鷹嘴豆芽素色烯類拼接衍生物的合成及其抗白血病活性

陳 琪, 周 韋, 周豪杰, 田民義, 劉雄利, 鄧國棟

(貴州大學 西南藥食兩用資源開發利用技術國家地方聯合工程研究中心，貴州 貴陽 550025)

根據新藥設計中的生物活性骨架多樣化構建原理[1-4]，把具有生物活性多個骨架拼接到一個潛在生物活性的骨架, 合成多藥效團分子，在新藥研究中是極其重要的研究領域。一是鷹嘴豆芽素 A(Biochanin A, BCA)是一種天然可食用的異黃酮，廣泛存在大豆、苜蓿芽、花生、鷹嘴豆胚芽部分和紅車軸草等豆科植物中, 其化學結構與 17β-雌激素相似，具有廣泛的抗腫瘤作用[5]；二是色烯骨架也廣泛存在天然產物和合成藥物分子中[6-11]，吸引了許多藥物化學和有機合成團隊的廣泛關注；因此，將色烯骨架拼接到鷹嘴豆芽素A骨架上，合成一系列具備潛在生物活性的鷹嘴豆芽素色烯類拼接衍生物，可以為生物活性篩選提供化合物基礎，對制藥行業具有重要的適用價值。但目前，尚無合成鷹嘴豆芽素色烯類拼接衍生物的報道。

Scheme 1

以鷹嘴豆芽素與丙二腈芳基烯烴2，在催化劑Ca(OH)2催化下，甲醇中回流發生Michael加成環化反應，獲得了9個新穎的鷹嘴豆芽素色烯類拼接衍生物3a～3i，產率78%～85%, 其結構經1H NMR,13C NMR和HR-MS(ESI-TOF)表征。采用MTT法研究了3a～3i對人白血病細胞(K562)的體外抗腫瘤活性。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

WRS-1B型數字熔點儀；Bruker-400 MHz型核磁共振儀(DMSO-d6為溶劑，TMS為內標); MicroTMQ-TOF型高分辨質譜儀。

所用試劑均為分析純。

1.2 3a～3i的合成(以3a為例)

在反應管中依次加入丙二腈芳基烯烴(1.0 mmol)， Ca(OH)259.2 mg(0.8 mmol) 和5.0 mL 甲醇，然后加入鷹嘴豆芽素(0.5 mmol), 回流反應8 h, 減壓除去溶劑，殘余物經硅膠柱層析 [洗脫劑：V(石油醚)/V(乙酸乙酯)=3/1] 純化得黃色固體3a187.6 mg。

用類似的方法合成3b～3i。

3a: 淡黃色固體,產率83%, m.p.>300 ℃;1H NMRδ: 2.24(s, 3H), 3.78(s, 3H), 4.64(s, 1H), 6.82(s, 1H), 6.98～7.13(m, 8H), 7.47(d,J=8.4 Hz, 2H), 8.47(s, 1H), 13.33(brs, 1H);13C NMRδ: 21.1, 36.0, 55.6, 57.9, 94.9, 107.9, 114.2, 120.5, 122.7, 122.9, 127.5, 129.5, 130.6, 136.3, 142.2, 154.1, 155.7, 158.7, 159.8, 159.9, 181.1; HR-MS(ESI-TOF)m/z: Calcd for C27H20N2O5Na{[M+Na]+} 475.1264, found 475.1262。

3b: 淡黃色固體,產率79%, m.p.>300 ℃;1H NMRδ: 3.70(s, 3H), 3.78(s, 3H), 4.92(s, 1H), 6.81(s, 1H), 6.83～6.87(m, 1H), 6.96～7.00(m, 6H), 7.17～7.21(m, 1H), 7.46(d,J=8.8 Hz, 2H), 8.48(s, 1H), 13.20(brs, 1H);13C NMRδ: 32.0, 55.7, 56.1, 56.5, 94.4, 107.3, 107.7, 112.3, 114.2, 120.6, 120.9, 122.7, 123.0, 128.5, 129.4, 130.7, 132.5, 155.0, 155.7, 157.4, 158.5, 159.7, 160.3, 181.1; HR-MS(ESI-TOF)m/z: Calcd for C27H20N2O6Na{[M+Na]+} 491.1214, found 491.1213。

