高烏甲素縮醛類化合物的合成及抗腫瘤活性研究

楊文艷， 馮國忠*， 梁承遠， 裴少萌， 宋慧慧， 鞠偉會,馮壯壯

(1.中國藥科大學(xué) 國際醫(yī)藥商學(xué)院， 江蘇 南京 211198； 2.陜西科技大學(xué) 食品與生物工程學(xué)院， 陜西 西安 710021)

高烏甲素縮醛類化合物的合成及抗腫瘤活性研究

楊文艷1， 馮國忠1*， 梁承遠2， 裴少萌2， 宋慧慧2， 鞠偉會2,馮壯壯2

(1.中國藥科大學(xué) 國際醫(yī)藥商學(xué)院， 江蘇 南京 211198； 2.陜西科技大學(xué) 食品與生物工程學(xué)院， 陜西 西安 710021)

為尋找抗腫瘤活性好且毒性小的天然產(chǎn)物先導(dǎo)化合物，以高烏甲素與芳香醛雜合化合物為原料，合成了一系列未見文獻報道的高烏甲素縮醛類化合物.通過1H NMR、13C NMR與HRMS對合成的化合物進行了結(jié)構(gòu)表征，并用MTT法測定了所合成高烏甲素縮醛類化合物對人肝癌細胞(HepG2)，人肺癌細胞(A-549)及人結(jié)腸癌細胞(HCT-8)的細胞毒性.結(jié)果顯示合成的化合物對不同的腫瘤細胞株表現(xiàn)出不同程度的抑制作用，為高烏甲素的衍生化開發(fā)利用提供理論依據(jù).

高烏甲素； 芳香醛雜合化合物； 縮醛化合物； 抗腫瘤； 藥物合成

0 引言

高烏甲素是毛茛科植物高烏頭的主要有效成分，是我國首創(chuàng)的非成癮性鎮(zhèn)痛藥，具有多種生物活性[1-11]，有較高的藥用開發(fā)價值.高烏甲素結(jié)構(gòu)中具有羥基、酯基、酰胺基等多個活性位點[12]，易于引入取代基進行結(jié)構(gòu)修飾，通過衍生化可獲得結(jié)構(gòu)新穎且活性更好的高烏甲素衍生物.

高烏甲素是單酯型生物堿，本身具有毒性，而產(chǎn)生毒性的一個主要原因是8位[13]的羥基容易酯化.據(jù)報道，有研究對高烏甲素的C-18、C-14、氮原子[14]、C-4位及C-4位苯環(huán)上的氫原子[15]進行衍生化.我們發(fā)現(xiàn)，高烏甲素C-8、C-9位[16]的鄰二羥基能與醛類衍生物的羰基縮合生成螺環(huán)結(jié)構(gòu)，根據(jù)相關(guān)報道，已經(jīng)證實芳香醛類衍生物，無毒性，具有較好的抗腫瘤活性，該抗腫瘤活性可能與芳香醛類小分子方向化合物有關(guān).

本文嘗試對高烏甲素C-8、C-9位進行修飾，利用高烏甲素與芳香醛類化合物反應(yīng)合成高烏甲素縮醛類化合物，并對其抗腫瘤活性進行初步測試.

1 材料和方法

1.1 儀器與試劑

實驗中主要使用的試劑及儀器分別如表1和表2所示.

表1 儀器列表

表2 試劑列表

高烏甲素(Sigma-Aldrich)，NMR由Bruker公司的核磁共振儀(ADVANCEⅢ-400 MHZ)測定，HRMS由Bruker公司的質(zhì)譜儀(MicrOTOF-QⅡ)測定.所用試劑均為分析純，使用前未經(jīng)進一步純化.人肝癌細胞株，人肺癌細胞株，人結(jié)腸癌細胞株由廣東醫(yī)科大學(xué)提供.

1.2 實驗方法

1.2.1 高烏甲素縮醛類化合物的合成

(1)于100 mL圓底燒瓶中，按芳香醛類化合物與原甲酸三甲酯摩爾比1∶2的比例投料，甲苯作為溶劑，室溫磁力攪拌，在酸性條件下進行反應(yīng)，用薄層色譜判斷是否有新的產(chǎn)物生成以及追蹤反應(yīng)進度.

