鄭高亮,孔 飛,谷 沚,余心哲,郁建平*
1貴州大學(xué)藥學(xué)院;2貴州大學(xué)生化營養(yǎng)研究所,貴陽 550025
黃酮是一類重要的天然有機(jī)化合物,研究發(fā)現(xiàn)黃酮類化合物具有抗腫瘤以及逆轉(zhuǎn)腫瘤多藥耐藥的活性。由于黃酮類化合物的作用明確,毒性較低,因此對黃酮類化合物的研究仍是尋找具有較好抗腫瘤活性的先導(dǎo)化合物的重要方向之一,并且有著廣泛的應(yīng)用前景。藥理活性也是多種多樣,包括抗腫瘤、抗病毒[1]治療心血管疾病、骨質(zhì)疏松等。
Hussein 等[2]先后預(yù)測和發(fā)現(xiàn)了黃酮類化合物具有防癌抗癌作用。黃酮類化合物主要通過三種途徑來達(dá)到防癌、抗癌的作用,即抗自由基作用、直接抑制癌細(xì)胞生長和抗致癌因子等[3]。Yerra 等人[4]將黃酮母核的A,B 環(huán)進(jìn)行化學(xué)修飾,合成了一系列黃酮A,B 環(huán)的甲氧基取代物,并研究它們對細(xì)胞分裂周期進(jìn)程及腫瘤細(xì)胞增長的影響。黃酮母核上各取代的結(jié)構(gòu)如圖1 所示:
圖1 黃桐A、B 環(huán)上的結(jié)構(gòu)取代Fig.1 Structural substitution of flavone A and B rings
以上化合物對淋巴癌細(xì)胞周期進(jìn)程的影響如下:當(dāng)R1為羥基時(shí),R2亦為羥基或R2和R3同時(shí)有甲氧基取代的化合物能選擇性的阻斷細(xì)胞的G2/M期;其中R2和R3同時(shí)有甲氧基的化合物對細(xì)胞周期進(jìn)程影響最顯著。當(dāng)R1為甲氧基時(shí),R2,R3或R2,R5也同時(shí)有甲氧基取代的化合物也能選擇性的阻斷細(xì)胞的G2/M 期;但沒有化合物對淋巴癌細(xì)胞S 期有抑制活性。
Jean 等人[5]對黃酮的A 環(huán)和B 環(huán)進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾,并在結(jié)腸癌細(xì)胞(HT-29)中進(jìn)行誘導(dǎo)Caspase 體外活性篩選。Caspase 蛋白家族在腫瘤細(xì)胞凋亡途徑中發(fā)揮著不可替代的作用,活化Caspase 誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡是腫瘤治療的一條新途徑。
參考了以上內(nèi)容我們合成了7-甲氧基黃酮及衍生物并對合成的目標(biāo)化合物進(jìn)行體外抗乳腺癌MDA-231 細(xì)胞活性實(shí)驗(yàn)。希望得到有抗癌活性的先導(dǎo)化合物,為進(jìn)一步抗癌藥物結(jié)構(gòu)優(yōu)化和活性研究奠定基礎(chǔ)。
數(shù)字熔點(diǎn)測定儀WRS-1B(蘇州市豐盛電子科技有限公司);Varian INOVA-400MHz 型核磁共振儀(CDCl3、DMSO 作溶劑),TMS 為內(nèi)標(biāo),美國瓦里安公司;FINNIGAN-LCQADVATAGE MAX 型質(zhì)譜儀(賽默飛世尓科技公司);ZF-2 型三用紫外儀(上海安亭電子儀器廠);RE-52AA 旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(上海亞榮生化儀器廠);電磁式空氣壓縮機(jī)(廣東海利集團(tuán)有限公司);78-1 型磁力熱攪拌器(上??v躍電子科技有限公司)。
柱層層析硅膠(100~200 目,300~400 目,青島海洋化工廠);實(shí)驗(yàn)原料(2,4,6-三羥基苯乙酮,2,4-二羥基苯乙酮,DMF,固體氫氧化鈉,30% H2O2,各種苯甲醛類化合物);分析純(乙酸乙酯,甲醇,石油醚,二氯甲烷,氯仿,硫酸二甲酯,上海晶純生化科技股份有限公司提供)未經(jīng)處理,直接使用。
黃酮及黃酮醇化合物1~9 的合成路線如圖2所示:
2.2.1 化合物10 的合成路線
化合物10 的合成路線如圖3 所示:
2.2.2 化合物11 的合成路線
化合物11 的合成路線如圖4 所示:
圖3 2-蒽基-5,7-二甲氧基黃酮醇的合成Fig.3 The synthesis of 2-anthryl-5,7-dimethoxy flovonol
圖2 5,7-二甲氧基黃酮及黃酮醇的合成Fig.2 The synthesis of 5,7-dimethoxy flavone and flavonol
