沈 棣，潘國(guó)軍，蘇 超，蘆 逵

(天津科技大學(xué)生物工程學(xué)院，天津 300457)

橙酮(aurones)是植物體內(nèi)的一種次生代謝產(chǎn)物，屬于特殊的黃酮類(lèi)化合物，普遍存在于植物的根、莖、葉、花、果實(shí)中，也有報(bào)道稱(chēng)少數(shù)海洋生物中也存在橙酮類(lèi)化合物，橙酮母核結(jié)構(gòu)為 2–(Z)–苯亞甲基–3–(2H)–苯并呋喃酮，由一個(gè)環(huán)外 C＝C 雙鍵連接苯并呋喃和苯環(huán)(圖 1)，是相應(yīng)的黃酮(flavones)的同分異構(gòu)體[1]．近年來(lái)有關(guān)橙酮化合物的生物活性和藥理作用研究顯示其具有抗癌[2]、抗菌[3]、抗寄生蟲(chóng)[4]、抗病毒[5]、抗炎[6]、抗瘧等活性．此外，橙酮還可以作為乳腺癌耐藥蛋白(ABCG2)抑制劑[7]、P–糖蛋白(Pgp)介導(dǎo)的多藥耐藥調(diào)節(jié)劑、乙酰膽堿酯酶抑制劑和腦 B型單胺氧化酶抑制劑[8]等．如圖 1所示，Hamiltron(Ⅰ)具有切割 DNA鏈的作用，化合物Ⅱ?qū)θ橄侔┌姿幍鞍?ABCG2)有抑制作用；Aureusidin(Ⅲ)可作為碘化甲腺氨酸脫腆酶的抑制劑．

天然橙酮化合物多存在于植物當(dāng)中，但含量低，且因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜、作用位點(diǎn)多、溶解性差，導(dǎo)致生物利用率不高，限制了它們的廣泛應(yīng)用．目前，文獻(xiàn)報(bào)道的有關(guān)橙酮化合物的結(jié)構(gòu)修飾，主要集中在C4、C5、C7、C2'、C3'、C4'等位置．通過(guò)引入具有不同作用的基團(tuán)，例如鹵素、烷(氧)基、芳基、二甲氨基、氨基、羧基、烯丙基等基團(tuán)，以期改善其生物活性和提高生物利用率．

圖1 橙酮化合物的結(jié)構(gòu)式Fig. 1 Structures of aurones

宋成榮等[9]在研究橙酮的抑菌活性中發(fā)現(xiàn)，B環(huán)上有鹵素取代的化合物對(duì)番茄灰霉病菌的抑制效果較好．黃新煒等[10]對(duì)橙酮的抗腫瘤活性研究結(jié)果表明，在B環(huán)4'位引入鹵素和3'位引入吸電子基團(tuán)有利于增強(qiáng)抗腫瘤活性．張敏等[11]發(fā)現(xiàn)在 A環(huán)上 5位引入甲基可以顯著提高橙酮的除草活性．除上述文獻(xiàn)報(bào)道外，還發(fā)現(xiàn)在查爾酮化合物的3位和5位引入異戊烯基、香葉基可以顯著提高其抗腫瘤活性[12]．

因此，考慮在橙酮的5位和7位進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造，利用 Suzuki反應(yīng)作為關(guān)鍵反應(yīng)引入烷基、芳基等基團(tuán)，以期改善橙酮的溶解性和生物活性．那么作為Suzuki反應(yīng)關(guān)鍵底物的5位和7位的鹵代橙酮化合物的合成就成了首要解決的問(wèn)題．此前，本課題組成功地在黃酮化合物的6位和8位實(shí)現(xiàn)了選擇性碘代和溴代[13–14]，并且在使用鹵代黃酮化合物進(jìn)行 Suzuki反應(yīng)時(shí)，溴代黃酮的脫鹵副產(chǎn)物明顯少于碘代黃酮．與黃酮的選擇性鹵代研究不同，本研究目的是為了能夠簡(jiǎn)便地合成5位與7位鹵代橙酮化合物，為之后對(duì)其不同位點(diǎn)進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造得到大量衍生物并進(jìn)行活性研究提供可能．因此，設(shè)計(jì)3個(gè)橙酮化合物母核，并以此探究5位和7位溴取代橙酮高效簡(jiǎn)潔的合成方法．