(2)按高烏甲素與芳香醛類化合物摩爾比為1∶1.2的比例向反應(yīng)器中投入高烏甲素，加50 mL溶劑，置于磁力攪拌器上攪拌，保持酸性環(huán)境，加熱在回流條件下進行反應(yīng)，TLC追蹤實驗進度，反應(yīng)完全后將溶劑減壓蒸出.

(3)經(jīng)柱層析進行分離提純，得目標(biāo)產(chǎn)物，稱重并計算收率.合成路線如圖1所示.

圖1 高烏甲素縮醛類化合物的合成路線

1.2.2 高烏甲素縮醛類化合物的結(jié)構(gòu)鑒定

取適量高烏甲素縮醛類化合物溶于氘代DMSO中，通過核磁共振氫譜(1H-NMR)、碳譜(13C-NMR)與質(zhì)譜(HRMS)進行結(jié)構(gòu)表征.

1.3 高烏甲素縮醛類化合物的抗腫瘤活性測定

對合成的化合物用MTT法進行腫瘤細胞增殖抑制試驗.細胞株選用：人肝癌細胞(HepG2)，人肺癌細胞(A-549)，人結(jié)腸癌細胞(HCT-8)，培養(yǎng)液為DMEM+15%NBS+雙抗.

1.3.1 主要溶液的配制

(1)MTT貯存液：將1 mg的MTT粉溶于1 mL D-hanks液中，使終濃度為1 mg/ml，現(xiàn)配現(xiàn)用.

(2)DMEM培養(yǎng)基處理：DMEM培養(yǎng)基10.4 g溶于1 000 mL超純水中，加NaHCO33.7 g，Hepes 2.385 g，青霉素，鏈霉素各10萬Units，用CO2氣調(diào)pH為7.2，過濾除菌，4 ℃冰箱保存，臨用時加血清調(diào)濃度至10%.

(3)MEM培養(yǎng)基處理：MEM培養(yǎng)基10.4 g溶于1 000 mL 蒸餾水中，加NaHCO32.2 g，Heps 4.8 g，青霉素，鏈霉素各10萬Units，用CO2氣調(diào)pH為7.2，過濾除菌，4 ℃冰箱保存，臨用時加血清調(diào)濃度至10%.

(4)結(jié)晶紫：用2.5%的多聚甲醛溶液溶解結(jié)晶紫，濃度為0.5%.

(5)樣品液：用DMSO(Merck)溶解后，加入PBS(-)配成的100μmol/L的溶液或者均勻的混懸液，然后用DMSO的PBS(-)稀釋，最終濃度分別為0.1，1，10，20，40，60，80，100μmol/L.

(6)對照液：將高烏甲素和上市的抗腫瘤藥物5-氟脲嘧啶以同樣的條件配成對照品溶液.

1.3.2 細胞培養(yǎng)

貼壁生長腫瘤細胞細胞培養(yǎng)于含10% 滅活新生牛血清和青霉素、鏈霉素(各100萬U/L)的1640培養(yǎng)液中，置于37 ℃，5% CO2，飽和濕度的二氧化碳培養(yǎng)箱中培養(yǎng).細胞貼壁生長，每2～3 d傳代1次，傳代時首先倒出培養(yǎng)液，PBS洗2次，胰酶消化后，加入新鮮的培養(yǎng)液吹打均勻，調(diào)整細胞至適當(dāng)濃度移入新的培養(yǎng)瓶中，添加培養(yǎng)液至適量.取對數(shù)生長期細胞用于實驗.

1.3.3 測試方法

取對數(shù)生長期細胞，消化、計數(shù)，以2×104/mL 的密度接種于 96 孔培養(yǎng)板中，每孔100μL.培養(yǎng) 24 h后，將待測化合物以2，4，8，16，32，64μmol/L濃度處理細胞.實驗組每個濃度設(shè)5個復(fù)孔，以含0.4% DMSO的培養(yǎng)液作對照.藥物作用48 h后，去上清，每孔加入100μL MTT(2-(4，5-二甲基-2-噻唑基)-3，5-二苯基-2H-四唑氫溴酸鹽)(1 mg/mL)，繼續(xù)培養(yǎng) 4 h，棄上清，每孔加入100μL DMSO，振蕩混勻，用酶標(biāo)儀在570 nm處測定吸光度值.計算抑制率，公式：抑制率=(1-給藥組吸光度值)/對照組吸光度值×100%.