圖4 2-喹啉基-7-甲氧基黃酮醇的合成Fig.4 The synthesis of 2-quinolyl-7-methoxy flovonol
2.2.3 化合物12 的合成路線
化合物12 的合成路線如圖5 所示:
圖5 7,2',3',4'-四甲氧基黃酮醇的合成Fig.5 The synthesis of 7,2',3',4'-butamethoxy flovonol
在250 mL 圓底燒瓶中加入40.0 mmol(6.72 g)2,4,6-三羥基苯乙酮,并加入25 mL 98% N,N-二甲基甲酰胺使之充分溶解,再加入82.0 mmol(11.32 g)K2CO3固體,在常溫下,在磁力攪拌器中充分?jǐn)嚢?5 min,后加入84.0 mmol(10.58 g)Me2SO4,在常溫下充分?jǐn)嚢? h,加入10 mL 水,再分別用15 mL 乙酸乙酯萃取若干次直到乙酸乙酯層在薄層板上層析沒有原料為止,將萃取所得有機(jī)層在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中除去溶劑。將所得的濃縮液拌樣,60 ℃烘干,并用石油醚:乙酸乙酯(15∶1)柱層析,得到4,6-二甲氧基-2-羥基苯乙酮,白色固體產(chǎn)率,75%;mp:77.0~77.1 ℃。1H NMR (400 MHz,CD3OD)δ:2.64(3H,s,COCH3),3.85 (3H,s,CH3O),3.86 (3H,s,CH3O),5.92(1H,s,C3-H),6.25(1H,s,C5-H),12.92(1H,s,OH);ESI-MS m/z:197([M+H]+),219([M+Na]+),415([2M+Na]+)。
在100 mL 的圓底燒瓶中加入3.0 mmol 2-羥基苯乙酮類化合物和3.0 mmol 苯甲醛類化合物混合均勻,加入30 mL 的無水乙醇充分溶解,再加入2.5 mol/L NaOH 溶液1.5 mL,控制溫度在30 ℃條件下充分?jǐn)嚢?,利用薄層層析確定反應(yīng)終點(diǎn),所得的物質(zhì)乙酸乙酯-石油醚成比例進(jìn)行梯度柱層析,所得物質(zhì)通過質(zhì)譜、核磁共振確定2-羥基查爾酮類化合物的結(jié)構(gòu),后在過氧化氫的堿性條件下合成相應(yīng)的黃酮化合物。具體如下化合物及圖譜數(shù)據(jù)表征:
3.2.1 黃酮化合物的合成
5,7-二甲氧基-2',3'-氯黃酮1,淡黃色固體,產(chǎn)率:78%,mp.220.3~220.8 ℃;1H NMR(400 MHz,CDCl3)δ:3.96(3H,s,CH3O),4.01(3H,s,CH3O),6.19(1H,d,J=4.0 Hz,H-3),6.41(1H,d,J=4.0 Hz,H-6),7.23(1H,d,J=8.0 Hz,H-8),7.26(1H,d,J=8.0 Hz,H-5'),7.49(1H,d,J=8.0 Hz,H-6');13C NMR(100 MHz,CDCl3)δ:180.1(s,C=O),169.3,169.1,159.7(s,C-2),149.1,133.7,133.5,132.9,130.5,129.9,127.1,105.7(d,C-3),94.3,89.4,77.3,77.0,76.7,56.3,56.2,29.7;ESI-MS:353(M+H)。
5,7,2'-三甲氧基-3',5'-二溴黃酮2,灰色固體,產(chǎn)率:82%;mp.193.8~194.5 ℃;1H NMR(400 MHz,DMSO)δ:3.82(3H,s,CH3O),3.91(3H,s,CH3O),3.94(3H,s,CH3O),6.39(1H,d,J=4.0 Hz,H-3),6.69(1H,d,J=2.8 Hz,H-6),6.80(1H,d,J=1.6 Hz,H-8),7.97(1H,d,J=2.0 Hz,H-4'),8.23(d,J=2.4 Hz,1H,H-6');ESI-MS m/z:493(M+Na),963(2M+Na)。
3'-硝基-5,7-二甲氧基黃酮3,深黃色固體,產(chǎn)率:66%;mp.230.2~231.9 ℃;1H NMR(400 MHz,DMSO)δ:3.91(3H,s,CH3O),3.95(3H,s,CH3O),6.74(1H,d,J=4.0 Hz,H-3'),6.81(1H,d,J=1.2 Hz,H-6),7.52(1H,d,J=4.0 Hz,H-8),7.80(1H,d,J=8.0 Hz,H-5'),8.26(1H,dd,J=1.2 Hz,2.0 Hz,H-4'),8.35(1H,d,J=16.4 Hz,H-6'),8.76(1H,dd,J=2.0 Hz,4.0 Hz,H-2');ESI-MS m/z:350(M+Na)。
