天然產(chǎn)物綿馬酚B的合成研究

滕星星 古金華 王媛媛 石培琪 葉連寶

(廣東藥科大學(xué)藥物化學(xué)教研室，廣州 510006)

綿馬酚B(aspidinol B)又名三叉蕨酚，是一種間苯三酚類化合物，主要分布于鱗毛蕨科(Dryopteridaceae)、鱗毛蕨屬(Dryopteris Adanson)的粗莖鱗毛蕨(Dryopteris crassirhizomaNakai)和綿馬貫眾(Dryoperidis crassirhizomatisRhizoma)的根莖中，是這兩種植物的特征化學(xué)成分[1]，結(jié)構(gòu)如圖1所示?，F(xiàn)代藥理學(xué)研究表明，綿馬酚B對白念珠菌，金黃色葡萄球菌，枯草芽孢桿菌，大腸埃希菌等都有著顯著抗菌活性[2-3]，對人類口腔表皮樣癌細(xì)胞有選擇性活性[4]，有抗氧化作用[5-6]，甚至可能成為治療癌癥的前沿藥物。

圖1 綿馬酚B的化學(xué)結(jié)構(gòu)式Fig.1 Chemical structure of aspidinol B

目前報(bào)道中，有關(guān)于綿馬酚提取方法很多，但仍存在缺陷，且目前尚未有行之有效的解決方法。例如，Toledano工作組[7]表明提取時(shí)會發(fā)生大分子的再聚合與自縮合現(xiàn)象。天然產(chǎn)物的合成早已成為如今合成化學(xué)家的重點(diǎn)趨勢，但關(guān)于綿馬酚B的合成文獻(xiàn)卻寥寥無幾。

本實(shí)驗(yàn)室對早期Riedl的合成路線進(jìn)行研究，對部分合成路線進(jìn)行了改進(jìn)[8]。為了避免酚羥基在后續(xù)反應(yīng)過程中被氧化，原工藝采用芐基對酚羥基進(jìn)行保護(hù)?？紤]到芐基的毒性較大，本研究改用乙基碳化二亞胺/二甲基氨基吡啶(EDCI/DMAP)作為偶聯(lián)劑保護(hù)酚羥基。首先采用了文獻(xiàn)中的乙酸對羥基進(jìn)行酯化(產(chǎn)率：43.71%)，但后期實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)異丁酸產(chǎn)率更高，故得到2-丁?；?5-羥基-4-甲基間苯二甲酸二異丙酯(3)[9]?；衔?3)在碳酸鉀的催化下與硫酸二甲酯反應(yīng)約12h即可得到2-丁?；?5-甲氧基-4-甲基間苯二甲酸二異丙酯(4)，最后化合物(4)在堿性條件下水解成綿馬酚B，總產(chǎn)率17.6%。與原路線中以2,4,6-三羥基甲苯為原料，經(jīng)過傅克?；?-甲基-間苯三酚(1)5位上加入丁?；?產(chǎn)率44.64%)，芐基氯保護(hù)酚羥基(產(chǎn)率：22.13%)，硫酸二甲酯使羥基甲基化(產(chǎn)率：90.41%)，最后用氫氣脫保護(hù)(產(chǎn)率：51.62%)相比，改進(jìn)后的路線操作簡單，反應(yīng)時(shí)間更短，總收率更高，更加環(huán)保，合成路線如圖2所示，綿馬酚B結(jié)構(gòu)經(jīng)鑒定與文獻(xiàn)上描述一致[10-11]。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與試劑

RV8V-C旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(德國IKA儀器公司)；電熱真空干燥箱(天津市華北實(shí)驗(yàn)儀器有限公司)；XR6A顯微熔點(diǎn)儀(上海精密儀器廠)；Bruker Plus 400核磁共振波譜儀(日本日立公司)；Quadrupoleu/MS型質(zhì)譜儀(美國Perkin Elmer公司)；Avance Ⅲ 400MHz核磁共振儀(CDCl3為溶劑，瑞士Bruker公司)。