1.4 統(tǒng)計學(xué)方法

將所得數(shù)據(jù)用SPSS 20統(tǒng)計學(xué)軟件進行錄入、分析、處理，計量資料用(x±s)表示，兩組間的計數(shù)資料比較進行t檢驗，以P<0.05 為差異具有統(tǒng)計學(xué)意義.

2 結(jié)果與討論

2.1 高烏甲素縮醛類化合物的合成

本課題按照上述實驗步驟，合成了8個高烏甲素縮醛類化合物，產(chǎn)率在60.2 %～73.4%.

2.2 高烏甲素縮醛類化合物的結(jié)構(gòu)及表征

2.2.1 化合物(1)

名稱:(2R,3S,3aS,6aS,7R,7aR,10S,13S,13aR,13bS,14S,17S )-8-ethyl-5- ( 4- hydroxyphen yl ) -3,13,17- trimethoxy -13b,14-dimethyldodecah ydro -10,13a,7-( epiethane [1,1,2] triyl )-2,6a-ethano [1,3] dioxolo [4′,5′:7,7a] indeno [5,4-b] azocin -10-yl 2-acetamidobenzoate.

化合物(1)的結(jié)構(gòu)如圖2所示.

圖2 化合物(1)的化學(xué)結(jié)構(gòu)

白色無定粉末，產(chǎn)率為68.4%，M.P.232～234 ℃.1H NMR (400 MHz,DMSO- d6)δ(ppm):10.71 (1 H,s),8.27(1 H,d,J=8.6 Hz),7.85(1 H,d,J=8.0 Hz),7.76(2 H,d,J=8.8 Hz),7.57(1 H,t,J=7.9 Hz),7.17(1 H,t,J=7.7 Hz),6.92(2 H,d,J=7.8 Hz),5.83(1 H,s),5.25(1 H,s),3.41(1 H,d,J=11.3 Hz),3.38(6 H,s),3.26(3 H,s),3.18(8 H,m),2.89(1 H,s),2.68(2 H,q),2.34(1 H,d,J=10.8 Hz),2.26(2 H,t,J=7.9 Hz),2.12(3 H,s),2.05(2 H,dd,J=15.0,6.5),1.91(3 H,m),1.39(2 H,q),1.03(3 H,t,J=7.2 Hz).13C NMR(100 MHz,DMSO-d6)δ(ppm):168.11,165.89,163.29,156.37,154.61,139.94,133.64,132.35,132.07,130.60,130.14,129.48,128.38,122.53,115.80,89.32,84.08,82.66,78.13,73.50,57.04,55.87,55.36,50.56,48.18,42.46,35.24,31.47,26.02,25.63,24.14,13.25.HRMS(ESI) calcd.for C39H48N2O9[M+H]+:689.336 0,found:689.339 3.

2.2.2 化合物(2)

名稱：(2R,3S,3aS,6aS,7R,7aR,10S,13S,13aR,13bS,14S,17S)-8-ethyl-5-(3-hydroxyphenyl)-3,13,17-trimethoxy-13b,14-dimethyldodecahydro-10,13a,7-(epiethane[1,1,2]triyl)-2,6a-ethano[1,3]dioxolo[4′,5′:7,7a]indeno[5,4-b]azocin-10-yl-2-acetamidobenzoate.

化合物(2)的結(jié)構(gòu)如圖3所示.

圖3 化合物(2)的化學(xué)結(jié)構(gòu)

淡黃色無定型粉末，產(chǎn)率為70.3%.M.P.218 ～220 ℃.1H NMR(400 MHz,DMSO-d6)δ(ppm):10.50(1 H,s),8.27(1 H,d,J=8.3 Hz),7.85(1 H,d,J=8.0 Hz),7.58(1 H,dd,J=6.8,6.8 Hz),7.42(1 H,t,J=7.7 Hz),7.36(1 H,d,J=7.5 Hz),7.25(1 H,m),7.17(1 H,t,J=10.2 Hz),7.10(1 H,d,J=7.9 Hz),5.81(1 H,s),5.36(1 H,s),3.41(1 H,d,J=11.3 Hz),3.35(3 H,s),3.27(6 H,s),3.18(8 H,m),2.89(1 H,s),2.68(2 H,q),2.35(1 H,d,J=10.8 Hz),2.25(3 H,m),2.12(3 H,s),1.91(4 H,m),1.39(2 H,q),1.03(3 H,t,J=7.1 Hz).13C NMR(100 MHz,DMSO-d6)δ(ppm):168.40,165.90,157.95,139.96,137.61,133.94,130.27,122.85,121.76,121.03,117.83,114.61,89.22,84.33,83.94,83.67,83.42,82.83,82.37,78.13,73.40,60.19,57.04,55.87,55.36,55.20,50.69,50.56,48.14,42.46,37.05,35.24,31.11,25.94,24.72,23.51,13.25.HRMS(ESI) calcd.for C39H48N2O9[M+H]+:689.336 0,found:689.339 3.

