NO供體天然冰片衍生物的合成研究

馮改麗，招仲恒，羅璟，肖敏捷，王濤*

（廣州中醫(yī)藥大學(xué)中藥學(xué)院，廣東廣州510006）

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NO供體天然冰片衍生物的合成研究

馮改麗，招仲恒，羅璟，肖敏捷，王濤*

（廣州中醫(yī)藥大學(xué)中藥學(xué)院，廣東廣州510006）

摘要：【目的】設(shè)計(jì)合成一氧化氮（NO）供體型冰片衍生物?！痉椒ā恳员铣稍頌橹笇?dǎo)，天然冰片為原料，采用酯化、親核取代等反應(yīng)對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾，并利用硅膠柱層析方法對(duì)其產(chǎn)物進(jìn)行分離純化?！窘Y(jié)果】合成得到3個(gè)NO供體天然冰片衍生物，即4-硝氧丁酸天然冰片酯、2-硝氧基乙酸天然冰片酯和2-(3-硝氧基丙氧基)-苯甲酸天然冰片酯，所有化合物結(jié)構(gòu)均經(jīng)紅外光譜，核磁共振法等確證?！窘Y(jié)論】合成方法操作簡(jiǎn)便、可行，可為進(jìn)一步治療心血管疾病的冰片類新藥后續(xù)研究提供實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：冰片；NO供體；合成

冰片是一味常用的中藥，對(duì)中樞神經(jīng)興奮性有較強(qiáng)的雙向調(diào)節(jié)作用，既“鎮(zhèn)靜安神”又有醒腦作用［1］，另外，還具有抗炎、抗菌、鎮(zhèn)痛作用［2-3］。冰片不僅自身能通過血腦屏障，還能夠增加血腦屏障的通透性，促使其他藥物通過血腦屏障進(jìn)入腦組織［4］。故而臨床中冰片常作為佐使藥物使用，尤其在心腦血管病治療中的配伍應(yīng)用最為廣泛［5-6］，但在長(zhǎng)期的臨床用藥中發(fā)現(xiàn)，冰片藥效作用較小，且易升華以及具有一定的毒副作用。所以，為了降低冰片的毒副作用，提高藥理作用［7］，許多學(xué)者對(duì)冰片結(jié)構(gòu)的修飾開展了大量研究，發(fā)現(xiàn)所合成的冰片衍生物可降低冰片的毒副作用，并增強(qiáng)冰片的藥效。

一氧化氮（NO）是重要的信使物質(zhì)和效應(yīng)分子，參與了體內(nèi)多種生理和病理過程。有研究表明，NO是一種優(yōu)良的血管舒張劑。生理狀態(tài)下，NO能維持器官血流量相對(duì)穩(wěn)定，使血管具有自身調(diào)節(jié)作用，從而降低平均動(dòng)脈壓，控制全身各種血管床的靜息張力，增加局部血流［8］。因此，外源性地給予生理劑量的NO以維持其正常需要量，對(duì)于緩解和治療心腦血管疾病有著極其重要的意義。而NO供體藥物是外源性NO的重要來源，所以，在心血管疾病方面具有很好的預(yù)防和治療作用。

本研究設(shè)計(jì)在冰片母核的基礎(chǔ)上對(duì)其酯化、親核取代合成NO供體型冰片衍生物，為治療心血管類疾病的冰片類藥物研發(fā)奠定基礎(chǔ)。

1　儀器與試劑

Nicolet FT-IR 330紅外光譜儀，KBr壓片（美國(guó)Thermo Electron Nicolet公司）；RE-52A型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（上海亞榮生化儀器廠）；SHZ-D（Ⅲ）循環(huán)水式真空泵（2 800 r/min，鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司）；D40-2F型電動(dòng)攪拌機(jī)（杭州儀表電機(jī)有限公司）；SB-3200D超聲波清洗儀（寧波新芝生物科技股份有限公司）；DZT-6050型真空干燥箱（上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司）；導(dǎo)脈沖傅里葉變換核磁共振譜儀，Bruker AVANCE AV 400/500（德國(guó)Bruker公司）；天然冰片（純度﹥95%，江西林科天然冰片廠）；柱層析硅膠G，青島海洋化工廠；其他試劑均為分析純。

