95(d, 1H, ArH), 5.05(s, 2H, CH2), 4.03(d, 1H, CH), 3.80(s, 3H, OCH3), 3.49(s, 1H, CH).2e:1H NMR(CDCl3)δ: 6.91～6.73(m, 3H, ArH), 4.06(d, 1H, CH), 3.88(s, 3H, OCH3), 3.87(s, 3H, OCH3), 3.82(s, 3H, OCH3), 3.50(d, 1H, CH).2f:1H NMR(CDCl3)δ: 7.24(d, 2H, ArH), 7.14(d, 2H, ArH), 4.01(d, 1H, CH), 3.73(s, 3H, OCH3), 3.40(d, 1H, CH).2g:1H NMR(CDCl3)δ: 7.34～6.94(m, 4H, ArH), 4.25(d, 1H, CH), 3.82(s, 3H, OCH3), 3.73(s, 3H, OCH3), 3.71(d, 1H, CH).3a:1H NMR(CDCl3) 7.30(m, 2H, ArH), 7.20(d, 2H, ArH), 4.45(q, 1H, CH), 3.74(s, 3H, OCH3), 3.13(q, 1H, CH2), 2.97(q, 1H, CH2), 2.76(s, 1H, OH).3c:1H NMR(CDCl3)δ: 7.01(d, 2H, ArH), 6.68(m, 2H, ArH), 4.41(q, 1H, CH), 3.75(s, 3H, OCH3), 3.04(q, 1H, CH2), 2.89(q, 1H, CH2).3e:1H NMR(DMSO-d6)δ: 6.79～6.71(m, 3H, ArH), 4.41(m, 1H, CH), 3.84(s, 3H, OCH3), 3.83(s, 3H, OCH3), 3.75(s, 3H, OCH3), 3.07(q, 1H, CH2), 2.92(q, 1H, CH2), 2.81(s, 1H, OH).3f:1H NMR(CDCl3)δ: 7.30(d, 2H, ArH), 7.14(d, 2H, ArH), 4.43(m, 1H, CH), 3.78(s, 3H, OCH3), 3.10(q, 1H, CH2), 2.92(q, 1H, CH2).3g:1H NMR(DMSO-d6)δ: 7.24～6.86(m, 4H, ArH), 4.89(q, 1H, CH), 3.83(s, 3H, OCH3), 3.74(s, 3H, OCH3), 3.18(q, 1H, CH2), 2.98(q, 1H, CH2).4a:1H NMR(DMSO-d6)δ: 7.26～7.16(m, 4H, ArH), 4.13(q, 1H, CH), 2.95(q, 1H, CH2), 2.76(q, 1H, CH2).4c:1H NMR(DMSO-d6)δ: 12.4(s, 1H, CO2H), 9.14(s, 1H, ArOH), 6.99(d, 2H, ArH), 6.63(d, 2H, ArH), 5.19(s, 1H, OH), 4.03(q, 1H, CH), 2.82(q, 1H, CH2), 2.64(q, 1H, CH2).4e:1H NMR(DMSO-d6)δ: 6.82(d, 2H, ArH), 6.72(d, 1H, ArH), 4.10(q, 1H, CH), 3.70(s, 3H, OCH3), 3.69(s, 3H, OCH3), 2.88(q, 1H, CH2), 2.69(q, 1H, CH2).4f:1H NMR(DMSO-d6)δ: 12.53(s, 1H, CO2H), 7.31(d, 2H, ArH), 7.24(d, 2H, ArH), 5.30(s, 1H, OH), 4.12(q,1H,CH), 2.93(q, 1H, CH2), 2.77(q, 1H, CH2).4g:1H NMR(DMSO-d6)δ: 7.27～7.19(m, 2H, ArH), 6.96～6.89(m, 2H, ArH), 4.53(q, 1H, CH), 3.31(s, 3H, OCH3), 3.29(q, 1H, CH2), 3.06(q, 1H, CH2).4h:1H NMR(DMSO-d6)δ: 7.26～7.16(m, 4H, ArH), 5.32(s, 1H, OH), 4.13(q, 1H, CH), 2.96(q, 1H, CH2), 2.77(q, 1H, CH2).