2.2.3 化合物(3)

名稱：(2R,3S,3aS,6aS,7R,7aR,10S,13S,13aR,13bS,14S,17S)-8-ethyl-3,13,17-trimethoxy-13b,14-dimethyl-5-(4-nitrophenyl)dodecahydro-10,13a,7-(epiethane[1,1,2]triyl)-2,6a-ethano[1,3]dioxolo[4′,5′:7,7a]indeno[5,4-b]azocin-10-yl-2-acetamidobenzoate.

化合物(3)的結(jié)構(gòu)如圖4所示.

圖4 化合物(3)的化學(xué)結(jié)構(gòu)

白色無定型粉末，產(chǎn)率為60.2%，M.P.208～210 ℃.1H NMR(400 MHz,DMSO-d6)δ(ppm):10.81(1 H,s),8.44(2 H,s,J=7.2 Hz),8.27(1 H,d,J=8.0 Hz),8.17(2 H,d,J=6.8 Hz),7.84(1 H,d,J=9.5 Hz),7.57(1 H,t,J=7.8 Hz),7.17(1 H,t,J=8.2 Hz),5.83(1 H,s),3.41(1 H,d,J=11.3 Hz),3.30(9 H,s),3.19(8 H,m),2.88(1 H,s),2.68(2 H,q),2.42(1 H,m),2.35(1 H,d,J=10.6 Hz),2.25(3 H,m),2.12(3 H,s),1.91(3 H,m),1.39(2 H,q),1.03(3 H,t,J=7.1 Hz).13C NMR(100 MHz,DMSO-d6)δ(ppm):168.41,166.11,149.11,139.95,134.22,134.15,133.80,130.60,130.51,129.80,124.28,122.98,120.60,117.88,89.22,84.33,83.43,82.83,78.13,73.40,60.31,57.04,55.87,55.36,55.19,50.69,50.56,48.22,48.14,47.47,42.77,35.58,31.40,26.40,25.94,24.72,23.76,13.26.HRMS(ESI) calcd.for C39H47N3O10[M+H]+718.336 4,found:718.349 3.

2.2.4 化合物(4)

名稱：(2R,3S,3aS,6aS,7R,7aR,10S,13S,13aR,13bS,14S,17S)-8-ethyl-3,13,17-trimethoxy-13b,14-dimethyl-5-(3-nitrophenyl)dodecahydro-10,13a,7-(epiethane[1,1,2]triyl)-2,6a-ethano[1,3]dioxolo[4′,5′:7,7a]indeno[5,4-b]azocin-10-yl-2-acetamidobenzoate.

化合物(4)的結(jié)構(gòu)如圖5所示.

圖5 化合物(4)的化學(xué)結(jié)構(gòu)

白色無定型粉末，產(chǎn)率為72.5%，M.P.241 ～243 ℃.1H NMR(400 MHz,DMSO-d6)δ(ppm):10.95(1 H,s),8.71(1 H,t,J=1.9 Hz),8.55(1 H,d),8.35(1 H,d,J=7.6 Hz),8.27(1 H,d,J=8.3 Hz),7.91(1 H,t,J=8.5 Hz),7.84(1 H,d,J=8.0 Hz),7.57(1 H,t,J=7.9 Hz),7.17(1 H,t,J=7.2 Hz),5.83(1 H,s),3.41(1 H,d,J=11.3 Hz),3.29(9 H,m),3.18(8 H,m),2.88(1 H,s),2.68(2 H,q),2.42(1 H,m),2.35(1 H,d,J=10.7 Hz),2.25(2 H,t,J=7.3 Hz),2.12(3 H,s),2.06(2 H,m),1.91(3 H,m),1.39(2 H,q),1.03(3 H,t,J=7.1 Hz).13C NMR(100 MHz,DMSO-d6)δ(ppm):167.83,165.91,148.16,139.95,137.14,134.87,133.65,130.93,128.53,124.05,120.64,111.76,89.02,84.26,83.91,83.35,82.10,77.95,73.40,60.31,57.04,55.69,55.33,50.51,48.07,47.27,42.44,35.59,31.26,25.91,24.74,23.60,13.26.HRMS(ESI) calcd.for C39H47N3O10[M+H]+:718.336 4,found:718.349 3.

