穿心蓮內(nèi)酯衍生物的微波合成方法研究

張 琦， 崔慶新

(南開大學(xué) 藥學(xué)院， 天津 300353)

1 穿心蓮內(nèi)脂的結(jié)構(gòu)

近年來，微波反應(yīng)越來越多地應(yīng)用到了有機合成當中[1-2]。已有研究證實，采用微波輔助技術(shù)的反應(yīng)速率要遠遠大于傳統(tǒng)加熱的反應(yīng)速率。微波合成能極大地加快反應(yīng)速率，縮短反應(yīng)時間，可以通過改變反應(yīng)溫度來實現(xiàn)改變某些反應(yīng)的選擇性，且設(shè)備簡單、成本較低、污染小，具有較高的推廣價值[3-6]。本文將微波輔助技術(shù)應(yīng)用于穿心蓮內(nèi)酯衍生物的合成中，結(jié)合產(chǎn)物純化，并采用高效液相色譜(HPLC)法分析，將微波合成方法與傳統(tǒng)方法進行對比，探究微波合成新技術(shù)的優(yōu)點，為提高穿心蓮內(nèi)酯衍生物的合成效率提供新思路。

穿心蓮內(nèi)酯(andrographolide)是穿心蓮的主要二萜內(nèi)酯類有效成分，結(jié)構(gòu)見圖1。最新研究表明，穿心蓮內(nèi)酯具有抗病毒、抗腫瘤、免疫調(diào)節(jié)、治療糖尿病、治療高血壓、抗血栓、對腦缺血再灌注損傷保護等作用[7]。目前關(guān)于穿心蓮內(nèi)酯結(jié)構(gòu)中各個官能團的修飾已有廣泛研究[8]，但在實際操作中由于穿心蓮內(nèi)酯的結(jié)構(gòu)當中具有3個活性相近的羥基，傳統(tǒng)方法對于羥基的結(jié)構(gòu)修飾選擇性較低，通常會生成除目標產(chǎn)物外的副產(chǎn)物，大大降低了反應(yīng)效率，并且可能會影響衍生物的抗炎活性，影響對穿心蓮內(nèi)酯構(gòu)效關(guān)系的研究。

圖1 穿心蓮內(nèi)酯的結(jié)構(gòu)

2 實驗原理

穿心蓮內(nèi)酯具有3，14，19位3個羥基，活性相近，均可與離去基團發(fā)生脫水反應(yīng)，且修飾后的衍生物抗炎活性并不會被影響[9-11]。本實驗在酸性條件(pH=2)下用2，2-二甲氧基丙烷(DMP)對穿心蓮內(nèi)酯進行3，19位羥基的取代，目的是為了保護3，19位的2個羥基，為下一步取代14位的羥基做準備[12]。反應(yīng)方程式如下:

由于3個羥基活性相近，因此傳統(tǒng)反應(yīng)都無可避免地會有3，14，19位三羥基取代的副產(chǎn)物生成，當DMP過量或反應(yīng)pH值大于2時會更多地生成三羥基取代的副產(chǎn)物，反應(yīng)時間過長也會造成反應(yīng)效率的降低。因此，在進行實驗之前通過預(yù)實驗，用傳統(tǒng)方法摸索副產(chǎn)物生成比例相對較低的原料用量。

3 儀器與材料

儀器:IKA加熱攪拌器，Eyela N-1300D旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，Bruker 400M全數(shù)字核磁共振儀，Waters高效液相色譜儀，Biotageinitiator+微波合成儀，循環(huán)水式真空泵，恒溫真空干燥箱，電子天平，量筒，移液槍等。

材料:穿心蓮內(nèi)酯標準品購于天津士蘭科技有限公司；2，2-二甲氧基丙烷、樟腦磺酸均為分析純試劑，上海阿拉丁生化科技股份有限公司生產(chǎn)；N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、三乙胺、硅膠等均為分析純試劑，天津化學(xué)試劑廠生產(chǎn)；甲醇為色譜純試劑，天津康科德科技有限公司生產(chǎn)；超純水。

4 實驗方法

4.1 穿心蓮內(nèi)酯衍生物傳統(tǒng)合成方法

取50 mg(0.14 mmol)穿心蓮內(nèi)酯標準品置于干燥圓底燒瓶中，用0.8 mL DMF溶解，加入0.2 mL DMP，加入樟腦磺酸調(diào)至溶液pH=2；緩慢加入磁子，轉(zhuǎn)速為700 r/min磁力攪拌，室溫下反應(yīng)25 min；反應(yīng)結(jié)束后，加入1 mL三乙胺淬滅反應(yīng)，將溶劑旋干。

4.2 穿心蓮內(nèi)酯衍生物微波合成方法

取50 mg(0.14 mmol)穿心蓮內(nèi)酯標準品置于0.5～2.0 mL反應(yīng)玻璃管中，加入0.8 mL DMF并使藥品全部溶解，加入0.2 mL DMP，加入樟腦磺酸調(diào)至溶液pH=2；將玻璃管封口；置于微波反應(yīng)儀中，設(shè)定溫度為60 ℃，反應(yīng)時間為5 min，微波功率300 W；反應(yīng)結(jié)束后，加入1 mL三乙胺淬滅反應(yīng)，將溶劑旋干。