2　方法與結(jié)果

2.1 NO供體衍生物的合成設(shè)計(jì)

針對(duì)冰片結(jié)構(gòu)中的羥基修飾位點(diǎn)，進(jìn)行酯化反應(yīng)，再通過親核取代引入硝酸酯NO供體片段。具體合成路線見圖1。

圖1 NO供體冰片衍生物的合成路線

2.2 2-（3-硝氧基丙氧基）-苯甲酸冰片酯的合成

1）水楊酸天然冰片酯（I）的合成。

按照參考文獻(xiàn)［9］的制備方法，制得黃色濃稠液體4.47 g，產(chǎn)率為21.0%。

2）2-（3-溴代丙氧基）-苯甲酸冰片酯（II）的合成。

50 mL圓底燒瓶中加入3 g（11.0 mmol）水楊酸天然冰片酯（I）及6.4 g（33.0 mmol）無水K2CO3，20 mL丙酮，在振搖下滴加3.5 mL（33.0 mmol）1，3-二溴丙烷，滴加結(jié)束后在常溫下避光反應(yīng)48 h，呈淡黃色。乙酸乙酯洗滌（30 mL×3），有機(jī)層加入無水MgSO4干燥，過濾，濾液減壓蒸干，柱層析［V（石油醚）∶V（乙酸乙酯）= 40∶1］洗脫分離得淡黃色油狀液體0.6 g，產(chǎn)率為13.9%。

3）2-（3-硝氧基丙氧基）-苯甲酸冰片酯（III）的合成。

50 mL三口燒瓶中加入0.6 g（1.3 mmol）2-（3-溴代丙氧基）-苯甲酸冰片酯（II）溶于25 mL乙腈中，加入硝酸銀0.55 g（3.2 mmol），避光攪拌回流30 h。反應(yīng)液移至250 mL分液漏斗中，用乙酸乙酯洗滌（30 mL×3），有機(jī)層加入無水MgSO4干燥。過濾，濾液減壓蒸干，柱層析［V（石油醚）：V（乙酸乙酯）= 40∶1］洗脫分離，得淡黃色油狀液體，產(chǎn)率為46.0%。IR（KBr，cm-1）：2 952，1 718，1 636，1 491，1 451，1 391，1 273，1 135，1 078，972，861；1HNMR （400 Hz，CDCl）：7.77（1H，d，J =8.0 Hz，C6H4），7.43 （1H，d，J = 8.0 Hz，C6H4），6.98（2H，m，C6H4），4.75（2H，t，J = 12.0 Hz，CH2ONO2），4.14（2H，t，J = 5 Hz，CH2O），4.90（1H，ddd，J = 11.5，5.8，5.7 Hz，H-2），2.27（4H，m，H-3β，CH2），1.91（1H，m，H-6β），1.74（1H，m，H-5β），1.73（1H，m，H-4），1.51（1H，m，H-6α），1.26 （1H，m，H-α），1.24（1H，dd，J = 12.6，3.7 Hz，H-3α），1.07（3H，s，CH3），0.93（3H，s，CH3），0.87（3H，s，CH3）；13CNMR（100 Hz，CDCl3）：12.5，21.1，28.1，29.0，34.7，37.8，39.8，46.0，47.9，49.9，65.3，70.9，82.2，114.2，121.6，132.3，132.6，134.2，159.1，165.9。