實(shí)驗(yàn)所用試劑均為分析純，購于廣州化學(xué)試劑廠。

1.2 實(shí)驗(yàn)步驟

1.2.1 化合物2的合成

將2,4,6-三羥基甲苯3.50g(0.0250mol)置于250mL三口燒瓶中，加入二硫化碳16.0mL攪拌均勻后緩慢加入無水三氯化鋁粉末10.0g(0.0750mol)，隨后在常溫下沿瓶壁加入硝基苯9.40mL，加熱回流0.5h后，將2.90g(0.0280mol)丁酰氯以及無水硝基苯1.60mL加入滴液漏斗中，于回流狀態(tài)下緩慢滴入兩者混合液，繼續(xù)回流約1.5h后至反應(yīng)完全冷卻至室溫，在攪拌下傾入鹽酸冰水(濃鹽酸15.0mL，冰95.0g)中水解20min，改為蒸餾裝置加熱用水蒸氣蒸餾除去二硫化碳，趁熱過濾，將濾液反復(fù)加熱驟冷，析出淺黃色細(xì)針狀結(jié)晶，合并所得結(jié)晶干燥后稱重2.34g，產(chǎn)率44.64%。熔點(diǎn)162～165℃。1H NMR(400MHz,CDCl3) δ(ppm)6.11(s, 1H), 2.34(t,J=7.4Hz, 2H),2.16(s, 3H), 1.71(h,J=7.4Hz, 2H), 0.83(t,J=7.3Hz,3H)。13C NMR(100MHz, CDCl3) δ(ppm) 205.76(s),163.18(s), 159.95(s), 158.76(s), 110.43(s), 105.84(s),100.68(s), 46.30(s), 17.92(s), 13.73(s), 7.58(s)。EIMS: 212.56 [M+H]+。元素分析C11H14O4(210.23): 實(shí)測值(計(jì)算值)，%：C 62.89(62.85); H 6.69(6.71); O 30.42(30.44)。

1.2.2 化合物3的合成

圖2 綿馬酚B的優(yōu)化全合成方法Fig.2 The optimized synthetic method of aspidinol B

將6.00 g(0.0286 mol)化合物2，異丁酸5.33mL(0.0572mol)，DMAP 0.342g(0.00280mol)溶于80.0mL THF，在-5℃下攪拌冷卻；另取EDCI(16.4g,0.0860mol)溶于30.0mL的10%NaOH溶液中攪拌均勻，取80.0mL DCM進(jìn)行萃取，然后將下層有機(jī)層滴加到上述溶液中去，保持零下溫度持續(xù)反應(yīng)3h，加水(1.00mL)淬滅反應(yīng)，30℃減壓蒸餾除去大部分THF，加水和DCM并用濃鹽酸滴加到溶液中攪拌均勻?qū)⑺畬诱{(diào)至弱酸性，DCM萃取，無水硫酸鈉干燥，將萃取液制砂，洗脫劑為乙酸乙酯/石油醚(體積比1:20) 進(jìn)行柱層析分離，得黃色油狀物6.36g，產(chǎn)率64.36%。1H NMR(400MHz, CDCl3) δ(ppm) 6.18(s,1H), 5.45(t,J=2.4Hz, 2H), 4.73(d,J=2.1Hz, 2H), 2.56(d,J=6.5, 2.7Hz, 2H), 2.32～2.28(m, 5H), 1.76～1.58(m, 2H),1.19(dd,J=6.8Hz, 1.3Hz, 12H), 0.92(t,J=7.5Hz, 3H)。13C NMR(100MHz, CDCl3) δ(ppm) 205.67(s), 158.18(s),155.93(d,J=14.6Hz), 153.67(s), 120.49(s), 105.20(s),97.48(s), 90.39(s), 55.78(s), 46.56(s), 30.06(s), 21.83(s),17.60(s), 13.92(s), 9.24(s). EI-MS: 351.32[M+H]+。元素分析C19H26O6(350.17)：實(shí)測值(計(jì)算值)，%：C,65.17(65.13); H, 7.53(7.48); O, 27.30(27.39)。

1.2.3 化合物4的合成

將5.00g(0.0144mol)化合物3溶于100mL丙酮，在常溫條件下，加入硫酸二甲酯3.64g(0.0288mol)，碳酸鉀3.98g(0.0572mol)，氮?dú)獗Ｗo(hù)，回流，反應(yīng)12h后冷卻，過濾除去白色鉀鹽，并用丙酮洗滌，減壓條件下除去丙酮得黃色油狀物5.13g，產(chǎn)率98.64%。1H NMR(400MHz,CDCl3) δ(ppm) 6.34(s, 1H), 5.67(t,J=2.1Hz, 2H),4.89(d,J=2.1Hz, 2H), 3.57(s, 3H), 2.78～2.46(m, 2H),2.25(t,J=7.4Hz, 2H), 2.21(s, 3H), 1.46(h,J=7.6Hz, 2H),1.45(dd,J=6.9Hz, 1.6Hz, 12H), 0.68(t,J=7.6Hz, 3H)。13C NMR(100MHz, CDCl3) δ(ppm) 205.36(s), 158.77(s),155.89(d,J=14.6Hz), 153.26(s), 112.46(s), 105.95(s),97.13(s), 90.47(s), 46.24(s), 30.87(s), 21.67(s), 17.24(s),13.69(s), 8.24(s). EI-MS: 364.82[M+H]+。元素分析C20H28O6(364.19): 實(shí)測值(計(jì)算值)，%：C, 65.78(65.92);H, 7.33(7.74); O, 26.89(26.34)。

