糖基化青蒿素衍生物的合成

任彥榮

(重慶第二師范學(xué)院 生物與化學(xué)工程系,重慶 400067)

青蒿素(Ⅰ)及其衍生物雖然在臨床上應(yīng)用多年，但仍存在油溶性和水溶性不佳、對熱不穩(wěn)定、易受濕、熱和還原性物質(zhì)的影響而分解、臨床復(fù)發(fā)率高等缺點(diǎn)，使其應(yīng)用受到限制[1～4]。糖類物質(zhì)具有優(yōu)良的性質(zhì)，具有毒性小、結(jié)構(gòu)新穎多樣、靶向性好等特點(diǎn)。一些不溶于水的物質(zhì)與糖結(jié)合轉(zhuǎn)變成糖苷后，水溶解性增高，毒性降低。

本文通過化學(xué)方法將糖基引入Ⅰ分子中對其進(jìn)行修飾，以期利用糖基的優(yōu)良特性提高Ⅰ的水溶性，并降低毒性。以糖[D-葡萄糖(1a)， D-木糖(1b)， D-甘露糖(1c)， 乳糖(1d)和D-半乳糖(1e)]為原料，經(jīng)溴化、乙酰化一鍋法使糖基乙?；频孟鄳?yīng)的溴代乙酰化糖(2a～2e)； 2分別與二氫青蒿素(Ⅱ-H, Scheme 1)在相轉(zhuǎn)移催化劑四丁基硫酸氫銨催化下經(jīng)醚化反應(yīng)合成了五個糖基化青蒿素衍生物(3a～3e， Scheme 2)，其結(jié)構(gòu)進(jìn)行1H NMR，13C NMR， IR和LC-MS 表征。

Ⅰ Ⅱ-H

Scheme2

表1 合成2和3的實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 1 Experimental results of synthesizing 2 and 3

1 實(shí)驗(yàn)部分

1．1 儀器與試劑

Varian INOVA-400型核磁共振儀(CDCl3為溶劑，TMS為內(nèi)標(biāo))；Varon型傅立葉紅外光譜儀(KBr壓片)；Finnigan-MAT 4510型質(zhì)譜儀(EI)。

所用試劑均為分析純，成都福瑞斯特科技發(fā)展有限公司。

1．2 合成

(1) Ⅱ-H的合成

在反應(yīng)瓶中加入Ⅰ．2.81 g(10 mmol), NaBH40.454 g(12 mmol)及無水甲醇10 mL,攪拌下于室溫反應(yīng)24 h[TLC跟蹤，展開劑：A=V(石油醚) ∶V(丙酮)=1 ∶1]。過濾，濾液減壓蒸餾回收甲醇，殘余物用250 mL水溶解，乙酸乙酯(3×50 mL)萃取，合并有機(jī)層，用少量水洗滌；合并水層與水洗液，再用乙酸乙酯萃取；合并有機(jī)層[5]，蒸去溶劑，干燥得白色固體(±)-Ⅱ-H； IRν： 3 315, 2 935, 2 924, 1 134, 1 037, 1 047 cm-1。

(2) 2a～2e的合成通法[6]

在反應(yīng)瓶中加入1a～1e2.00 g，醋酸酐懸浮液10 mL及碘90 mg，攪拌下于室溫反應(yīng)至反應(yīng)液呈棕色透明(全乙?；瓿?5 min～30 min)。用二氯甲烷(50 mL)稀釋，冰浴冷卻下加入38%HBr/AcOH 14 mL，于室溫反應(yīng)至終點(diǎn)(TLC跟蹤，展開劑A)。用二氯甲烷(150 mL)稀釋后依次用冰水(2×60 mL)，飽和碳酸氫鈉溶液(2×50 mL)及0.4 mol·L-1硫代硫酸鈉溶液(2×50 mL)洗滌;分液，有機(jī)層用無水硫酸鈉干燥，減壓濃縮得白色固體;經(jīng)乙醚溶解后，用石油醚重結(jié)晶得白色針狀晶體2a～2e(α-構(gòu)型)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1，表征數(shù)據(jù)與文獻(xiàn)[6]值一致。