2.3 4-硝氧丁酸冰片酯的合成

1）丁二酸冰片酯（IV）的合成。

按照參考文獻(xiàn)［10］的制備方法，制得黃色濃粘稠液體狀產(chǎn)物6 g，產(chǎn)率為25.0%。

2）冰片丁二酸溴代酯（V）的合成。

稱取6 g（0.024 mol）丁二酸冰片酯（IV），9.8 g的碳酸鉀和26 mL（0.33 mol）的1，2-二溴乙烷置于50 mL的圓底燒瓶里，并加入40 mL的DMF。室溫下避光攪拌反應(yīng)48 h，薄層監(jiān)測(cè)反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)束后，蒸餾水水洗2次（100 mL，50 mL），有機(jī)相中加入無水硫酸鎂干燥。過濾，濾液減壓蒸干，柱層析［V（石油醚）∶V（乙酸乙酯）= 40∶1］洗脫分離，得淡黃色油狀液體，產(chǎn)率為23.4%。

3）4-硝氧丁酸冰片酯（VI）的合成。

取化合物（V）3.7 g（0.010 mol），硝酸銀3.5 g （0.021 mol），再加入乙腈20 mL至50 mL圓底燒瓶中，室溫避光攪拌下反應(yīng)24 h，薄層監(jiān)控反應(yīng)終點(diǎn)。反應(yīng)結(jié)束后，過濾，濾液減壓濃縮，柱層析［V（石油醚）∶V（乙酸乙酯）= 250∶1］洗脫分離，得淺黃色粘稠液體，產(chǎn)物0.90 g，產(chǎn)率16.8%。IR （KBr，cm-1）：2 924，1 635，1 384，1 143；1HNMR（500 Hz，CDCl3）：4.8（2H，s，CH2ONO2），4.99（1H，ddd，J = 10.0，5.6，5.5 Hz，H-2），2.34（1H，m，H-3β），1.80（1H，m，H-6β），1.73（1H，m，H-4），1.67（1H，t，J = 9.0，4.5 Hz，H-5β），1.20～1.29（2H，m，H-5α，H-6α），0.96～1.00（1H，dd，J = 13.9，3.4 Hz，H-3α），0.87（3H，s，CH3），0.85（3H，s，CH3），0.80（3H，s，CH3）；13CNMR （125 Hz，CDCl3）：14.2，19.6，20.5，27.8，28.8，37.3，45.6，48.8，49.9，68.4，83.4（CH2ONO2），167.0（C=O）。

2.4 2-硝氧乙酸冰片酯的合成

1）2-溴乙酸冰片酯（VII）的合成。

取1 g（6.5 mmol）天然冰片加入250 mL三頸瓶中，并加入20 mL二氯甲烷作為溶劑，冰浴下逐滴滴加0.6 mL（6.9 mmol）溴乙酰溴，最后滴加6滴N，N-二甲基甲酰胺作為催化劑，逐漸升至室溫繼續(xù)攪拌反應(yīng)24 h水洗（20 mL×3）后，薄層監(jiān)控反應(yīng)終點(diǎn)。反應(yīng)結(jié)束后，加入無水MgSO4干燥。過濾，濾液減壓濃縮后將產(chǎn)物進(jìn)行柱層析［V（石油醚）∶V（乙酸乙酯）= 40∶1］洗脫分離，得到淺黃色油狀液體1.1 g，產(chǎn)率：61.5%。

2）2-硝氧基乙酸冰片酯（VIII）的合成。

取2-溴乙酸冰片酯（VII）1.1 g（4.0 mmol），硝酸銀1 g（5.9 mmol）和20 mL乙腈加入50 mL圓底燒瓶中，在室溫下避光攪拌反應(yīng)24 h，薄層監(jiān)控反應(yīng)終點(diǎn)。反應(yīng)結(jié)束后，過濾反應(yīng)液，濾液減壓濃縮后，進(jìn)行柱層析［V（石油醚）∶V（乙酸乙酯）= 40∶1］洗脫，得到的產(chǎn)物為淺黃色油狀液體。產(chǎn)量：0.8 g，產(chǎn)率：77.5 %。IR（KBr，cm-1）：2 924，1 635，1 384，1 143；1HNMR（500 Hz，CDCl3）：4.8（2H，s，CH2ONO2），4.99（1H，ddd，J = 10.0，5.6，5.5 Hz，H-2），2.34（1H，m，H-3β），1.80（1H，m，H-6β），1.73（1H，m，H-4），1.67（1H，t，J = 9.0，4.5 Hz，H-5β），1.20～1.29（2H，m，H-5α，H-6α），0.96～1.00（1H，dd，J= 13.9，3.4 Hz，H-3α），0.87（3H，s，CH3），0.85（3H，s，CH3），0.80（3H，s，CH3）；13CNMR（125 Hz，CDCl3）：14.2，19.6，20.5，27.8，28.8，37.3，45.6，48.8，49.9，68.4，83.4（CH2ONO2），167.0（C=O）。

