張 超，陳明弟

(廣州醫(yī)科大學 藥學院，廣東 廣州 510182)

·研究論文·

新型姜黃素類似物的微波合成及其抗氧化活性*

張 超，陳明弟

(廣州醫(yī)科大學 藥學院，廣東 廣州 510182)

采用微波法，取代苯甲醛分別與環(huán)戊酮和環(huán)己酮經(jīng)克萊森-斯密特縮合反應制得中間體2,6-雙苯亞甲基環(huán)己酮(2a～2e)和2,5-雙苯亞甲基環(huán)戊酮(5a);2a～2e或5a分別與硫脲或尿素經(jīng)Biginelli反應合成了8個新型的姜黃素類似物(3a～3e，4a,4c和6a)，其結構經(jīng)1H NMR,13C NMR，IR和MS表征。利用DPPH法比較3～6與姜黃素的抗氧化能力。實驗結果表明：3～6的抗氧化能力均比姜黃素母核結構高；3比4和6的自由基清除能力強；隨用藥量增大，抗氧化能力呈現(xiàn)先增強后下降的趨勢，并在0.09mg·mL-1～0.12mg·mL-1自由基清除率達最大。

姜黃素類似物;微波輻射;合成；抗氧化活性

姜黃素(Ⅰ,Chart 1)及其類似物是一種具有抗氧化、抗炎、抗菌和抗腫瘤等藥理活性的化合物[1-2]。研究表明，Ⅰ對帕金森和阿爾茲海默病等[3-4]中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病具有良好的神經(jīng)保護作用[5]，具有改善AD患者的記憶功能和認知能力。由于Ⅰ的理化性質特點，使其難于通過血腦屏障，生物利用度低，限制了其臨床應用[6]。因此，對姜黃素類似物的合成研究具有重要的應用價值。

本文在前期研究[7]的基礎上,以Ⅰ為先導化合物，采用微波法，以取代苯甲醛(1a～1e)為原料，分別與環(huán)己酮(Ⅱ)和環(huán)戊酮(Ⅴ)經(jīng)克萊森-斯密特縮合反應制得中間體2,6-雙苯亞甲基環(huán)己酮(2a～2e)和2,5-雙苯亞甲基環(huán)戊酮(5a);2a～2e或5a分別與硫脲(Ⅲ)或尿素(Ⅳ)經(jīng)Biginelli反應合成了8個新型的姜黃素類似物(3a～3e，4a,4c和6a,Scheme 1)，其結構經(jīng)1H NMR,13C NMR，IR和MS表征。并利用1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)法研究了3～6與 Ⅰ 的抗氧化能力[8]。

1 實驗部分

1．1 儀器與試劑

X-4型數(shù)字顯示顯微熔點儀；VIS-7200A型紫外可見分光光度計(UV-Vis)；Avance Ⅲ型核磁共振儀(CDCl3為溶劑，TMS為內標)；Nicolet 700型傅立葉變換紅外光譜儀(KBr壓片)；Agilent 6120型液-質聯(lián)用儀；MAS-Ⅱ型微波反應器；DF-101S型集熱式恒溫加熱反應器。

2a～2e和5a按文獻[7]方法合成，其表征數(shù)據(jù)[10]與Scheme 1預期結構吻合；其余所用試劑均為色譜純或分析純。

1．2 合成

(1)3a～3e，4a,4c和6a的合成(以3a為例)

在反應瓶中依次加入2a452.6mg(1mmol)和無水乙醇10mL，攪拌使其溶解；加入Ⅲ 114.2mg(1.5mmol)和適量乙醇鈉溶液，轉至微波反應器中，于85℃微波輻射(400W)10min。用二氯甲烷(3×10mL)萃取，合并萃取液，用無水NaSO4干燥，濃縮后經(jīng)硅膠柱層析[洗脫劑：V(石油醚)∶V(乙酸乙酯)=50∶1]純化得3a。

用類似方法合成3b～3e。用Ⅳ代替Ⅲ，用類似方法合成4a和4c。用5a代替2，用類似方法合成6a。

3a：米白色固體，收率83%，m.p.186℃；1H NMRδ: 7.60(s,1H,NH),7.25(s,1H,NH),6.94～6.79(m,6H,ArH),6.76(s,1H,CH=C),5.33(s,1H,NCH),4.08～3.67(m,12H,OCH3),2.71～2.44(m,2H,CH2),2.04(s,2H,CH2),1.73(s,2H,CH2);IRν: 3436(NH),3198(Ar-H),2993,2855(CH3),2926,2832(CH2),1496(C=S),1569,1556(C=C),1464(Ar,C=C)cm-1;MSm/z: 453.3{[M+H]+}。