5,7,2',4',5'-五甲氧基黃酮4,橘黃色固體,產(chǎn)率:61%,mp.211.5~212.0 ℃.1H NMR(400 MHz,DMSO)δ:3.72(3H,s,CH3O),3.79(3H,s,CH3O),3.82(3H,s,CH3O),3.91(s,CH3O),3.92 (s,3H,CH3O),6.23(d,J=2.0 Hz,1H,H-3),6.47(d,J=4.0 HZ,1H,H-8),6.62(3H,d,J=2.0 Hz,1H,H-6),7.72(1H,s,H-3'),8.24(1H,d,J=10.0 Hz,H-6');13C NMR(100 MHz,CDCl3)δ:180.7(s,C=O),169.1,168.7,159.3(s,C-2),153.0,147.2,139.3,127.8,111.3(d,C-3),108.4,104.9,93.9,89.1,77.3,77.0,76.7,60.8,56.0,55.9,49.1,48.9,48.7,29.5;ESI-MS m/z:373(M+H),375(M +Na),767(2M+Na)。
5,7,3',4',5'-五甲氧基黃酮5,黃色固體,產(chǎn)率:65%;mp.208.0~209.2 ℃;1H NMR(400 MHz,DMSO)δ:3.75(3H,s,CH3O),3.78(3H,s,CH3O),3.91(3H,s,CH3O),3.94(1H,s,CH3O),3.96(3H,s,CH3O),6.34(1H,s,H-3),6.70(1H,s,H-8),6.74(1H,s,H-6),7.13 (1H,d,J=1.2 Hz,H-C2'),7.27(1H,d,J=2.0 Hz,H-6');13C NMR(100 MHz,CDCl3)δ:178.9(s,C=O),168.9,168.2,158.9(s,C-2),153.0,146.7,139.0,127.6,110.0(d,C-3),108.7,104.0,94.5,90.0,79.0,60.2,56.6,56.2,56.0,40.1,39.9,39.7,39.5,39.3,39.1,38.9;ESIMS m/z:373(M+H),395(M+Na),767(2M+Na)。
5,7,2'-三甲氧基黃酮6,黃色固體,產(chǎn)率:58%;mp.224.8~225.0 ℃;1H NMR(400 MHz,CDCl3)δ:3.90(3H,s,CH3O),3.92(3H,s,CH3O),3.94(3H,s,CH3O),6.14(1H,d,J=2.0 Hz,H-3),6.39(1H,d,J=1.8 Hz,H-6),6.94(1H,d,J=8.0 Hz,H-8),7.02(1H,dd,J=8.0 Hz,15.2 Hz,H-5'),7.05(1H,dd,J=8.0 Hz,15.6 Hz,H-4'),7.35(1H,d,J=4.0 Hz,H-3'),8.23(1H,d,J=8.0 Hz,H-6');13C NMR(100 MHz,CDCl3)δ:181.0 (s,C=O),169.0,168.8,159.4(s,C-2),158.5,147.8,131.5,130.9,121.3,120.6,110.6(d,C-3),105.3,105.2,93.8,89.1,77.3,77.0,76.7,56.0,55.9,55.4,49.5,49.3,49.1,48.8,48.6,29.6;ESI-MS m/z:313(M +H),335(M+Na)。
3.2.2 新型黃酮醇化合物的合成
3'-羥基-5,7-二甲氧基黃酮醇7,深黃色固體,產(chǎn)率:55%,mp.189.8~190.2 ℃;1H NMR(400 MHz,CDCl3)δ:3.64(3H,s,CH3O),3.73(3H,s,CH3O),6.38(1H,d,J=2.0 Hz,H-6),6.60(1H,d,J=2.0 Hz,H-8),6.94(1H,d,J=2.0 Hz,H-4'),7.35(1H,dd,J=8.0 Hz,16.0 Hz,H-5'),7.69(1H,d,J=8.0 Hz,H-6'),7.74(1H,s,H-2'),9.19(1H,s,H-3');ESI-MS m/z:305(M+H);327 (M+Na)。