3c: 淡黃色固體,產率86%, m.p.>300 ℃;1H NMRδ: 3.63(s, 3H), 3.65(s, 3H), 3.78(s, 3H), 4.86(s, 1H), 6.52(s, 1H), 6.75～6.81(m, 2H), 6.90(d,J=8.8 Hz, 1H), 6.97～7.01(m, 4H), 7.47(d,J=8.8 Hz, 2H), 8.48(s, 1H), 13.22(brs, 1H);13C NMRδ: 32.2, 55.6, 55.7, 56.4, 56.8, 94.4, 107.1, 107.7, 112.0, 113.5, 114.2, 116.0, 120.5, 122.7, 123.0, 130.6, 133.8, 151.6, 153.4, 154.9, 155.7, 158.6, 159.7, 160.3, 181.1; HR-MS(ESI-TOF)m/z: Calcd for C28H22N2O7Na{[M+Na]+} 521.1319, found 521.1324。

3d: 淡黃色固體,產率78%, m.p.>300 ℃;1H NMRδ: 3.64(s, 3H), 3.65(s, 3H), 3.78(s, 3H), 4.86(s, 1H), 6.52(s, 1H), 6.75～6.80(m, 2H), 6.89(d,J=8.8Hz, 1H), 6.98～7.01(m, 4H), 7.47(d,J=8.4 Hz, 2H), 8.47(s, 1H), 13.22(brs, 1H);13C NMRδ: 32.2, 55.6, 55.7, 56.4, 56.8, 94.4, 107.1, 107.7, 112.0, 113.5, 114.2, 116.0, 120.5, 122.7, 123.0, 130.6, 133.8, 151.6, 153.4, 154.9, 155.7, 158.6, 159.7, 160.3, 181.1; HR-MS(ESI-TOF)m/z: Calcd for C28H22N2O7Na{[M+Na]+} 521.1319, found 521.1316。

3e: 淡黃色固體,產率81%, m.p.>300 ℃;1H NMRδ: 3.77(s, 3H), 4.70(s, 1H), 6.80(s, 1H), 6.98(d,J=8.0 Hz, 2H), 7.11～7.20(m, 6H), 7.46(d,J=8.0Hz, 2H), 8.46(s, 1H), 13.35(br s, 1H);13C NMRδ: 35.7, 55.6, 57.6, 95.0, 107.5, 107.9, 114.2, 115.6(d,JCF=21.2 Hz), 120.3, 122.7(d,JCF=9.0 Hz), 129.5(d,JCF=8.1 Hz), 130.6, 141.3, 154.0, 155.8, 158.8, 159.8, 159.9, 161.4(d,JCF=241.3 Hz), 181.1; HR-MS(ESI-TOF)m/z: Calcd for C26H17N2O5FNa{[M+Na]+} 479.1014, found 479.1017。

3f: 淡黃色固體,產率80%, m.p.265.1～265.5 ℃;1H NMRδ: 3.78(s, 3H), 5.16(s, 1H), 6.82(s, 1H), 6.99(d,J=8.4Hz, 2H), 7.11～7.15(m, 3H), 7.21～7.28(m, 2H), 7.39(d,J=7.6 Hz, 1H), 7.46(d,J=8.4 Hz, 2H), 8.48(s, 1H), 13.27(br s, 1H);13C NMRδ: 34.0, 55.6, 56.2, 94.7, 106.4, 107.8, 114.2, 119.9, 122.8, 122.9, 128.0, 128.9, 130.0, 130.6, 131.0, 132.5, 141.9, 154.4, 155.8, 156.0, 159.0, 159.8, 181.0; HR-MS(ESI-TOF)m/z: Calcd for C26H17N2O5ClNa{[M+Na]+} 495.0718, found 495.0719。

3g: 淡黃色固體,產率85%, m.p.>300 ℃;1H NMRδ: 3.78(s, 3H), 4.71(s, 1H), 6.86(s, 1H), 7.00(d,J=9.2 Hz, 2H), 7.13(d,J=8.8 Hz, 2H), 7.20(s, 2H), 7.47～7.51(m, 4H), 8.52(s, 1H), 13.38(brs, 1H);13C NMRδ: 35.9, 55.7, 57.2, 95.0, 107.1, 107.9, 114.3, 120.3, 122.8, 122.9, 129.9, 130.7, 131.9, 144.5, 154.0, 155.9, 158.8, 159.8, 159.9, 181.2; HR-MS(ESI-TOF)m/z: Calcd for C26H17N2O5BrNa{[M+Na]+} 539.0213, found 539.0215。