2.2.5 化合物(5)

名稱：(2R,3S,3aS,6aS,7R,7aR,10S,13S,13aR,13bS,14S,17S)-8-ethyl-5-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-3,13,17-trimethoxy-13b,14-dimethyldodecahydro-10,13a,7-(epiethane[1,1,2]triyl)-2,6a-ethano[1,3]dioxolo[4′,5′:7,7a]indeno[5,4-b]azocin-10-yl-2-acetamidobenzoate.

化合物(5)的結(jié)構(gòu)如圖6所示.

圖6 化合物(5)的化學(xué)結(jié)構(gòu)

白色無定型粉末，產(chǎn)率為73.4%，M.P.244～246 ℃.1H NMR(400 MHz,DMSO-d6)δ(ppm):10.61(1 H,s),8.27(1 H,d,J=8.2 Hz),7.85(1 H,d,J=8.0 Hz),7.58(1 H,d,J=1.9 Hz),7.56(1 H,d,J=2.1 Hz),7.40(2 H,d,J=4.5 Hz),7.17(1 H,d,J=7.6 Hz),5.79(1 H,s),3.88(3 H,s),3.84(3 H,s),3.41(1 H,d,J=11.3 Hz),3.35(3 H,s),3.27(6 H,m),3.20(8 H,m),2.89(1 H,s),2.68(2 H,q),2.34(1 H,d,J=10.8 Hz),2.26(3 H,m),2.12(3 H,s),1.95(3 H,m),1.38(2 H,q),1.03(3 H,t,J=7.1 Hz).13C NMR(100 MHz,DMSO-d6)δ(ppm):168.40,165.60,154.16,149.14,139.95,129.61,126.10,122.85,120.63,117.83,111.24,109.36,89.02,83.94,82.68,77.93,73.49,59.93,56.78,55.85,55.47,55.36,47.90,47.24,42.82,35.25,25.73,24.45,23.51,22.22,13.25.HRMS(ESI) calcd.for C40H50N2O10[M+H]+:719.346 4,found:719.359 2.

2.2.6 化合物(6)

名稱：(2R,3S,3aS,6aS,7R,7aR,10S,13S,13aR,13bS,14S,17S)-5-(3,4-dimethoxyphenyl)-8-ethyl-3,13,17-trimethoxy-13b,14-dimethyldodecahydro-10,13a,7-(epiethane[1,1,2]triyl)-2,6a-ethano[1,3]dioxolo[4′,5′:7,7a]indeno[5,4-b]azocin-10-yl-2-acetamidobenzoate.

化合物(6)的結(jié)構(gòu)如圖7所示.

圖7 化合物(6)的化學(xué)結(jié)構(gòu)

白色無定型粉末，產(chǎn)率為68.5%，M.P.245～ 247 ℃.1H NMR(400 MHz,DMSO-d6)δ(ppm):10.61(1 H,s),8.27(1 H,d,J=8.2 Hz),7.85(1 H,d,J=8.0 Hz),7.58(1 H,d,J=1.9 Hz),7.56(1 H,d,J=2.1 Hz),7.40(2 H,d,J=4.5 Hz),7.17(1 H,d,J=7.6 Hz),5.79(1 H,s),3.88(3 H,s),3.84(3 H,s),3.41(1 H,d,J=11.3 Hz),3.35(3 H,s),3.27(6 H,m),3.20(8 H,m),2.89(1 H,s),2.68(2 H,q),2.34(1 H,d,J=10.8 Hz),2.26(3 H,m),2.12(3 H,s),1.95(3 H,m),1.38(2 H,q),1.03(3 H,t,J=7.1 Hz).13C NMR(100 MHz,DMSO-d6)δ(ppm):168.40,165.60,154.16,149.14,139.95,129.61,126.10,122.85,120.63,117.83,111.24,109.36,89.02,83.94,82.68,77.93,73.49,59.93,56.78,55.85,55.47,55.36,47.90,47.24,42.82,35.25,25.73,24.45,23.51,22.22,13.25.HRMS(ESI) calcd.for C41H52N2O10[M+H]+:733.256 4,found:733.269 3.