4-甲基-5,7-三甲氧基-黃酮醇8,淡黃色晶體,產(chǎn)率:72%,mp.194.6~194.7 ℃;1H NMR(400 MHz,DMSO)δ:2.05(3H,s,CH3),3.93(3H,s,CH3O),3.97(3H,s,CH3O),6.16(1H,d,J=2.0 Hz,H-8),6.38(1H,d,J=1.2 Hz,H-6),7.54(2H,d,J=4.0 Hz,H-3',H-5'),7.72(2H,d,J=8.4 Hz,H-2',H-6'),8.22(1H,s,H-3);ESI-MS m/z:313(M+H),335(M+Na),647 (2M+Na)。
5,7-二甲氧基-2',3',4-三甲氧基黃酮醇9,橙黃色固體,產(chǎn)率:65%,mp.228.9~229.2 ℃;1H NMR(400 MHz,CDCl3)δ:3.81(3H,s,CH3O),3.83(3H,s,CH3O),3.89(3H,s,CH3O),3.91(3H,s,CH3O),3.95(3H,s,CH3O),6.49(1H,d,J=2.0 Hz,H-6),6.63(1H,d,J=2.0 Hz,H-8),6.94(3H,d,J=8.4 Hz,1H,H-5),7.21(1H,d,J=9.0 Hz,H-6),8.42(1H,s,H-3');ESI-MS m/z:389(M +H),411(M +Na),799 (2M+Na)。
2-蒽基-5,7-二甲氧基-黃酮醇10,橘紅色固體,產(chǎn)率:72%,mp.220.7~222.1 ℃;1H NMR(400 MHz,CDCl3)δ:3.82(3H,s,CH3O),4.04(3H,s,CH3O),6.45(1H,d,J=2.4 Hz,H-3'),6.79(1H,s,H-6),7.25(1H,s,H-8),7.50(1H,dd,J=2.0 Hz,4.4 Hz,H-4),7.72(1H,d,J=4.0 Hz,H-3),7.85(1H,d,J=3.6 Hz,6.0 Hz,H-5),8.08(1H,d,J=14.4 Hz,H-2),8.63(1H,s,H-6);13C NMR (100 MHz,CDCl3)δ:171.8(s,C=O),164.5,160.9,160.3(s,C-2),141.8,140.4(s,C-3),131.2,130.9,130.2,130.1,128.8,128.4,127.0,126.1,126.0,125.5,125.3,123.5,107.7,107.1,96.0,92.6,77.3,77.0,76.7,65.5,56.5,55.8,30.5,19.1,13.7;ESI-MS m/z:399.0 (M+H)。
7-甲氧基-2-喹啉黃酮醇11,紅色固體,產(chǎn)率:55%,mp.224.5~225.5 ℃;1H NMR(400 MHz,DMSO)δ:3.97(3H,s,CH3O),6.95(1H,d,J=2.4 Hz,H-8),6.97(1H,d,J=2.4 Hz,H-6),7.22(1H,d,J=2.4 Hz,H-5),7.57(1H,dd,J=7.6 Hz,15.6 Hz,H-5'),7.77(1H,d,J=8.0 Hz,14.4 Hz,H-8'),7.94(1H,dd,J=8.0 Hz,16.0 Hz,H-6'),7.98(1H,d,J=8.0 Hz,H-7'),8.12(1H,d,J=8.0 Hz,H-3'),8.36(1H,dd,J=10.0 Hz,18.0 Hz,H-4'),9.39(1H,s,H-3);ESI-MS m/z:342(M +Na),661(2M +Na)。
7-甲氧基-2',3',4'-三甲氧基黃酮醇12,橘紅色固體,產(chǎn)率69%,mp.173.2~173.9 ℃;1H NMR(400 MHz,DMSO)δ:3.91(3H,s,CH3O),3.93(3H,s,CH3O),3.94(3H,s,CH3O),3.96(3H,s,CH3O),6.83(1H,d,J=8.8 Hz,H-6),6.89(1H,s,H-8),7.01(1H,d,J=8.0 Hz,H-5),7.34(1H,dd,J=4.0 Hz,12.0 Hz,H-5'),8.15(1H,d,J=8.4 Hz,H-6');13C NMR (100 MHz,CDCl3)δ:172.6(s,C=O),164.0,157.7,155.6,152.3,144.9 (s,C-2),142.5,138.3(s,C-3),126.8,125.6,117.5,115.2,114.7,107.3,99.9,77.3,77.0,76.7,61.6,60.9,56.1,55.8;ESI-MS m/z:381(M+Na)。