(3) 3a～3e的合成通法

在反應(yīng)瓶中加入二氯甲烷20 mL， 水15 mL及四丁基硫酸氫銨1.13 g，攪拌下于45 ℃(浴溫)反應(yīng)30 min；于1 h內(nèi)同時滴加Ⅱ-H 180 g(4 mmol)的2.5%KOH(40 mL)溶液和2 4.8 mmol的二氯甲烷(20 mL)溶液?？刂苝H 9～10，繼續(xù)反應(yīng)16 h。用1 mol·L-1硫酸中和至中性，加入乙酸乙酯40 mL，減壓抽濾，濾液分液，水相用乙酸乙酯(3×10 mL)萃取，合并有機(jī)相，用飽和氯化鈉溶液(3×30 mL)洗滌，無水硫酸鈉干燥12 h；抽濾，濾液減壓濃縮得棕紅色膏狀物。將其溶于0.1 mol·L-1MeONa/MeOH(300 mL)中，于40 ℃反應(yīng)24 h；過濾，濾餅用水50 mL溶解，蒸餾濃縮得固體，經(jīng)柱色譜[洗脫劑：V(石油醚) ∶V(丙酮)=1 ∶1]純化得白色固體3a～3e。實(shí)驗(yàn)結(jié)果和FAB-MS數(shù)據(jù)見表1。

3a：1H NMRδ： 5.43(s, 1H, CH), 4.90(d,J=6.2 Hz, 1H， CH), 4.76(d,J=3.2 Hz, 1H， CH), 3.32～3.58(m, 6H， CH, CH2，糖環(huán)-H), 1.28(s, 3H, CH3), 0.92(d,J=6.1 Hz, 3H， CH3), 0.83(d,J=6.0 Hz, 3H， CH3)；13C NMRδ： 8.6， 13.9， 17.4， 18.2, 19.3, 23.7, 27.4, 27.7, 29.3, 30.5, 30.7, 62.5, 67.8, 69.0, 71.1, 72.1, 84.0, 92.4, 92.5, 95.1, 98.6； IRν： 3 379， 2 946， 2 924， 1 134， 1 027， 1 092 cm-1。

3b：1H NMRδ： 5.43(s, 1H, CH), 4.69(d,J=6.5 Hz, 1H， CH), 4.83(d,J=3.1 Hz, 1H， CH), 3.32～3.48(m, 5H， CH, CH2，糖環(huán)-H), 1.28(s, 3H, CH3), 0.91(d,J=6.2 Hz, 3H， CH3), 0.84(d,J=6.1 Hz, 3H， CH3)；13C NMRδ： 8.6， 13.9, 18.5，21.8, 22.7, 23.6, 24.3, 25.0, 27.4, 27.5, 36.1, 65.3, 68.7, 71.2, 71.8, 86.8, 92.3, 92.4, 93.3, 94.7； IRν： 3 379, 2 946, 2 924, 1 134, 1 027, 1 041 cm-1。

3c：1H NMRδ： 5.44(s, 1H, CH), 5.01(d,J=1.5 Hz, 1H， CH), 4.72(d,J=3.7 Hz, 1H， CH), 3.24～3.68(m, 6H， CH, CH2，糖環(huán)-H), 1.28(s, 3H, CH3), 0.90(d,J=6.3 Hz, 3H， CH3), 0.83(d,J=7.2 Hz, 3H， CH3)；13C NMRδ： 8.8, 14.5, 17.3, 18.7, 19.5, 24.0, 27.2, 29.9, 30.8, 30.5, 30.7, 62.5, 68.1, 69.0, 72.1, 84.3, 92.4, 92.8, 96.1, 98.6； IRν： 3 379, 2 946, 2 924, 1 092, 1 026, 1 014 cm-1。

3d：1H NMRδ： 5.44(s, 1H, CH), 5.09(d,J=3.6 Hz, 1H， CH), 4.66(d,J=8.8 Hz, 1H， CH), 4.52(d,J=5.6 Hz, 1H， CH), 3.32～3.63(m, 12H， CH, CH2，糖環(huán)-H), 1.27(s, 3H, CH3), 0.90(d,J=6.6 Hz, 3H， CH3), 0.83(d,J=6.3 Hz, 3H， CH3)；13C NMRδ： 8.8, 14.5, 18.6, 21.8, 22.7, 23.6, 24.0, 25.0, 27.2, 28.2, 36.8, 62.5, 62.8, 65.0, 67.1, 67.5, 68.1, 69.0, 71.1, 72.1, 72.4, 76.5, 84.3, 92.4, 92.8, 96.1, 98.6； IRν： 3 379, 2 946, 2 924, 1 134, 1 027, 1 061 cm-1。

