李冬洋, 姜磊磊, 代興隆, 萬升標*

(1. 中國海洋大學 醫(yī)藥學院 海洋藥物教育部重點實驗室,山東 青島 266003;2. 青島海洋科學與技術試點國家實驗室,山東 青島 266237)

楊梅素(3,5,7,3′,4′,5′-六羥基黃酮醇,MYR)是一種天然的多酚類黃酮化合物(圖1),可以從楊梅樹的樹皮中分離得到[1],廣泛分布于楊梅科、豆科、薔薇科和菊科等多種科屬植物中,常見于水果、蔬菜、茶和蜂蜜等日常食物中[2]。藥理學研究表明,MYR不僅可以抗氧化[5]、抗炎[6]和抗感染[7],還具備抗病毒[8]和抗癌[10]等多種生物活性,此外還具有降血糖[12]、保護心血管[13]和神經損傷[14]等作用。

圖1 楊梅素的結構Figure 1 Structural of myricetin

根據(jù)楊梅素的藥理研究成果可以推斷其具有良好的研究前景,并且一些歐洲國家已經開發(fā)并銷售了含有MYR的保健品[15]。但是楊梅素仍然存在水溶性和穩(wěn)定性較差的問題,因此促使科學家們對MYR的研究進行改進[16]。近年有研究報道[17],楊梅苷-3-O-β-D-乳糖的鈉鹽形式具有良好的水溶性(>100 mg/kg),并且在大鼠血漿和肝微粒體中表現(xiàn)出較好的穩(wěn)定性,在體內研究中,其對硫酸葡聚糖鈉鹽(DSS)誘導的潰瘍性結腸炎小鼠模型的療效高于楊梅素和美沙拉嗪,在小鼠體內也具有較高的安全性(LD50>5 g/kg)。當前報道對于楊梅苷-3-O-β-D-乳糖的合成路線雖然較為成熟,但其路線所獲得的產率仍然不夠理想。

本文對楊梅苷-3-O-β-D-乳糖的合成路線[17]進行研究,發(fā)現(xiàn)中間體M1的產率較低,且副產物不易除去,因此開發(fā)了一條高效的合成路線。首先以楊梅苷為起始原料,對楊梅苷的5位、7位、3′位、4′位和5′位酚羥基進行保護,形成五芐基保護的楊梅苷。然后脫除3位鼠李糖,再與乙?；Ｗo的乳糖溴苷反應,最后通過依次脫去乙?；推S基得到目標化合物。經過路徑優(yōu)化,最終以更高效的方法合成了楊梅素-3-O-β-D-乳糖,并合成了一系列楊梅素衍生物(圖2),為臨床開發(fā)新藥物提供支持。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

Agilent DD2 500 MHz型核磁共振波譜儀(安捷倫科技有限公司);1290 Infinity型高效液相色譜儀(安捷倫科技有限公司);Waters Xevo G2-XS QTOF型質譜儀(英國Micromass公司);GF254型硅膠板(德國Merck公司)。

碳酸銫(上海麥克林生化科技有限公司);四丁基溴化銨(上海皓鴻生物醫(yī)藥科技有限公司);鈀碳(上海皓鴻生物醫(yī)藥科技有限公司);溴化芐(上海阿拉丁生物科技有限公司);甲醇鈉(薩恩化學技術(上海)有限公司)。其余試劑均為國產分析純試劑。

1.2 合成

(1) 3′,4′,5′,5,7-五芐基楊梅素(2)的合成

將楊梅苷(20.0 g, 43.1 mmol)、碳酸銫(82.4 g, 129.2 mmol)和N,N-二甲基甲酰胺(DMF, 500 mL)置于1 L的雙口燒瓶中,室溫下攪拌1 h,然后向反應體系中加入溴化芐(44.2 g, 258.6 mmol)。在氬氣氛圍下,室溫反應10 h,再將反應混合物用乙酸乙酯(200 mL)稀釋,過濾后得濾液,并用乙酸乙酯(2×50 mL)洗滌。然后用水(3×1000 mL)洗滌濾液,有機相經無水硫酸鈉干燥,真空濃縮得到棕褐色油狀液體。再將其置于四氫呋喃(THF, 150 mL)和3 mol/L鹽酸(150 mL)的混合液中,加熱至80 ℃回流反應12 h,反應完全后,冷卻至室溫,靜置待固體析出,經過濾,乙酸乙酯重結晶得到白色固體226.8 g,收率81%; m.p.172～174 ℃;1H NMR(400 MHz, DMSO-d6)δ: 9.34(s, 1H), 7.65～7.25(m, 27H), 6.96(s, 1H), 6.70(s, 1H), 5.24(s, 4H), 5.16(s, 4H), 5.01(s, 2H);13C NMR(100 MHz, DMSO-d6)δ: 171.5, 163.2, 159.1, 158.4, 152.6, 141.2, 139.0, 138.0, 137.6, 136.9, 136.1, 135.5, 128.6, 128.5, 128.4, 128.3, 128.1, 127.8, 127.6, 127.5, 126.4, 126.2, 107.1, 106.4, 97.3, 93.4, 75.1, 71.2, 70.4; HR-MS(ESI)m/z: calcd for C50H40O8{[M+H]+}769.2796, found 769.2799。