1 材料與方法

1.1 試劑與儀器

二溴海因、N–溴代丁二酰亞胺，化學(xué)純，安耐吉化學(xué)；三氯化鋁、鹽酸、氫氧化鉀、間苯三酚、對(duì)羥基苯甲醛、3，4–二羥基苯甲醛、3，4，5–三羥基苯甲醛、1，2–二氯乙烷(DCE)、氯乙酰氯、無(wú)水硫酸鈉、無(wú)水碳酸鉀、2–碘丙烷；二氯甲烷(DCM)，乙醇(EtOH)、石油醚、乙酸乙酯、N，N–二甲基甲酰胺(DMF)，分析純，北京化學(xué)試劑公司．

循環(huán)水式真空泵，河南省予華儀器有限公司；集熱式恒溫加熱磁力攪拌器，鄭州長(zhǎng)城科工貿(mào)有限公司；低溫恒溫反應(yīng)浴，鞏義市京華儀器有限公司；Av–400,MHz 型核磁共振儀，瑞士Bruker公司．

1.2 合成路線(xiàn)

設(shè)計(jì) 5位和 7位溴代橙酮目標(biāo)產(chǎn)物的合成線(xiàn)路如圖2所示．

圖2 目標(biāo)橙酮化合物的合成線(xiàn)路Fig. 2 Synthetic route of target aurones

在對(duì)橙酮進(jìn)行選擇性溴代反應(yīng)時(shí)，針對(duì)溴化試劑及反應(yīng)條件作了篩選和優(yōu)化．起初，采用 NBS作為溴化試劑，在–40,℃時(shí)幾乎不反應(yīng)．之后，升溫至–20、0、25,℃時(shí)底物的轉(zhuǎn)化程度都很低．因而，考慮使用二溴海因(DBDMH)作為溴化試劑，在–40,℃條件下能達(dá)到較高的轉(zhuǎn)化率．在室溫下反應(yīng)，底物幾乎可以完全轉(zhuǎn)化為5位、7位溴代的目標(biāo)產(chǎn)物．

以異丙基全保護(hù)的金魚(yú)草素為例，在不同條件下的溴化反應(yīng)(圖 3)結(jié)果見(jiàn)表 1．在 25,℃條件下，以二溴海因作為溴化試劑，二氯甲烷作為溶劑，就能以較高的收率同時(shí)得到 5位、7位溴代橙酮目標(biāo)化合物，兩者的產(chǎn)率分別在53%,和46%,．

1.2.1 化合物11的合成

稱(chēng)取5,g(39.65,mmol)間苯三酚溶于80,mL DCE中，在冰浴條件下，加入 10.57,g(79.30,mmol)無(wú)水三氯化鋁并攪拌 10,min，然后用恒壓滴液漏斗逐滴滴加5.37,g(47.58,mmol)氯乙酰氯，攪拌30,min后升至室溫并用堿液作尾氣吸收裝置，此后將反應(yīng)體系置于100,℃油浴中加熱回流，反應(yīng) 8,h．冷卻至室溫后，倒入 0,℃的濃鹽酸，攪拌 30,min后抽濾、洗滌，干燥得到4.98,g白色固體化合物11，產(chǎn)率62%,．

圖3 異丙基保護(hù)的金魚(yú)草素溴化反應(yīng)Fig. 3 Bromination of isopropyl protected aureusidin

表1 溴化試劑及反應(yīng)條件的篩選Tab. 1 Screening of bromide reagent and reaction conditions

1.2.2 化合物1—3的合成

稱(chēng)取6.72,g(59.82,mmol)氫氧化鉀并配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)50%,的水溶液，室溫?cái)嚢柘录尤?,mL乙醇以及1.22,g(9.97,mmol)對(duì)羥基苯甲醛，最后加入2.02,g(9.97,mmol)化合物 11，體系置于 60,℃油浴中反應(yīng)5,h，TLC檢測(cè)反應(yīng)．待反應(yīng)完全后，在冰浴下慢慢加入 0,℃的稀鹽酸調(diào) pH 至 3～4，抽濾、洗滌，干燥得到2.43,g紅色固體化合物1，產(chǎn)率90%,．

