王 超,孔雅俊,徐娟芳,劉 燕
(西南科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院,四川 綿陽(yáng) 621010)
進(jìn)入21 世紀(jì)以來(lái),全世界罹患心腦血管疾病而致死的人數(shù)逐年增多,而高血壓﹑高血糖和高血脂(俗稱“三高”)成為誘發(fā)心腦血管病變的重要因素,我國(guó)近年來(lái)罹患這類慢性疾病的人數(shù)具有快速增長(zhǎng)的趨勢(shì),因此有效防控“三高”成為全民健康問(wèn)題的重中之重。研究表明,以Amorfrutin B 為代表的聯(lián)芐類天然產(chǎn)物具有優(yōu)異的“降三高”活性[1-5],近年來(lái)受到許多藥物化學(xué)家的關(guān)注。Amorfrutin B 具有如下結(jié)構(gòu),是Mitscher 等從紫穗槐和甘草的可食用部位中分離得到[6]。最新研究結(jié)果表明,Amorfrutin B 比現(xiàn)有的同標(biāo)靶降血糖上市藥物具有更好的活性和更低的毒副作用,具有進(jìn)一步開發(fā)成降血糖藥物的潛力。由于Amorfrutin B 在自然界中含量極低,只有大量合成才能保證進(jìn)一步研究的需要。
在前期研究中我們發(fā)現(xiàn),可以通過(guò)鈀催化的脫羧-烷基遷移-芳構(gòu)化串聯(lián)反應(yīng)來(lái)構(gòu)建Amorfrutin B的骨架, 再通過(guò)常規(guī)的去保護(hù)反應(yīng)來(lái)合成Amorfrutin B[7]。該方法具有簡(jiǎn)潔可靠﹑操作簡(jiǎn)單﹑原料易得﹑易于工業(yè)化的優(yōu)點(diǎn)。但是,由于在串聯(lián)反應(yīng)中使用了較多的貴重金屬鈀催化劑,產(chǎn)率也較低,這些不利因素可能會(huì)成為進(jìn)一步開發(fā)的障礙。因此,為了進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本,提高生產(chǎn)效率,我們針對(duì)鈀催化關(guān)鍵步驟進(jìn)行了優(yōu)化,即對(duì)中間體(E)-7-羥基-2,2-二甲基-8-(3, 7-二甲基-2, 6-辛二烯-1-基)-5-苯乙基-4H-苯并[d][1,3 二英]-4-酮(10)的合成條件與產(chǎn)率的關(guān)系進(jìn)行了單因素對(duì)比研究,現(xiàn)將結(jié)果報(bào)道如下。
試劑:四三苯基膦鈀﹑碳酸銫﹑四氫呋喃﹑氯化鈉﹑乙酸乙酯﹑鹽酸﹑無(wú)水硫酸鎂(均為分析純)。
儀器:Avance 600 核磁共振光譜儀,Spectrum One 型傅里葉變換紅外光譜儀,EL CUBE 元素分析儀,1200 HPLC-MS 液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀。
在圓底燒瓶中加入四三苯基膦鈀(80mg,0.07mmol),碳酸銫(245mg, 0.7mmol)和THF(10mL),0℃下攪拌10min,化合物9 (300mg, 0.7mmol, 制備方法參考文獻(xiàn)[7]) 溶于THF(10mL)并滴加入反應(yīng)液中,室溫?cái)嚢?8h 后加入100mL 飽和食鹽水,用1mol·L-1HCl 酸化至pH=2,乙酸乙酯萃?。?×100mL),合并有機(jī)相,無(wú)水MgSO4干燥,減壓旋蒸后得到138mg 白色無(wú)定形固體10,產(chǎn)率53%。IR(KBr),ν/cm-1: 1725,1684,1593,1515,1297,1211,903。1HNMR(CDCl3,600MHz),δ:7.29~7.16 (m,5H,Ar-H),6.36(s, 1H, OHAr-H), 5.16(t, 1H, J=7.1Hz, CH3C=CH),5.04(d, 1H, J= 7.1Hz,(CH3)2C=CH),3.31(m,4H,ArCH2CH2Ar), 2.87 (d, 2H, J=7.3Hz, ArCH2CH=C),2.00~1.96(m,4H,C=CHCH2CH2),1.76 (s, 6H,O2CCH3CH3), 1.67(s, 3H, CH=CCH3), 1.63 (s, 3H,CCH3), 1.56 (s, 3H, CCH3)。ESI-MS, m/z(%):436.20(M+2+, 4), 435.28 (M+1+, 30), 434.25 (M+, 100)。元素分析, C28H34O4(%):計(jì)算值C 77.39, H 7.89;實(shí)測(cè)值C 77.15,H 7.80。紅外與核磁數(shù)據(jù)符合文獻(xiàn)值。