4.3 高效液相色譜法對比分析反應(yīng)體系

色譜條件:色譜柱為phenomenonLuna 5μC18柱(250 mm×4.60 mm，5 μL)，柱溫25 ℃，流動相為甲醇-水(體積比為90∶10)，流速為1.0 mL/min，檢測波長為280 nm。

取等量色譜甲醇分別將傳統(tǒng)方法和微波合成方法的反應(yīng)體系全部溶解，并全部轉(zhuǎn)移至待測樣品瓶中，進樣量為10 μL，注入HPLC系統(tǒng)中進行分析。

4.4 穿心蓮內(nèi)酯衍生物(AD -1)的純化與表征

將傳統(tǒng)方法的反應(yīng)體系收集，將薄層色譜顯示含量最多的產(chǎn)物用硅膠柱層析分離，洗脫液石油醚與乙酸乙酯比例為3∶1，得到穿心蓮內(nèi)酯衍生物(AD -1)純品。

取10 mg AD -1純品，用氘代甲醇使其全部溶解后轉(zhuǎn)移到核磁管中，測定1HNMR譜，對其進行解析。隨后，將純化的AD -1的HPLC譜圖與2個反應(yīng)體系進行比對，確認目標產(chǎn)物的位置。

5 結(jié)果與討論

5.1 HPLC分析

圖2為傳統(tǒng)方法、微波合成方法反應(yīng)體系及AD -1的液相色譜，由于原料用量、濃度以及進樣量都相等，因此具有可比性。選取占主要峰面積的目標產(chǎn)物峰和副產(chǎn)物峰進行積分，傳統(tǒng)反應(yīng)體系和微波反應(yīng)體系的每個峰的保留時間、峰面積和面積占比分別見表1和表2，AD -1主峰的保留時間、峰面積和面積占比見表3。

圖2 傳統(tǒng)反應(yīng)體系、微波反應(yīng)體系與AD -1液相色譜圖

名稱保留時間/min峰面積/(μV·s)面積百分比/%目標產(chǎn)物5.1034953336686.63副產(chǎn)物6.79739880686.97

表3 AD -1液相圖譜結(jié)果

根據(jù)AD -1的液相色譜的保留時間可以推斷出傳統(tǒng)反應(yīng)體系和微波反應(yīng)體系中的目標產(chǎn)物峰，傳統(tǒng)方法目標產(chǎn)物峰的峰面積為49 533 366 μV·s，微波方法目標產(chǎn)物峰的峰面積為55 364 702 μV·s，可知在等量的條件下，微波方法比傳統(tǒng)方法生成了更多的目標產(chǎn)物。根據(jù)極性推斷保留時間約為6.7 min處為3，14，19位三羥基取代副產(chǎn)物峰，傳統(tǒng)方法副產(chǎn)物峰的峰面積為3 988 068 μV·s，所占峰面積百分比為6.97%，微波方法副產(chǎn)物峰的峰面積為670 724 μV·s，所占峰面積百分比為1.00%，由此可以看出微波方法比傳統(tǒng)方法生成的副產(chǎn)物更少，因此微波合成方法的產(chǎn)率更高。

5.2 穿心蓮內(nèi)酯衍生物(AD -1)的表征結(jié)果

采用傳統(tǒng)方法合成出的穿心蓮內(nèi)酯衍生物(AD -1)純品為白色晶體，共制得45.8 mg，產(chǎn)率為85.7 %，結(jié)構(gòu)表征如下:

(1) 純度檢驗:采用高效液相色譜法，液相色譜結(jié)果顯示樣品的峰面積占總峰面積的100 %，說明純度較高。

(2) 核磁共振氫譜分析:由1HNMR(MeOD，400MHz)譜圖得到化學(xué)位移δ:1.02 (3H， s)， 1.22 (3H， s)， 1.35(3H， s)，1.42(3H， s)，2.06～2.11 (2H， m)， 2.44～2.48 (1H， m)，2.81～2.87 (2H， m)， 3.20～3.22 (1H， m)， 3.52～3.55 (1H， m)，4.03～4.13 (1H， m)，4.47-4.51(1H， d，J=4.2 Hz)， 4.70～4.73 (1H， m)，5.04～5.50 (1H， m)，6.85～6.89 (1H， m)。

6 結(jié)論

傳統(tǒng)方法與微波合成法合成出穿心蓮內(nèi)酯衍生物，采用高效液相色譜法對比等量的傳統(tǒng)方法與微波合成方法的反應(yīng)體系，比較等量的兩反應(yīng)體系譜圖中目標產(chǎn)物和副產(chǎn)物的峰面積，從而驗證對于穿心蓮內(nèi)酯衍生物的合成效果，結(jié)果證實微波合成法可以明顯縮短反應(yīng)時間，加快反應(yīng)應(yīng)速率，并且能夠提高合成反應(yīng)的選擇性，從而提高目標產(chǎn)物的產(chǎn)量，降低反應(yīng)副產(chǎn)物的生成，提升反應(yīng)的效率，提高產(chǎn)率。微波合成法較傳統(tǒng)方法更為簡便、快捷，而且綠色環(huán)保，為提高穿心蓮內(nèi)酯衍生物的合成效率以及構(gòu)效關(guān)系的研究提供新思路。

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