用3，4–二羥基苯甲醛和2–羥基苯甲醛替換對(duì)羥基苯甲醛，以相同的方法可得到化合物 2和 3，產(chǎn)率分別是 87%,、91%,．

1.2.3 化合物4、5和12的合成

稱(chēng)取2.7,g(10,mmol)化合物1置于100,mL耐壓瓶中，加入 10,mL DMF將其溶解，在攪拌狀態(tài)下加入 5.39,g(39,mmol)無(wú)水碳酸鉀和 6.63,g (39,mmol)2–碘丙烷(i-PrI)，60,℃油浴中反應(yīng) 24,h．待反應(yīng)冷卻至室溫后，濾除體系中固體，用乙酸乙酯洗滌并將濾液倒入 1,mol/L鹽酸中．用乙酸乙酯進(jìn)行萃取，分離得到有機(jī)相并將有機(jī)相用飽和食鹽水洗滌3次，之后用無(wú)水硫酸鈉進(jìn)行干燥，旋干有機(jī)相，拌樣．粗品經(jīng)過(guò)硅膠柱層析(V(石油醚)∶V(乙酸乙酯)＝40∶1的混合溶液為展開(kāi)劑)純化后，得到 3.09,g黃色固體化合物 4，產(chǎn)率 78%,．

用化合物2以相同的方法可得到化合物5，產(chǎn)率81%,．

用化合物 3以相同的方法可得到化合物 12，產(chǎn)率 84%,．

1.2.4 化合物6、7、8、9、13、14的合成

稱(chēng)取3.97,g(10,mmol)化合物4溶于25,mL干燥的二氯甲烷中，向其中加入 1.72,g(6,mmol)二溴海因，在室溫下攪拌反應(yīng) 30,min．之后將反應(yīng)體系倒入200,mL冰水中，用二氯甲烷(3×50,mL)萃取，合并有機(jī)相并用飽和食鹽水萃洗，分離得到有機(jī)相用無(wú)水硫酸鈉干燥．減壓旋干有機(jī)相，拌樣．粗品經(jīng)過(guò)硅膠柱層析(V(石油醚)∶V(乙酸乙酯)＝40∶1的混合溶液為展開(kāi)劑)分離純化后，同時(shí)得到 2.52,g黃色固體化合物6和2.14,g黃色固體化合物7，產(chǎn)率為53%,和45%,．

稱(chēng)取 4.00,g(8.74,mmol)化合物5，以相同的方法可同時(shí)得到2.47,g黃色固體化合物8和2.14,g黃色固體化合物9，產(chǎn)率為53%,和46%,．

稱(chēng)取 4.00,g(9.34,mmol)化合物 12，以相同的方法可同時(shí)得到2.47,g黃色固體化合物13和2.18,g黃色固體化合物14，產(chǎn)率為52%,和46%,．

1.3 化合物表征數(shù)據(jù)

化合物 6：1,H NMR(400,MHz，CDCl3)δ 7.87(d，J＝8.8,Hz，2H)，6.96(d，J＝9.2,Hz，2H)，6.75(s，1H)，6.20(s，1H)，4.88～4.82(m，1H)，4.71～4.60(m，2H)，1.45(d，J＝6.0,Hz，6H)，1.43(d，J＝6.0,Hz，6H)，1.37(d，J＝6.0,Hz，6H).13,C,NMR(101,MHz，CDCl3)δ 180.29，164.74，162.46，159.26，157.28，146.43，133.28，124.76，116.07，111.89，107.46，96.48，86.88，73.44，72.86，69.99，58.49，22.01，18.45. 熔點(diǎn) 138.6,℃．LRMS m/e C24,H27BrO5[M＋H]+理論值475.1，實(shí)測(cè)值475.1.

化合物 7：1H NMR(400,MHz，CDCl3)δ 7.81(d，J＝8.8,Hz，2H)，6.94(d，J＝8.8,Hz，2H)，6.74(s，1H)，6.54(s，1H)，5.25～5.19(m，1H)，4.73～4.60(m，2H)，1.48(d，J＝6.0Hz，6H)，1.41(d，J＝6.0,Hz，6H)，1.37(d，J＝6.0Hz，6H).13,C,NMR(101,MHz，CDCl3)δ 179.69，167.34，162.42，159.27，154.88，146.32，133.07，124.74，115.97，111.94，108.18，102.70，92.21，79.09，72.86，70.01，22.65，21.99，21.91. 熔點(diǎn) 107.1,℃．LRMS m/e C24H27BrO5[M＋H]+理論值475.1，實(shí)測(cè)值475.1.