3b：淡黃色固體，收率82%，m.p.172℃；1H NMRδ: 9.25(s,1H,NH),8.89(s,1H,NH),7.29～7.09(m,8H,ArH),7.05(s,1H,C=CH),5.11(s,1H,NCH),2.26(s,6H,CH3),2.01(d,J=17.1Hz,2H,CH2),1.65(dd,J=16.9Hz,6.1Hz,2H,CH2),1.50(s,2H,CH2);13C NMRδ: 173.52,140.88,136.33,135.41,130.47,129.67,129.11,127.98,127.69,127.05,126.60,125.20,122.10,113.82,55.78,26.60,25.81,21.97,19.70,18.82,18.49;IRν: 3446(NH),3196(Ar-H),2859(CH3),2922,2825(CH2),1498(C=S),1558(C=C),1197(Ar,C=C)cm-1;MSm/z: 361.4{[M+H]+}。

3c：淡黃色固體，收率86%，m.p.174℃；1H NMRδ: 9.20(s,1H,NH),9.00(s,1H,NH),7.17～7.04(m,8H,ArH),6.09(s,1H,CH=C),4.75(s,1H,NCH),2.31(d,J=2.5Hz,6H,CH3),2.06(s,2H,CH2),1.93～1.76(m,2H,CH2),1.63～1.43(m,2H,CH2);13C NMRδ: 173.92,142.57,137.70,137.11,136.90,129.75,128.50,127.97,127.27,126.22,123.90,122.82,114.21,79.13,58.90,26.42,26.06,21.94,21.04;IRν: 3177(NH),3103(Ar-H),2999,2861(CH3),2930,2827(CH2),1499(C=S),1577(C=C),1600,1382(Ar,C=C)cm-1;MSm/z: 361.3{[M+H]+}。

3d：米黃色顆粒固體，收率84%，m.p.182℃；1H NMRδ: 9.23(s,1H,NH),9.02(s,1H,NH),7.34～7.25(m,8H,ArH),7.00(s,1H,C=CH),4.77(s,1H,NCH),3.76(s,6H,OCH3),2.11(d,J=17.5Hz,2H,CH2),1.90(d,J=17.2Hz,2H,CH2),1.57(s,2H,CH2);13C NMRδ: 174.07,159.42,158.98,144.06,138.33,129.81,129.09,127.42,122.73,121.44,118.79,114.48,112.92,112.66,112.36,58.67,54.99,26.44,26.08,21.94;IRν: 3404(NH),3024(Ar-H),2954(CH3),2928,2835(CH2),1488(C=S),1602,1571(C=C),1457,1438(Ar,C=C)cm-1;MSm/z: 393.3{[M+H]+}。

3e：淡黃色固體，收率71%，m.p.198℃；1H NMRδ: 9.50(s,1H,NH),9.01(s,1H,NH),7.48(dd,J=93.7Hz,29.2Hz,7H,ArH,C=CH),5.31(s,1H,NCH),1.77(s,2H,CH2),1.54(s,2H,CH2),1.23(s,2H,CH2);IRν: 3373(NH),3178(Ar-H),2965(CH2),1469(C=S),1608,1559(C=C),1406(Ar,C=C)cm-1;MSm/z: 471.6{[M+H]+}。

4a：白色固體，收率87.5%，m.p.221℃；1H NMRδ: 9.35(s,1H,NH),7.84(s,1H,NH),7.15～6.90(m,6H,ArH),6.80(s,1H,CH=C),5.68(s,1H,NCH),3.73(d,J=19.4Hz,12H,OCH3),3.33(s,4H,CH2CCH2),2.28(s,2H,CCH2C);IRν: 3364(NH),3164(Ar-H),2977(CH3),2834(CH2),1633(C=O),1647(C=C),1610,1498(Ar,C=C)cm-1;MSm/z: 437.2{[M+H]+}。