供試化合物1、2、3、7、9、10 用DMSO 配成1.0×10-2mol/L 濃度的儲備液,稀釋溶液濃度為50 μmol/L 的1、2、3、7、9、10 六種化合物對乳腺癌MDA-231 細(xì)胞的抑制活性檢測,應(yīng)用MTT 比色法檢測OD 值,并選取起始原料,中間體查爾酮以及順鉑進(jìn)行實(shí)驗(yàn)對照,分別進(jìn)行三組平行試驗(yàn)。應(yīng)用MTT比色法檢測OD 值,計(jì)算對照組和各實(shí)驗(yàn)組MDA-231 細(xì)胞的抑制率,活性實(shí)驗(yàn)與檢測數(shù)據(jù)由貴州省中科院天然藥物研究所完成,具體數(shù)據(jù)如下:
表1 化合物1、2、3、7、9、10 對乳腺癌MDA-231 細(xì)胞的抑制活性數(shù)據(jù)Table 1 Inhibition activity of compounds 1,2,3,7,9,10 against breast cancer cell line MDA-231
化合物1~6 在ESI-MS 中與目標(biāo)化合物的分子量相吻合,在1H NMR 中δ 區(qū)間3.71~4.01 內(nèi)出現(xiàn)多組甲氧醚C-H 特征峰。化合物1、2、4、5、6 在δ 區(qū)間6.21~6.35 出現(xiàn)明顯的黃酮C 環(huán)中C3-H 峰,其中3 化合物中受B 環(huán)間位硝基的影響,使C3-H 中的δ:6.74 大于其他化合物,δ 區(qū)間6.41~7.23 為黃酮化合物A 環(huán)中C6-H,C8-H,δ 區(qū)間7.32~8.76 為黃酮化合物B 環(huán)中C-H 的1H NMR 值。化合物7~9 在ESI-MS 中的分子量與目標(biāo)化合物黃酮醇及其衍生物的數(shù)值相等,其中目標(biāo)化合物的C3-OH 的活潑H 在氘代試劑中不表現(xiàn)強(qiáng)的吸收峰,7 化合物在δ:9.19 表現(xiàn)明顯的C3'-OH 酚羥基峰,8 化合物在δ:4.31 出現(xiàn)明顯的甲苯中的甲基C-H 峰,9 和10 化合物分別在對應(yīng)黃酮醇化合物的δ 區(qū)間中出現(xiàn)相應(yīng)的苯環(huán)C-H 峰,化合物11、12 由1H NMR 和ESI-MS數(shù)值確定為目標(biāo)化合物。上述部分化合物的表征可參照表2(Table 2)中13C NMR 特征峰的具體數(shù)值。
在黃酮類化合物的13C NMR 譜中,不同類型的黃酮類化合物,則根據(jù)C 環(huán)的三個(gè)碳原子信號中母核結(jié)構(gòu)不同而各具特征,它的化學(xué)位移和裂分情況,能有助于推斷黃酮類化合物的骨架類型。具體請參見表2(Table 2)
表2 黃酮類化合物C 環(huán)三個(gè)碳核的化學(xué)位移Table 2 Chemical shift of three carbon nuclei of flavonoids C ring
在Yerra KR 和Jean BD 等人的基礎(chǔ)上對黃酮和黃酮醇及其衍生物進(jìn)行修飾,表1 的體外對乳腺癌MDA-231 細(xì)胞活性結(jié)果表明,由于起始原料和中間體及目標(biāo)產(chǎn)物1~3 對乳腺癌MDA-231 細(xì)胞株表現(xiàn)較低的細(xì)胞毒作用,而目標(biāo)產(chǎn)物2、7、10 表現(xiàn)較強(qiáng)的抑制活性如表1(表1),從而發(fā)現(xiàn)7-甲氧基黃酮醇構(gòu)效關(guān)系中的B 環(huán)為蒽環(huán)時(shí)有較強(qiáng)的細(xì)胞毒性,B環(huán)的3'-OH 具有增強(qiáng)抗癌活性。濃度為50 μmol/L時(shí),活性測試結(jié)果表明目標(biāo)化合物7 對乳腺癌MDA-231 細(xì)胞的抑制可達(dá)到60%~70%,具有作為先導(dǎo)化合物的研究價(jià)值,目標(biāo)化合物9 的對乳腺癌MDA-231 細(xì)胞的抑制可達(dá)到70%~80%的,該目標(biāo)化合物具有作為乳腺癌抑制藥物的進(jìn)一步研究價(jià)值。
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