化合物 8：1H NMR(400,MHz，CDCl3)δ 7.73(d，J＝2.0,Hz，1H)，7.37(dd，J＝8.4，2.0,Hz，1H)，6.95(d，J＝8.4,Hz，1H)，6.72(s，1H)，6.20(s，1H)，4.88～4.82(m，1H)，4.69～4.54(m，3H)，1.44(t，J＝6.0,Hz，12H)，1.41(d，J＝6.0,Hz，6H)，1.37(d，J＝6.0,Hz，6H).13,C NMR(101,MHz，CDCl3)δ 180.21，164.67，162.48，157.32，150.71，149.07，146.54，126.09，125.79，119.47，116.93，112.12，107.44，96.50，86.82，73.43，72.90，72.11，72.06，22.37，22.20，22.00. 熔點(diǎn)172.6,℃．LRMS m/e C27H33BrO6[M+H]+理論值 533.1，實(shí)測(cè)值533.1.

化合物 9：1H NMR(400,MHz，CDCl3)δ 7.46(d，J＝2.0,Hz，1H)，7.45(d，J＝2.0,Hz，1H)，6.95(d，J＝9.0,Hz，1H)，6.70(s，1H)，6.52(s，1H)，5.25～5.18(m，1H)，4.74～4.67(m，1H)，4.62～4.56(m，1H)，4.54～4.48(m，1H)，1.48(d，J＝6.0,Hz，6H)，1.41(d，J＝6.0,Hz，6H)，1.38(d，J＝6.0,Hz，6H)，1.37(d，J＝6.0,Hz，6H).13C NMR(101,MHz，CDCl3)δ 179.65，167.35，162.45，154.89，151.24，148.63，146.46，126.33，125.58，121.71，116.44，112.04，108.16，102.78，92.25，79.07，72.96，72.88，71.72，22.63，22.27，22.15，21.90. 熔點(diǎn) 169.5,℃．LRMS m/e C27H33BrO6[M＋H]+論值533.1，實(shí)測(cè)值533.1.

化合物 13：1H NMR(400,MHz，CDCl3)δ 8.35(dd，J＝7.9，1.4,Hz，1H)，7.38(s，1H)，7.34～7.30(m，1H)，7.06(t，J＝15.2,Hz，1H)，6.92(d，J＝8.4,Hz，1H)，6.21(s，1H)，4.92～4.86(m，,H)，4.71～4.58(m，2H)，1.45(d，J＝6.0,Hz，6H)，1.42(d，J＝6.0,Hz，6H)，1.38(d，J＝6.4,Hz，6H).13,C,NMR(101,MHz，CDCl3)δ 180.51，164.96，162.59，157.42，157.31，147.54，132.20，131.02，122.64，121.00，113.65，107.58，106.26，97.05，87.13，73.83，72.92，71.23，22.16，22.14，22.07. 熔點(diǎn) 125.2,℃．LRMS m/e C24,H27BrO5[M＋H]+理論值475.1，實(shí)測(cè)值475.1.

化合物 14：1H NMR(400,MHz，CDCl3)δ 8.22(dd，J＝7.8，1.4,Hz，1H)，7.36(s，1H)，7.32～7.28(m，1H)，7.00(t，J＝15.2,Hz，1H)，6.91(d，J＝8.4,Hz，1H)，6.53(s，1H)，5.28～5.21(m，1H)，4.71～4.58(m，2H)，1.46(d，J＝6.0,Hz，6H)，1.41(d，J＝6.0,Hz，6H)，1.37(d，J＝6.0,Hz，6H).13C,NMR(101,MHz，CDCl3)δ 179.90，167.55，162.57，157.24，154.98，147.45，131.91，131.12，122.42，120.57，113.42，108.16，106.39，102.73，92.31，79.13，72.94，70.95，22.76，22.14，21.97. 熔點(diǎn) 124.5,℃．LRMS m/e C24H27BrO5[M＋H]+理論值475.1，實(shí)測(cè)值475.1.