4c：白色固體，收率76%，m.p.246℃；1H NMRδ: 8.03(s,1H,NH),7.25(s,1H,NH),7.15～7.02(m,8H,ArH),6.85(s,1H,CH=C),4.72(s,1H,NCH),2.30(d,J=3.4Hz,6H,CH3),2.03(d,J=17.3Hz,2H,CH2),1.82～1.72(m,2H,CH2),1.59～1.47(m,2H,CH2);IRν: 3234(NH),3092(Ar-H),2925(CH2),2862(CH3),1686(C=O),1604(C=C),1484(Ar,C=C)cm-1;MSm/z: 345.2{[M+H]+}。

6a：淡黃色固體，收率81%，m.p.138℃；1H NMRδ: 8.12(s,1H,NH),7.05～6.88(m,6H,ArH),6.79(s,1H,NH),3.78～3.66(m,12H,OCH3),3.03(s,2H，CH2),2.85(d,J=7.0Hz,2H，CH2);IRν: 3439(NH),3011(Ar-H),2850(CH3),2921,2828(CH2),1669(C=O),1622(C=C),1498,1463(Ar,C=C)cm-1;MSm/z: 423.6{[M+H]+}。

1.3 抗氧化活性測試

以無水乙醇為溶劑，Ⅰ為陽性對照，配制c為2mg·mL-1的待測藥液。取c為0.04mg·mL-1的DPPH無水乙醇1.0mL，分別加入(0,30,60,90,120,150,180,210,240,270和300)μL待測藥液，加無水乙醇溶液至總體積為2.0mL。混勻后室溫放置，分別在3h,14h和24h用UV-Vis測定其在517nm處的吸光度(Ai)。同法測定DPPH與1mL無水乙醇混合后的吸光度(A0)，以及待測藥液(0,30,60,90,120,150,180,210,240,270和300)μL與無水乙醇混合后的吸光度(Aj)，計算自由基清除率[(CL)/%=1-(Ai-Aj)/A0×100%]。

2 結果與討論

2.1 微波合成法與傳統(tǒng)合成法比較

研究表明[9]，在傳統(tǒng)合成反應中，化合物活性較低，第一步反應時間超過24h，副產(chǎn)物多，中間體2a～2e和5a收率僅20%。第二步反應數(shù)天仍不能反應完全，而且隨反應時間延長，新的副產(chǎn)物不斷生成，增加分離純化的難度，收率約30%～35%。本文采用的微波輻射法合成，反應時間只需6min～9.6min，第一步反應收率達65%以上;第二步反應中尿素比硫脲所需時間稍長，收率較高。綜合對實驗方法的研究，得出合成新型姜黃素類似物的最適條件為：于80℃～85℃微波照射(400W)6min～9.6min。

2.2 抗氧化能力比較

DPPH作為一種穩(wěn)定的有機自由基，物質對DPPH的清除率常用于評價該物質的抗氧化能力。3,4和6及Ⅰ在不同時間的自由基清除率見表1。由表1可見，3的自由基清除能力比4和6強。表明在姜黃素母核結構羰基位置增加含氮、含硫基團，可使其共軛效應更強，與兩側苯環(huán)具有更好的共平面性，有效地提高了化合物的抗氧化能力。

表1 化合物在不同時間的自由基清除率(n=3)Table1 The antioxidant capacities of the compounds at different time (n=3)

c*mg·mL-1

從表1還可以看出，隨用藥量的增大，化合物的抗氧化能力呈現(xiàn)先增強后下降的趨勢，并在用藥量為0.09mg·mL-1～0.12mg·mL-1時自由基清除率達最大；隨著抗氧化時間的延長，藥物對自由基清除率不斷提高。

3 結論

采用微波法合成了8個新型的姜黃素類似物(3a～3e，4a,4c和6a)。與傳統(tǒng)合成方法相比，該方法縮短了反應時間，提高了反應收率。

抗氧化活性研究結果表明，3的自由基清除能力比4和6強;隨用藥量的增大，抗氧化能力先增強后下降，并在用量為0.09mg·mL-1～0.12mg·mL-1時自由基清除率達最大。