2.2.7 化合物(7)

名稱：(2R,3S,3aS,6aS,7R,7aR,10S,13S,13aR,13bS,14S,17S)-8-ethyl-5-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-3,13,17-trimethoxy-13b,14-dimethyldodecahydro-10,13a,7-(epiethane[1,1,2]triyl)-2,6a-ethano[1,3]dioxolo[4′,5′:7,7a]indeno[5,4-b]azocin-10-yl-2-acetamidobenzoate.

化合物(7)的結(jié)構(gòu)如圖8所示.

圖8 化合物(7)的化學(xué)結(jié)構(gòu)

白色無定型粉末，產(chǎn)率為62.3%，M.P.188～190 ℃.1H NMR(400 MHz,DMSO-d6)δ(ppm):1H NMR(400 MHz,DMSO-d6)δ(ppm):10.87(1 H,s),8.27(1 H,d,J =8.2 Hz),7.85(1 H,d,J=8.0 Hz),7.57(1 H,t,J=7.8 Hz),7.42(1 H,d,J=2.0 Hz),7.40(1 H,d,J=2.0 Hz),7.25(1 H,d,J=1.9 Hz),7.12(1 H,d,J=8.0 Hz),5.82(1 H,s),5.27(1 H,s),3.87(3 H,s),3.41(1 H,d,J=11.3 Hz),3.35(3 H,s),3.26(3 H,s),3.19(9 H,m),2.89(1 H,s),2.68(2 H,dd,J=14.6,7.5 Hz),2.44(2 H,m),2.36(1 H,m),2.27(2 H,m),2.12(3 H,s),2.04(1 H,m),1.95(4 H,m),1.39(2 H,q),1.03(3 H,t,J=7.1 Hz).13C NMR(100 MHz,DMSO-d6)δ(ppm):168.40,165.89,153.32,146.99,139.63,133.93,129.81,124.36,120.62,113.44,111.57,89.03,84.58,83.94,83.65,82.65,82.08,78.13,73.40,60.19,57.04,55.87,55.76,55.37,50.56,48.48,48.23,47.89,47.54,46.60,42.46,35.53,25.37,24.15,23.50,12.72.HRMS(ESI) calcd.for C40H50N2O10[M+H]+:719.336 1,found:719.347 2.

2.2.8 化合物(8)

名稱：(2R,3S,3aS,6aS,7R,7aR,10S,13S,13aR,13bS,14S,17S)-8-ethyl-3,13,17-trimethoxy-13b,14-dimethyl-5-(3,4,5-trimethoxyphenyl)dodecahydro-10,13a,7-(epiethane[1,1,2]triyl)-2,6a-ethano[1,3]dioxolo[4′,5′:7,7a]indeno[5,4-b]azocin-10-yl-2-acetamidobenzoate.

化合物(8)的結(jié)構(gòu)如圖9所示.

圖9 化合物(8)的化學(xué)結(jié)構(gòu)

淡黃色無定型粉末，產(chǎn)率為62.7%.M.P.248～250 ℃.1H NMR(400 MHz,DMSO-d6)δ(ppm):10.76(1 H,s),8.27(1 H,d,J=8.3 Hz),7.85(1 H,d,J=6.4 Hz),7.57(1 H,t,J=7.1 Hz),7.27(2 H,s),7.17(1 H,t,J=8.1 Hz),5.80(1 H,s),3.87(12 H,s),3.77(3 H,s),3.41(1 H,d,J=11.3 Hz),3.35(3 H,s),3.26(3 H,m),3.19-3.21(8 H,m),2.89(1 H,s),2.68(2 H,dd,J=14.5,7.4 Hz),2.35(1 H,d,J=10.7 Hz),2.25(2 H,m),2.12(3 H,s),1.92-1.94(3 H,m),1.38(2 H,q),1.03(3 H,t,J=7.1 Hz).13C NMR(100 MHz,DMSO-d6)δ(ppm):168.40,165.90,153.30,142.78,139.95,133.29,131.62,124.13,122.85,120.63,106.69,101.67,89.00,84.23,82.66,78.13,73.19,60.18,59.91,57.04,56.02,55.87,55.36,48.17,47.25,42.18,36.17,35.79,31.09,25.37,24.72,24.43,13.25.HRMS(ESI) calcd.for C42H54N2O11[M+H]+:763.372 8,found:763.376 0.