1.2.4 目標(biāo)化合物偽綿馬酚B的合成

將4.20g(0.0117mol)化合物4加入250mL圓底燒瓶中，加入甲醇60.0mL，2mol/L氫氧化鈉水溶液60.0mL，氮?dú)獗Ｗo(hù)，40℃攪拌約2.5h，加入濃鹽酸10.0mL中和，攪拌均勻后在減壓條件下蒸餾除去甲醇，DCM萃取，萃取液干燥旋干，純化采用洗脫劑為二氯甲烷/石油醚(體積比100:1)進(jìn)行柱層析，得黃色固體2.97g，正己烷重結(jié)晶，得黃色針狀固體1.62g，產(chǎn)率62.10%。1H NMR(400MHz, CDCl3)δ(ppm) 6.34(s, 1H), 3.79(s, 3H), 2.57(t,J=7.7Hz, 2H),2.48(s, 3H), 1.84(m, 2H), 0.26(t,J=7.3Hz, 3H)。13C NMR(100MHz, CDCl3) δ(ppm) 205.46(s), 168.59(s),158.75(s), 153.78(s), 112.93(s), 105.58(s), 100.33(s),61.78(s), 46.47(s), 17.58(s), 13.72(s), 8.66(s)。EI-MS:224.94[M+H]+。元素分析C12H16O4(224.10)：實(shí)測值(計(jì)算值)，%：C, 64.62(64.27); H,7.31(7.19); O,28.07(28.54)。

2 結(jié)果與討論

通過對原合成路線的改進(jìn)，本研究在原來14d左右的周期上縮短至3d，總產(chǎn)率從4.57%提升至17.6%，而化合物3和4未見文獻(xiàn)報(bào)道。

在原路線中，化合物2使用毒性試劑卞基氯保護(hù)酚羥基保護(hù)苯環(huán)上2位以及4位酚羥基，經(jīng)過6d反應(yīng)在6位酚羥基甲基化，最后用10%鈀碳脫去芐基保護(hù)基。改進(jìn)后的路線，直接采用異丁酸保護(hù)化合物2-甲基-6-丁酰間苯三酚(2)的2位以及4位酚羥基，采用EDCI作為活化試劑，不僅可以吸收反應(yīng)體系中少量的水，還可以防止反應(yīng)過程中生成的活性中間體醚被破壞，DMAP的使用更是可以穩(wěn)定活性中間體醚，延長其存在時(shí)間，阻止生成副產(chǎn)物，這樣不僅減少了反應(yīng)時(shí)間，更是提高了反應(yīng)產(chǎn)率。在原路線中，反應(yīng)時(shí)間最長的就是6位酚羥基甲基化，6d的反應(yīng)時(shí)間導(dǎo)致整個(gè)反應(yīng)路線周期的延長，而我們新合成路線中，由于苯環(huán)上2位和4位酚羥基成酯，增加了酚羥基的酸性，促進(jìn)了硫酸二甲酯的甲基化，使化合物3經(jīng)過12h反應(yīng)完全，大大縮短了合成路線的周期。原路線采用了氫氣還原去除芐氧基，此反應(yīng)過程中由于氫氣危險(xiǎn)，需要使用高壓釜進(jìn)行反應(yīng)。改進(jìn)后的路線，由于前期使用了異丁酸進(jìn)行酚羥基保護(hù)，在最后可以直接使用2mol/L氫氧化鈉溶液對化合物4進(jìn)行酸堿中和，即可在堿性條件下得到的目標(biāo)產(chǎn)物綿馬酚B。

總之，通過對原路線的改進(jìn)，本研究得到了一條以2,4,6-三羥基甲苯為原料，經(jīng)歷4步反應(yīng)即可得到綿馬酚B的高效率優(yōu)化合成路線，為之后aspidinol B的衍生物或藥理學(xué)實(shí)驗(yàn)研究提供了更好的基礎(chǔ)。