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[10]2a：黃色晶體，收率90%，m.p.146℃；1H NMRδ: 7.93(s,2H,CH=C),7.02～6.68(m,6H,ArH),3.80(d,J=9.2Hz,12H,OCH3),2.83(d,J=5.2Hz,4H,CH2CCH2),1.84～1.64(m,2H,CCH2C);IRν: 3063(Ar-H),2999,2987(CH3),2946,2832(CH2),1662,1602(C=O),1582(C=C),1493,1464(Ar,C=C)cm-1;MSm/z: 395.2{[M+H]+}.2b：黃色方晶，收率92%，m.p.143℃；1H NMRδ: 7.90(s,2H,CH=C),7.26～7.19(m,8H,ArH),2.79～2.71(m,4H,CH2CCH2),2.34(s,6H,CH3),1.75～1.67(m,2H,CCH2C);IRν: 3022(Ar-H),2983,2858(CH3),2933,2838(CH2),1666,1613,1601(C=C),1582,1480(Ar,C=C)cm-1;MSm/z: 303.2{[M+H]+}.2c：黃色片狀固體，收率91.5%，m.p.90℃；1H NMRδ: 7.77(s,2H,CH=C),7.33～7.16(m,8H,ArH),2.96～2.89(m,4H,CH2CCH2),2.39(s,6H,CH3),1.78(dt,J=12.4Hz,6.3Hz,2H,CCH2C);IRν: 3004(Ar-H),2937,1863(CH3),2916,2836(CH2),1662(C=C),1600(C=O),1579,1482(Ar,C=C)cm-1;MSm/z: 303.3{[M+H]+}.2d：黃色固體，收率91.5%，m.p.146℃；1H NMRδ: 7.77(s,2H,C=CH),7.08～6.87(m,8H,ArH),3.84(dd,J=6.0Hz,1.4Hz,6H,OCH3),2.97～2.89(m,4H,CH2CCH2),1.85～1.76(m,2H,CCH2C);IRν: 3072(ArH),2864(CH3),2937,2834(CH2),1662,1602(C=O),1576(C=C),1488,1455(Ar,C=C)cm-1;MSm/z: 335.3{[M+H]+}.2e：黃色固體，收率53%，m.p.128℃；1H NMRδ: 7.78(s,2H,C=CH),7.49～7.28(m,6H,ArH),2.90(d,J=7.7Hz,6H,CH2CH2CH2);IRν: 3057(Ar-H),2924,2837(CH2),1606(C=O),1667,1576(C=C),1559,1489(Ar,C=C)cm-1;MSm/z: 412.1{[M+H]+}.5a：橘黃色針狀固體，收率91%，m.p.125℃；1H NMRδ: 7.96(s,2H,CH=C),6.86(d,J=9.0Hz,6H,ArH),3.82(d,J=14.3Hz,12H,OCH3),3.03(s,4H,CH2CH2);IRν: 3002(Ar-H),2909(CH3),2935,2834(CH2),1617(C=O),1687,1597(C=C),1580,1491(Ar,C=C)cm-1;MSm/z: 381.2{[M+H]+}.

MicrowaveSynthesisandAntioxidantActivitiesofNovelCurcuminAnalogues

ZHANG Chao，CHEN Ming-di

(School of Pharmacy,Guangzhou Medical University,Guangzhou 510182,China)

The intermediate analogues,2,6-diphenyl methylene cyclohexyl ketone(2a～2e)or 2,5-diphenyl methylene cyclopentl ketone(5a),were synthesized by Claisen-Schmidt condensation reaction of aromatic aldehyde with cyclohexanone or cyclopentanone.Eight novel curcumin analogues(3a～3e,4a,4cand6a)were synthesized by Biginelli reaction of2a～2eor5awith urea or thiourea under microwave irradiation.The structures were characterized by1H NMR,13C NMR，IR and MS.The antioxidant activities of3～6were investigated by DPpHmethod.The results showed that the antioxidant abilities of3～6were higher than curcumin mother structure,and3was higher than4and6.The antioxidant abilities increase at first and then decrease with increasing of the dosage,and reach the maximal value at 0.09mg·mL-1～0.12mg·mL-1.

curcumin analogues;microwave irradiation;synthesis;antioxidant activity

2014-05-07

廣東省高等學校學科建設專項項目(2013KJCX0151)

張超(1964-)，男，漢族，廣東興寧人，副教授，主要從事藥物化學和天然藥物化學的研究。Tel.020-81340672,E-mail: chao-zh@163.com

O626.4

A

1005-1511(2014)05-0582-05