2.3 高烏甲素縮醛類化合物的抗腫瘤活性

經(jīng)MTT法對化合物1-8 進行初步的抗腫瘤活性測試，使用高烏甲素[17-20]和抗腫瘤藥物5-氟脲嘧啶作為陽性對照，通過軟件SPSS 20計算，得到半數(shù)抑制濃度IC50，如表 3所示.

表3 高烏甲素及其衍生物對細胞株HepG2、

注：-表示IC50值>100μmol/mL.

表3顯示，高烏甲素及大部分衍生物對三種腫瘤細胞的增殖均有較好的抑制作用，尤其是高烏甲素與異香草醛的衍生物7對HepG2、A549、HeLa三種腫瘤細胞的半數(shù)抑制濃度IC50值分別為4.86、6.45、3.29μmol/mL，接近于對照藥物5-FU的抑制效果，且高于高烏甲素的抑制作用.高烏甲素與甲基香蘭素的衍生物6的對腫瘤細胞的抑制效果次之.提示高烏甲素及其衍生多種腫瘤細胞有較強的細胞毒作用，尤其是對人宮頸癌細胞株 HeLa的抑制效果最好.衍生物4、5對細胞的抑制率隨著濃度的增加變化不明顯，且對不同腫瘤細胞株的抑制效果不同.

分析其原因，香蘭醛和胡椒醛基團在不改變高烏甲素藥效團與烏頭烷優(yōu)勢結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，提高高烏甲素衍生物的溶解性與滲透性，使高烏甲素衍生物的抗腫瘤活性提高.

3 結(jié)論

本文以高烏甲素與芳香醛雜合化合物為原料，成功合成了一系列高烏甲素縮醛類化合物，采用1H NMR、13C NMR與HRMS對所合成的化合物進行了結(jié)構(gòu)表征，并使用HepG2、A-549與HCT-8三種細胞株進行了初步的抗腫瘤活性測試，合成的化合物對三個細胞株呈現(xiàn)出不同程度的抑制作用，抑制活性都強于高烏甲素.經(jīng)初步活性測試，上述合成的一系列高烏甲素縮醛類化合物均具有抗腫瘤活性，為進一步作用機制與臨床前研究提供可靠依據(jù).

[1] 謝海輝,韋璧瑜.高烏頭的化學(xué)成分及其藥理作用研究進展[J].天然產(chǎn)物研究與開發(fā),2010,22:232-235,154.

[2] 高稚淇，謝 紅，陳 玲.高烏頭生物堿高烏甲素對大鼠心肌缺血/再灌注損傷的保護作用研究[J].江蘇中醫(yī)藥，2015，47(6):79-81.

[3] 林密迦,楊錫馨.高烏甲素對手術(shù)致痛大鼠的鎮(zhèn)痛及局麻作用的研究[J].海峽藥學(xué),2011,23(4):29-31.

[4] 汪 芳,趙 軍,趙翡翠,等.白喉烏頭的化學(xué)成分研究[J].中國藥房,2015(9):1 233-1 235.

[5] W Sun,S Zhang,Y Zhao,et al.Optimization and comparison of extraction methods of lappaconitine from aconitum sinomontanum nakai[J].Asian Journal of Chemistry,2016,28(2):435-440.

[6] 饒 冉.烏頭屬藥用植物研究進展[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2012,40(29):14 227-14 230.

[7] 蘇 帆.高烏甲素的臨床應(yīng)用及研究進展[J].實用疼痛學(xué)雜志,2009,5(1):50-54.

[8] 陳福軍,楊 帆,付 巖,等.高烏甲素在臨床肛腸病術(shù)后鎮(zhèn)痛效果的研究[J].齊齊哈爾醫(yī)學(xué)院學(xué)報,2016,37(14):1 838-1 839.

[9] 劉銘佩,鞠 洋,黨月蘭.高烏甲素的抗炎作用[J].中藥藥理與臨床,2004,20(4):13-15.

[10] Wang Y Z,Xiao Y Q,Zhang C,et al.Study of analgesic and anti-inflammatory effects of lappaconitine gelata[J].Journal of Traditional Chinese Medicine,2009,29(2):141-145.