3h: 淡黃色固體,產率82%, m.p.>300 ℃;1H NMRδ: 3.78(s, 3H), 4.73(s, 1H), 6.85(s, 1H), 6.99(d,J=8.4 Hz, 2H), 7.18～7.34(m, 5H), 7.41～7.49(m, 3H), 8.50(s, 1H), 13.40(brs, 1H);13C NMRδ: 36.0, 55.6, 57.1, 95.1, 106.9, 107.9, 114.2, 120.2, 122.1, 122.8, 126.8, 130.2, 130.3, 130.6, 131.3, 147.8, 154.0, 155.8, 156.0, 158.8, 159.8, 159.9, 181.1; HR-MS(ESI-TOF)m/z: Calcd for C26H17N2O5BrNa{[M+Na]+} 539.0213, found 539.0209。

3i: 淡黃色固體,產率81%, m.p.259.2～259.4 ℃;1H NMRδ: 3.78(s, 3H), 5.21(s, 1H), 6.85(s, 1H), 6.99(d,J=8.8 Hz, 2H), 7.07(d,J=7.6 Hz, 1H), 7.12～7.15(m, 3H), 7.28～7.31(m, 1H), 7.47(d,J=8.8 Hz, 2H), 7.57(s,J=7.6 Hz, 1H), 8.51(s, 1H), 13.29(brs, 1H);13C NMRδ: 36.0, 55.7, 56.4, 94.8, 106.7, 107.8, 114.3, 119.8, 122.8, 122.9, 123.0, 128.7, 129.1, 130.7, 130.9, 133.2, 143.8, 154.3, 155.9, 156.0, 159.1, 159.7, 159.8, 181.1; HR-MS(ESI-TOF)m/z: Calcd for C26H17N2O5BrNa[M+Na]+: 539.0213, found 539.0213。

1.3 體外抗腫瘤活性

采用MTT法[12-15]測試了3a～3i對人白血病細胞(K562)的體外抗腫瘤活性,以順鉑為陽性對照藥。

2 結果與討論

2.1 合成

該反應不能在無催化劑條件下進行(表1)，接著對堿性催化劑進行篩選，發現在Ca(OH)2催化下，甲醇做溶劑，8 h內能反應完全，產率達到83%。其它堿性催化劑(Piperidine, Et3N， DBU和K2CO3)作用下，產率較低。Ca(OH)2催化比Na(OH)2稍好。

然后對反應底物通過了擴展，更換不同的取代基底物，反應活性普遍高，在溶劑甲醇中反應8 h， TLC檢測反應基本能進行完全, 產率為78%～85%。

表1 反應條件的優化

2.2 反應機理

基于本實驗結果和已知文獻[16-17]，推測該反應機理如下：在催化劑Ca(OH)2催化下，鷹嘴豆芽素與丙二腈芳基烯烴2發生Michael加成環化反應, 得目標產物鷹嘴豆芽素色烯類拼接衍生物3(Scheme 2)。

2.3 抗腫瘤活性

表2為3a～3i對K562的體外抗腫瘤活性。由表2可見，化合物3a～3i對K562具有一定的抑制活性, 由于在已有的9個活性數據中，很難總結其抗腫瘤構效關系，但可說明鷹嘴豆芽素色烯類骨架可以作為先導化合物進一步研究。

Scheme 2

表2 3a～3i的體外抗腫瘤活性

合成了9個新穎的鷹嘴豆芽素色烯類拼接衍生物3a～3i，產率78%～85%, 其結構經1H NMR,13C NMR和HR-MS(ESI-TOF)表征，該類化合物包含一個具有潛在生物活性的鷹嘴豆芽素骨架和色烯骨架，可以為生物活性篩選提供化合物基礎。采用MTT法研究了3a～3i對人白血病細胞(K562)的體外抗腫瘤活性。結果表明：化合物3a～3d對K562具有一定的抑制活性, 說明鷹嘴豆芽素色烯類骨架可以作為先導化合物進一步研究。其他相關藥理活性的研究正在進行中。