一種新型白藜蘆醇查爾酮類衍生物的單晶結構及合成工藝研究

張麗娜，李 遙，阮班鋒，周本國

（1.中國煙草總公司安徽省公司，安徽合肥230002；2.安徽省農業科學院煙草研究所，安徽合肥230031；3.合肥工業大學食品與生物工程學院，安徽合肥230009）

白藜蘆醇（Resveratrol, RES）化學名稱為3,4',5- 三羥基二苯乙烯（3,4,5-Trihydroxystilbene），是一種天然酚類化合物。1940年首次從白藜蘆的根部提取[1]。后來，研究人員發現虎杖、葡萄、花生、桑葚等漿果中也含有這種成分。白藜蘆醇的化學結構由兩個通過乙烯橋連接的酚羥基苯環組成。最近的研究證實，白藜蘆醇具有抗氧化[2]、抗炎[3]、抗菌[4]、抗癌[5]和神經保護[6]等作用。白藜蘆醇的兩個苯環上的酚羥基被認為是其具有抗氧化活性的主要原因，也是導致其不穩定的重要因素[7]。此外，許多研究已經證明白藜蘆醇具有光敏性，生物利用度低及生物活性低，并且具有多種靶標等缺點[8]。因此，許多研究人員試圖優化或改變白藜蘆醇的結構，以獲得更好的藥代動力學特性和生物利用度。近幾年，許多研究人員對白藜蘆醇及其衍生物進行抗菌研究，發現白藜蘆醇及其衍生物對球菌、桿菌、弧菌以及真菌有較強抑制作用。白藜蘆醇抗菌機制主要包括：減弱細菌的粘附能力，抑制細菌毒性因子的產生，以此來保護宿主細胞[9]；抑制生物被膜，破壞細菌結構[10]；干擾信號傳導，達到抑制細菌效果[11]。

查爾酮是一類天然產物，廣泛分布于各種植物中，是合成黃酮類化合物的重要前體，具有較多生理活性，如抗腫瘤、抗菌、抗炎、抗氧化等[12]。但查爾酮活性效果較弱，限制了其在臨床上的應用。因此，對查爾酮進行結構修飾以期得到活性更高的衍生物具有重要的意義。

2011年，阮班鋒等合成了一系列白藜蘆醇衍生物酰化產物，并對其進行活性研究，結果證明，部分化合物對多種腫瘤細胞株具有較好的抑制活性[13]。我們根據藥效團拼合原理，將白藜蘆醇母核中引入查爾酮結構，設計出一個含有兩種藥效團的新穎化合物，期望其可以作為合成抗癌或抗菌藥的重要中間體。

1 實驗部分

1.1 儀器及試劑

電子天平；磁力加熱攪拌器；核磁共振波譜儀（600 MHz）；紫外分析儀；旋轉蒸發儀；真空干燥箱；液相色譜- 高分辨質譜聯用儀；元素分析儀；顯微熔點測定儀。

白藜蘆醇三甲醚；N,N- 二甲基甲酰胺、三氯氧磷、無水碳酸鈉、四氫吡咯、4- 甲基-2- 羥基苯乙酮，均為AR 級。

1.2 合成路線

以化合物A 為原料，經Vilsmeier-Haack 反應生成中間產物B，再經Cross Aldol 反應生成化合物C，合成路線如圖1 所示。

1.3 合成步驟

1.3.1 （E）- 2,4- 二甲氧基- 6-（4- 甲氧基苯乙烯）苯甲醛（B）的合成

圖1 白藜蘆醇查爾酮類衍生物的合成路線

取白藜蘆醇三甲醚（A,50 mmol,13.5 g）放入100 mL 圓底燒瓶中，加入30 mL DMF，冰浴下緩慢滴加三氯氧磷（75 mol,7 mL），滴加完畢即刻恢復到室溫反應，TLC 監測反應。反應完全后，將反應液緩慢倒入大量冰水中淬滅。再加入稀氫氧化鈉溶液，調pH 至中性，攪拌過夜，粗產物析出，抽濾、干燥，柱層析得淡黃色固體，收率為93%，熔點108℃～109℃。1H NMR （600 MHz,DMSO-d6）: δ 3.78（s, 3H）, 3.90（s, 3H）, 3.92（s, 3H）,6.63（s,1H）,6.91（s,1H）,6.97（d,2H,J=7.9 Hz）,7.21（d, 1H, J =16.2 Hz）, 7.50 （d, 2H, J = 7.9 Hz）, 7.95（d,1H,J=16.2 Hz）,10.41（s,1H）.MS（EI）:299.3（C18H18O4,[M+H]+）.