3　討論

水楊酸天然冰片酯采用文獻(xiàn)［9］方法合成，但產(chǎn)率不高，可能與天然冰片醇羥基所產(chǎn)生的大空阻有一定關(guān)系，反應(yīng)中選擇濃硫酸為酯化反應(yīng)的催化劑，而濃硫酸具脫水性，易導(dǎo)致炭化，故加入濃硫酸必須緩慢且反應(yīng)體系要充分混勻。

天然冰片與溴乙酰溴進(jìn)行酯化反應(yīng)時(shí)，受天然冰片仲醇結(jié)構(gòu)中的空間位阻的作用可能會(huì)對(duì)產(chǎn)物的產(chǎn)率有一定程度的影響。因此，在反應(yīng)過程中加入N，N-二甲基甲酰胺（DMF）作為催化劑，使反應(yīng)溫度降低，產(chǎn)品純度提高。并且DMF能與水混溶，因此，在后續(xù)步驟中容易除去。

4　結(jié)論

天然冰片是治療心血管疾病的一味常用佐使藥物，藥效作用相對(duì)較弱。為提高其在心血管疾病中的藥效，采用拼合原理指導(dǎo)對(duì)其進(jìn)行化學(xué)修飾，不僅可以避免研究過程的盲目性，且在成熟的技術(shù)下開展合成，成功率高，有利于改善其臨床缺陷。本實(shí)驗(yàn)以天然冰片為原料首次合成了三種新型的NO供體硝酸酯類天然冰片衍生物，以期通過冰片及NO結(jié)構(gòu)片段的協(xié)同作用，達(dá)到研究目的，為進(jìn)一步的藥理研究打下了基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

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［責(zé)任編輯：吳卓］

科技與應(yīng)用

Sythetic Study of NO-Donor Natural Borneol Derivatives

FENG Gaili, ZHAO Zhongheng, LUO Jing, XIAO Minjie, WANG Tao*
（School of Chinese Materia Medica, Guangzhou University of Chinese Medicine, Guangzhou Guangdong 510006, China）

Abstract:Objective: To synthesize NO-donor Natural Borneol Derivatives. Methods: According to prodrug principle, three NO-donor natural borneol derivatives, including 4-nitrooxy bornyl butyrate, 2-nitrooxy bornyl acetate and 2-(3-nitrooxy-propoxyl)-bornyl salicylate, were synthesized by using natural borneol as template via esterification and nucleophilic substitution. And the products were purified by Silica gel column chromatography. Results: The structures of the target products were confirmed by infrared spectroscopy, nuclear magnetic resonance method. The results showed that the synthetic methods are simple and high yielding. Conclusions: This study can provide experimental basis for the development of new drugs for treating angiocardiopathy.

Key words:natural borneol; NO donor; synthesis

通信作者：王濤（1970—），女，廣東廣州人，副教授，E-mail：wangtao@gzutcm.edu.cn。

作者簡(jiǎn)介：馮改麗（1992—），女，陜西延安人，碩士研究生，研究方向：天然成分的結(jié)構(gòu)修飾及活性評(píng)價(jià)。

收稿日期：2015-12-18

DOI：10.3969/j.issn.1672-6138.2016.01.001

中圖分類號(hào)：R914

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1672-6138（2016）01-0001-04