鈀催化劑的用量對(duì)工藝成本的影響很大,用量過(guò)大不僅在體系中引入過(guò)多的重金屬?gòu)亩绊懞罄m(xù)生物學(xué)實(shí)驗(yàn),而且提高了生產(chǎn)成本。但用量過(guò)低也可能導(dǎo)致催化不完全,從而降低產(chǎn)率。因此需要實(shí)驗(yàn)確定最佳催化劑用量。采用單因素實(shí)驗(yàn)法,固定原料9 的用量為0.7mmol,碳酸銫的用量為0.7mmol,溶劑THF 20mL,反應(yīng)時(shí)間為 18h,反應(yīng)溫度為室溫,探討催化劑用量對(duì)反應(yīng)產(chǎn)率的影響,結(jié)果見表1。
由表1 可知,隨著鈀催化劑用量增大,產(chǎn)率逐漸增加,但超過(guò)0.07mmol 后隨著用量的繼續(xù)增大,產(chǎn)率增加不顯著并達(dá)到平衡。綜合考慮生產(chǎn)成本和產(chǎn)率,確定0.07mmol 即原料9 用量的10%為最佳鈀催化劑用量。
表1 催化劑用量對(duì)產(chǎn)率的影響
本反應(yīng)中碳酸銫作堿,提供關(guān)環(huán)反應(yīng)所需要的pH 值。堿的用量需要控制在合適的范圍,既保證反應(yīng)順利進(jìn)行,又不會(huì)引起太多的副反應(yīng)。采用單因素實(shí)驗(yàn)法,固定原料9 的用量為0.7mmol,鈀催化劑0.07mmol,溶劑THF 20mL,反應(yīng)時(shí)間為18h,反應(yīng)溫度為室溫,探討碳酸銫用量對(duì)反應(yīng)產(chǎn)率的影響,結(jié)果見表2。
表2 碳酸銫用量對(duì)產(chǎn)率的影響
由表2 可知,產(chǎn)率先隨碳酸銫用量的增加而緩慢增加,當(dāng)?shù)竭_(dá)0.7mmol 附近時(shí),產(chǎn)率不再隨碳酸銫用量的增大而變化,趨于穩(wěn)定。但當(dāng)碳酸銫用量繼續(xù)增加到2mmol 時(shí),產(chǎn)率反而有所下降,可能是過(guò)高的堿用量引發(fā)了不必要的副反應(yīng)。因此確定0.7mmol 即原料9 用量的1∶1 摩爾比為最佳碳酸銫用量。
本反應(yīng)采用0℃投料,室溫反應(yīng)的方式進(jìn)行。為確定最佳投料溫度和最佳反應(yīng)溫度,固定原料9和碳酸銫用量均為0.7mmol,鈀催化劑0.07mmol,溶劑THF 20mL,反應(yīng)時(shí)間為18h,探討溫度對(duì)產(chǎn)率的影響,結(jié)果見表3。
表3 反應(yīng)溫度對(duì)產(chǎn)率的影響
由表3 可知,反應(yīng)對(duì)溫度變化較為敏感,投料溫度如果高于0℃或者反應(yīng)溫度超過(guò)室溫,都使產(chǎn)率明顯下降,可能是較高的溫度使化合物分解導(dǎo)致。如果投料和反應(yīng)都在0℃進(jìn)行,反應(yīng)進(jìn)行不完全,產(chǎn)率也較低。綜合考慮,最佳投料溫度為0℃,最佳反應(yīng)溫度為室溫。
合適的反應(yīng)時(shí)間必須通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)加以確定。采用單因素實(shí)驗(yàn)法,固定其他因素為最佳值,即原料9和碳酸銫用量均為0.7mmol,鈀催化劑0.07mmol,溶劑THF 20mL,反應(yīng)溫度為室溫,探討反應(yīng)時(shí)間對(duì)反應(yīng)產(chǎn)率的影響,結(jié)果見表4。
表4 反應(yīng)時(shí)間對(duì)產(chǎn)率的影響
由表4 可知,隨著反應(yīng)時(shí)間的增加,產(chǎn)率也增大,當(dāng)反應(yīng)時(shí)間到達(dá)18h 時(shí)產(chǎn)率最大,若繼續(xù)延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間,產(chǎn)率趨于穩(wěn)定。因此確定最佳反應(yīng)時(shí)間為18h。
本實(shí)驗(yàn)研究了Amorfrutin B 中間體10 的合成,各結(jié)構(gòu)表征數(shù)據(jù)說(shuō)明,得到預(yù)期產(chǎn)物化合物10,即(E)-7-羥基-2,2-二甲基-8-(3,7-二甲基-2,6-辛二烯-1-基)-5-苯乙基-4H-苯并[d][1,3]二英-4-酮。探討了各反應(yīng)因素對(duì)產(chǎn)率的影響規(guī)律,確定最佳工藝條件為:物料配比n碳酸銫∶n原料=1∶1,鈀催化劑為原料9 用量的10%,投料溫度為0℃,反應(yīng)溫度為室溫,反應(yīng)時(shí)間為18h,純化后產(chǎn)率最高為53%。同時(shí),本實(shí)驗(yàn)所做的優(yōu)化工作進(jìn)一步降低了生產(chǎn)成本,提高了生產(chǎn)效率,可為Amorfrutin B 的藥學(xué)研究提供必要的支持。
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