1.3.2 （E）- 3-（2,4- 二甲氧基- 6-（（E）- 4- 甲氧基苯乙烯基）苯基）- 1- （2- 羥基- 4- 甲基苯基）丙- 2- 烯- 1- 酮（C）的合成

分別稱取4- 甲基-2- 羥基苯乙酮（1 mmol, 132 μL）、B（1 mmol,298 mg）、吡咯烷（1 mmol,85 μL）于50 mL 圓底燒瓶中，加入20 mL 無水乙醇溶解，置于油浴鍋中加熱至40℃恒溫攪拌反應，TLC 監測。約24 h 后反應結束，有黃色固體析出，真空抽濾，用乙酸乙酯重結晶得終產物，收率為84%，熔點：176℃～178℃。1H NMR（600 MHz,CDCl3）:δ 13.11（s,1H）,8.27（d,J=15.5 Hz,1H）,7.67（d,J=11.8 Hz, 1H）, 7.65（d, J=4.3 Hz, 1H）,7.48（d, J =8.4 Hz, 2H）, 7.34（d, J = 16.0 Hz, 1H）, 6.95（d,J=16.0 Hz,1H）,6.91（d,J=8.4 Hz,2H）,6.77（d,J=48.4 Hz,2H）,6.61（d,J=8.1 Hz,1H）,6.44（s,1H）,3.91（d,J=11.3 Hz,6H）,3.84（s,3H）,2.34（s,3H）.13C NMR（151 MHz,CDCl3）:δ 196.47（s）,166.34（s）,164.53（s）,163.60 （s）,162.34 （s）,150.08 （s）,144.66（s）,141.57（s）, 134.60 （s）, 132.43 （s）, 132.15 （s）, 130.68（s）,128.10（s）, 125.92（s）, 122.62（s）, 121.13（s）, 120.80（s）,118.54（s）,116.91（s）,106.56（s）,100.29（s）,58.44（s）,58.14（s）,58.01（s）,24.59（s）.

2 結果與討論

我們對終產物C 的合成進行工藝研究，從Cross Aldol 反應入手，采用單因素考查法，主要從催化劑種類、反應溫度以及反應時間對收率的影響這幾方面進行研究，并給出終產物C 的晶體結構分析結果。

2.1 化合物C 的合成工藝研究

2.1.1 Cross Aldol 反應

Cross Aldol 反應即羥醛縮合或醇醛縮合反應，一般在堿性或酸性催化劑下反應，在有機合成中作為一種重要的親核加成反應來增長碳鏈。在藥物化學中，可以利用該反應高效快速地合成查爾酮類化合物，而查爾酮又是合成黃酮類化合物的重要中間體，所以Cross Aldol 反應廣泛應用于藥物合成領域。

以下就利用Cross Aldol 反應合成白藜蘆醇查爾酮類衍生物C，分析了反應中催化劑、溫度、時間等條件對反應合成的影響，優化反應，篩選出最佳反應條件。

2.1.2 催化劑對反應的影響

控制各組反應投料比1∶1，反應時間24 h，反應溫度40℃，分別以NaOH、KOH、Ba（OH）2和吡咯烷作為催化劑，它們對收率的影響如表1 所示。

表1 羥醛縮合催化劑對收率的影響

表1 數據顯示，吡咯烷為催化劑時的反應收率最高。因此，選擇吡咯烷為反應催化劑最適宜。

2.1.3 溫度對反應的影響

控制各組反應投料比為1∶1，反應時間為24 h，吡咯烷的用量相同，反應溫度分別為25℃、40℃、55℃，它們對收率的影響如表2 所示。

表2 羥醛縮合反應溫度對收率的影響

如表2 數據所示，溫度對反應的影響顯著，溫度過低或過高都導致副產物量增多，當反應溫度為40℃時產率最高。

2.1.4 時間對反應的影響

控制各組反應投料比為1∶1，吡咯烷的用量相同，反應溫度相同，反應時間分別為12 h、24 h、36 h、48 h，它們對收率的影響如表3 所示。

表3 羥醛縮合反應時間對收率的影響

從表3 的實驗結果可以看出，時間小于36 h 反應不完全，但延長反應時間至大于36 h，則反應收率不變。因此，最佳反應時間應控制在24～48 h。

綜上所述，確定Cross Aldol 反應的最佳條件是醛酮投料比1∶1，反應溫度40℃，吡咯烷用量為每單位原料對應1 mmol，反應時間24～48 h。

2.2 化合物C 的晶體結構測定

為了對目標化合物進行絕對構型確證，利用溶劑緩慢揮發法培養單晶并測定單晶結構數據。取少量化合物C，用二氯甲烷- 石油醚體系溶解，室溫下溶劑緩慢揮發并析出質量合乎要求的單晶。表4 為化合物C 的晶體結構數據，表5 為其選擇性的鍵長和鍵角數據。

圖2 所示為化合物C 的單晶結構，如圖所示，C7-C8 和C15-C16 是兩個典型的反式雙鍵。白藜蘆醇骨架中的兩個苯環（C1-C2-C3-C4-C5-C6）和（C9-C10-C11-C12-C13-C14） 不在同一平面，而α,β- 不飽和鍵連接的苯環（C18-C19-C20-C21-C22-C23）與白藜蘆醇骨架的（C9-C10-C11-C12-C13-C14）苯環幾乎處于同一平面。此晶體結構進一步證實了化合物C 的結構特征。

表4 化合物C 的晶體結構數據

表5 化合物C 的主要鍵長和鍵角

圖2 化合物C 的晶體結構

3 結論

以白藜蘆醇三甲醚為原料，經Vilsmeier-Haack 反應生成中間產物B。以化合物B 和4- 甲基-2- 羥基苯乙酮投料比為1∶1，反應溫度為40℃，吡咯烷用量為每單位原料對應1 mmol，反應時間為24～48 h，得到產物（E）-3-（2,4- 二甲氧基-6-（（E）-4- 甲氧基苯乙烯基）苯基）-1-（2- 羥基-4- 甲基苯基）丙-2- 烯-1- 酮，收率為84%。該方法具有合成步驟簡單，成本低，產率高等優點，工業化應用前景良好。