3e：1H NMRδ： 5.44(s, 1H, CH), 4.98(d,J=6.7 Hz, 1H， CH), 4.91(d,J=3.4 Hz, 1H， CH), 3.49～3.78(m, 6H， CH, CH2，糖環(huán)-H), 1.28(s, 3H, CH3), 0.90(d,J=6.5 Hz, 3H， CH3), 0.83(d,J=6.2 Hz, 3H， CH3)；13C NMRδ： 8.5, 14.5, 16.6, 18.7, 19.5, 24.8, 27.2, 30.1, 30.8, 30.5, 31.7, 62.5, 68.1, 69.0, 73.1, 72.1, 84.3, 92.4, 92.8, 96.1, 97.9； IRν： 3 380, 2 946, 2 935, 1 135, 1 027, 1 014 cm-1。

2 結(jié)果與討論

2.1 表征

以3a的1H NMR分析為例，δ為5.43， 4.76， 1.28， 0.92和0.83的吸收峰為Ⅱ-H的特征吸收峰；4.90為與Ⅱ-H連接的1a分子端基C1上的H，其J值為6.2 Hz，提示1a端基碳為β-構(gòu)型。在13C NMR譜中，除溶劑峰外，共有21個信號。青蒿素葡萄糖苷(3a)共有21個C原子，其中Ⅰ母體15個C原子，1a有6個C原子，可確定3a為青蒿素葡萄糖苷。

3c在5.01處的吸收峰為與Ⅱ-H連接的1c分子端基C1上的H，由于其J值非常小，無法以此判斷苷鍵構(gòu)型，但與3a的糖端基C1上的H相比，化學(xué)位移明顯向低場移動，推測受鄰位羥基的影響，因此1c端基碳亦為β-構(gòu)型。同理分析1d和1e均為β-構(gòu)型。

表征結(jié)果表明，以α-D-溴代乙酰吡喃糖為糖基給體，采用堿和相轉(zhuǎn)移催化法將Ⅱ引入到糖的C1位差向異構(gòu)中心合成糖苷時，由于保護(hù)基乙?；泥徫恍?yīng)使糖的異頭碳發(fā)生Walden翻轉(zhuǎn)。糖基化反應(yīng)主要按SN2親核取代歷程進(jìn)行，因此生成的糖苷中異頭碳為β-構(gòu)型。

2.2 合成及可能的反應(yīng)機(jī)理

由于糖類含有多個羥基，反應(yīng)活性位點(diǎn)多，通過化學(xué)合成方法利用糖定位修飾青蒿素，必須從糖基的保護(hù)開始，這也是本合成過程的關(guān)鍵和難點(diǎn)所在。

首先要選擇合適的糖基保護(hù)方法。最為有效的糖基保護(hù)方法主要有乙?；Ｗo(hù)法和異丙叉縮酮保護(hù)法。我們比較這兩種方法對1a的保護(hù)效應(yīng)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)1a與丙酮在濃硫酸催化劑作用下可得到異丙叉縮酮，但反應(yīng)條件苛刻，要求在無水環(huán)境下進(jìn)行，目標(biāo)產(chǎn)物需經(jīng)柱色譜純化，操作不便，且目標(biāo)產(chǎn)物為糖漿狀油狀物，造成后續(xù)反應(yīng)操作不便。因此本文采用乙?；Ｗo(hù)法，并通過IR譜初步檢測發(fā)現(xiàn)，保護(hù)基團(tuán)可基本水解掉，不需要額外的脫保護(hù)步驟，操作簡便。

在糖基保護(hù)之后，將糖引入到Ⅱ-H分子中是合成的另一關(guān)鍵步驟。2與Ⅱ-H反應(yīng)是在堿催化下的水-有機(jī)兩相反應(yīng)，其中最為重要是相轉(zhuǎn)移催化劑的選擇。本文以2a為例，考察了不同的相轉(zhuǎn)移催化劑[十二烷基三甲基氯化銨(A)，十二烷基三甲基溴化銨(B)，十二烷基芐基二甲基氯化銨(C)，四丁基氯化銨(D)，四丁基硫酸氫銨(E)和三乙基芐基氯化銨(F)]對合成3a的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，不同的相轉(zhuǎn)移催化劑對合成3a有較大差異，其中以A， B和C為相轉(zhuǎn)移催化劑時，無3a生成；而以D， E和F為相轉(zhuǎn)移催化劑時，有3a生成，其中以E，即四丁基硫酸氫銨為相轉(zhuǎn)移催化劑時，3a生成量最多，為最理想的相轉(zhuǎn)移催化劑。

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