[11] 胡金芳,劉 靜,馮 玥,等.正交設(shè)計篩選獨一味和高烏甲素抗炎鎮(zhèn)痛作用的最佳配比[J].中藥藥理與臨床,2012(5):53-55.

[12] 賴谷仙，戴日強.螺環(huán)化合物的合成研究[J].化工技術(shù)與開發(fā),2012,41(5):6-7.

[13] Pankrushina N A,Nikitina I A,Anferova N V,et al.Study of alkaloids of the siberian and altai flora.10.synthesis of N(20)-deethyllappaconitine derivatives[J].Russian Chemical Bulletin,2003,52(11):2 490-2 499.

[14] 王建莉.鎮(zhèn)痛藥高烏甲素和草烏甲素的結(jié)構(gòu)修飾以及脂肪環(huán)醚氧化成內(nèi)酯反應(yīng)的研究[D].成都：四川大學(xué),2004.

[15] Osadchii S,Shul′Ts E,Polukhina E,et al.Study of alkaloids of the siberian and altai flora:12.synthesis of new lappaconitine derivatives containing olefinic substituents[J].Russian Chemical Bulletin,2006,55(6):1 077-1 084.

[16] 李 智.C_(18)二萜生物堿結(jié)構(gòu)改造與不對稱催化活性研究[D].大連：大連理工大學(xué),2014.

[17] 林 妮,肖柳英,林培英,等.氫溴酸高烏甲素抗腫瘤的實驗研究[J].中醫(yī)研究,2005,18(10):16-18.

[18] 盛良翮,徐 萌,徐立群,等.高烏甲素對非小細胞肺癌體外殺傷作用及其分子機制[J].中藥材,2014(5):840-843.

[19] 伍耀衡,寧異真,許建邦,等.參附注射液、高烏甲素注射液誘導(dǎo)白血病細胞株HL-60分化、凋亡的研究[J].廣州中醫(yī)藥大學(xué)學(xué)報,2008,25(2):131-137.

[20] 孔古婭,卿德華,楚 延.氫溴酸高烏甲素的抗心律失常作用[J].四川生理科學(xué)雜志,2002,24(4):175-177.

【責(zé)任編輯：陳 佳】

Synthesis and antitumor activity of lappaconitine acetal compounds derivatives

YANG Wen-yan1, FENG Guo-zhong1*, LIANG Cheng-yuan2, PEI Shao-meng2, SONG Hui-hui2, JU Wei-hui2, FENG Zhuang-zhuang2

(1.School of International Pharmaceutical Business, China Pharmaceutical University, Nanjing 211198, China; 2.School of Food and Biological Engineering, Shaanxi University of Science & Technology, Xi′an 710021, China)

To discover novel compounds with better antitumor activities and less toxicities,in the present work,a series of compounds of lappaconitine acetal have been synthesized from the hybrids of lappaconitine and aromatic aldehydes,which have not been reported in other literature before.The structure of the synthesized compounds were characterized by1H NMR,13C NMR and HRMS.Additionally,the cytotoxicity of the synthesized compounds on human hepatocarcinoma cells (HepG2),human lung cancer cells (A-549) and human colon cancer cells (HCT-8) have further been detected by MTT method.The results revealed that these compounds have potent inhibition on different cell lines in various degrees,specifically,the most potent compound 6 and 7 are worth further studying owing to their satisfactory cytotoxic activities.

lappaconitine; aromatic aldehyde hybrid compounds; acetal compounds; antitumor activity; drug synthesis

2016-10-28 基金項目：國家自然科學(xué)基金項目(81602967)； 中國博士后科學(xué)基金項目(2016M592898XB)； 陜西省科技廳自然科學(xué)基金項目(2014JQ4154)； 陜西省教育廳專項科學(xué)研究計劃項目(15JK1076)； 陜西省人力資源與社會保障廳博士后基金資助項目(2015); 國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目(201510708172，201610708019)

楊文艷(1989-)，女，江蘇南京人,在讀碩士研究生,研究方向：醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)技術(shù)與經(jīng)濟

馮國忠(1961-)，男，江蘇南京人,教授，研究方向：藥學(xué)、醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟與診斷咨詢,fen-zhongcpu@126.com

1000-5811(2017)02-0135-07

R914.5

A