2 結(jié)果與討論

2.1 橙酮母核的合成

傳統(tǒng)的合成橙酮的方法一般有兩種：第一，以3(2H)–苯并呋喃酮為關(guān)鍵中間體；第二，通過(guò) 2′–羥基查耳酮的氧化環(huán)化．然而第一種方法中 3(2H)–苯并呋喃酮的合成實(shí)驗(yàn)條件比較苛刻，且對(duì)一些底物的反應(yīng)產(chǎn)率較低；第二種方法對(duì)底物結(jié)構(gòu)有限制，且反應(yīng)步驟多，較繁瑣．

以化合物2金魚(yú)草素為例，本實(shí)驗(yàn)中橙酮母核的合成是通過(guò)化合物 11與 3，4–二羥基苯甲醛發(fā)生縮合、關(guān)環(huán)、消除反應(yīng)得到，反應(yīng)操作簡(jiǎn)單，收率也較高．具體反應(yīng)機(jī)理如圖 4所示，首先化合物 11在堿性條件下，失去羰基α 氫形成α 碳負(fù)離子進(jìn)攻醛的碳正離子，氯離去，形成環(huán)氧中間體；然而由于環(huán)氧結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定，氧拉電子導(dǎo)致兩個(gè)位置的碳呈正電性，此外該結(jié)構(gòu)中的羰基同樣具有吸電子作用，使得與之相鄰的碳更顯正電，因而苯環(huán)上的氧更容易進(jìn)攻羰基的α 碳；另一方面，從空間位阻的角度考慮，在堿催化的條件下，氧更容易進(jìn)攻空間位阻小的碳．所以，綜合電子效應(yīng)和空間位阻兩個(gè)因素來(lái)分析，在環(huán)氧開(kāi)環(huán)這一步中，氧更容易進(jìn)攻羰基的α 碳，從而形成的是閉合的五元環(huán)結(jié)構(gòu)，而不是六元環(huán)．最后在堿性加熱的條件下，羥基消除生成環(huán)外雙鍵，得到最終的橙酮化合物——金魚(yú)草素．

圖4 橙酮母核合成反應(yīng)機(jī)理Fig. 4 Reaction mechanism of the aurone

在處理該反應(yīng)的過(guò)程中，由于金魚(yú)草素上的酚羥基具有酸性，所以在氫氧化鉀的作用下，金魚(yú)草素是以水溶性很好的鉀鹽的狀態(tài)存在，然而加入鹽酸后使其變回酚羥基，溶解度降低，因此產(chǎn)物可以從溶液中析出，得到金魚(yú)草素的粗產(chǎn)品．接下來(lái)可以利用金魚(yú)草素不溶于二氯甲烷，而部分雜質(zhì)溶于二氯甲烷的性質(zhì)，將干燥后的粗品用二氯甲烷溶解、洗滌、抽濾，進(jìn)行純化可得純度較高的金魚(yú)草素．

2.2 橙酮的溴代反應(yīng)

在以二溴海因作為溴化試劑進(jìn)行橙酮的選擇性溴代時(shí)，發(fā)現(xiàn)其選擇性較差．一般以 53%,和 45%,左右的產(chǎn)率分別得到 7位的溴代產(chǎn)物和 5位的溴代產(chǎn)物．分析其原因可能是：一方面橙酮與黃酮的結(jié)構(gòu)相比，橙酮的中間是五元環(huán)而黃酮的中間是六元環(huán)，橙酮3位上的羰基對(duì)4位的異丙基造成的擠壓小，因而在 5位擁有了更大的空間，因此 Br原子更容易進(jìn)攻5位；另一方面由于橙酮的雙鍵在環(huán)外，因此 C環(huán)上的羰基和氧對(duì)于 A環(huán)的電子云影響也不如黃酮顯著，因而5位與7位的親核性也幾乎沒(méi)太大差別．所以綜合分析兩種因素可以得出結(jié)論：橙酮化合物7位的溴代選擇性略高于5位，但兩者沒(méi)有顯著區(qū)別．

因此，可以近乎相當(dāng)?shù)漠a(chǎn)率同時(shí)得到5位和7位溴代的橙酮化合物．

3 結(jié) 語(yǔ)

本文首先合成了3個(gè)橙酮化合物母核，再以它們?yōu)橹匾虚g體，通過(guò)異丙基保護(hù)后，采用二溴海因作為溴代試劑，以中等收率同時(shí)獲得 5位和 7位的 Br取代橙酮化合物，產(chǎn)率分別在 46%,和 53%,左右，總收率在 99%,左右．該類(lèi)化合物的成功合成為進(jìn)一步對(duì)橙酮化合物的 5位和 7位進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾和改造奠定了重要的基礎(chǔ)．

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