(2) 3′,4′,5′,5,7-五芐基楊梅素-3-O-β-D-乙酰乳糖(3)的合成

將化合物2(26.0 g, 33.8 mmol)溶于1,2二氯乙烷(500 mL)中,再分別加入乙酰基乳糖溴苷(797.7 g, 67.6 mmol)、四丁基溴化銨(21.8 g, 67.6 mmol)和0.25 mol/L碳酸鉀溶液(272 mL)。加熱至45 ℃,反應12 h,將反應混合物用水(400 mL)稀釋,二氯甲烷(3×300 mL)萃取,有機相經無水硫酸鈉干燥,減壓濃縮,通過硅膠柱層析(洗脫劑:石油醚 ∶二氯甲烷 ∶乙酸乙酯=2 ∶1 ∶1,V∶V∶V)純化殘余物,得到白色固體326.0 g,收率56%;1H NMR(400 MHz, DMSO-d6)δ: 7.60(d,J=7.2 Hz, 2H), 7.53～7.45(m, 8H), 7.37(ddt,J=21.5 Hz, 14.4 Hz, 7.1 Hz, 15H), 7.26(d,J=4.9 Hz, 2H), 6.91(d,J=2.1 Hz, 2H), 6.72(d,J=2.1 Hz, 1H), 5.66(d,J=8.0 Hz, 1H), 5.29(d,J=9.3 Hz, 1H), 5.25(d,J=3.4 Hz, 1H), 5.25～5.15(m, 8H), 5.12(dd,J=10.3 Hz, 3.6 Hz, 1H), 5.03(s, 2H), 4.97(dd,J=9.6 Hz, 8.1 Hz, 1H), 4.81～4.73(m, 1H), 4.68(d,J=8.0 Hz, 1H), 4.18(t,J=6.8 Hz, 1H), 4.07(d,J=10.5 Hz, 1H), 4.01～3.92(m, 1H), 3.86(dt,J=12.1 Hz, 6.0 Hz, 2H), 3.81～3.75(m, 1H), 3.65(t,J=9.4 Hz, 1H), 2.05(s, 3H), 2.04(s, 3H), 1.96(s, 3H), 1.89(s, 6H), 1.84(s, 3H), 1.67(s, 3H);13C NMR(100 MHz, DMSO-d6)δ: 177.5, 170.3, 170.2, 170.1(2C), 169.9, 169.5, 168.9, 164.7, 162.0, 157.2, 156.6, 152.4(4C), 140.8, 137.6, 137.0(2C), 135.6, 134.0, 128.8(4C), 128.6(4C), 128.4(2C), 128.2(2C), 128.0(4C), 127.9(2C), 127.5(4C), 127.4(2C), 125.4, 109.0(2C), 106.0, 101.0, 98.9, 98.7, 93.2, 76.0, 75.2, 72.8, 72.6, 72.0, 71.3(2C), 71.0, 70.7, 70.5(2C), 69.0, 66.6, 61.0, 60.8, 20.8, 20.8, 20.6, 20.6, 20.6, 20.5, 20.4; HR-MS(ESI)m/z: calcd for C76H74O25{[M+H]+}1387.4592, found 1387.4596。

(3) 3′,4′,5′,5,7-五芐基楊梅素-3-O-β-D-乳糖(4)的合成

將化合物3(25.0 g, 18.0 mmol)置于300 mL的甲醇溶液中,在室溫攪拌下緩慢滴入5 mol/L甲醇鈉的甲醇溶液(14.5 mL),反應體系由不溶變?yōu)槌吻?最后變?yōu)闇啙?反應4 h后,加入THF(300 mL),溶液變澄清,再加入陽離子交換樹脂調節(jié)pH至酸性,繼續(xù)攪拌15 min,再過濾,濃縮濾液得到淡黃色固體419.0 g,收率99%;1H NMR(400 MHz, DMSO-d6)δ: 7.62(s, 2H), 7.57(d,J=7.3 Hz, 2H), 7.52～7.45(m, 7H), 7.42～7.25(m, 16H), 6.89(d,J=2.1 Hz, 1H), 6.73(d,J=2.1 Hz, 1H), 5.65～5.57(m, 2H), 5.28～5.19(m, 7H), 5.13(d,J=11.8 Hz, 2H), 5.08(d,J=4.8 Hz, 1H), 5.03(d,J=4.0 Hz, 2H), 4.77(d,J=5.1 Hz, 1H), 4.71(d,J=1.2 Hz, 1H), 4.65(t,J=5.0 Hz, 1H), 4.59(t,J=5.2 Hz, 1H), 4.50(d,J=4.6 Hz, 1H), 4.09(d,J=7.6 Hz, 1H), 3.61(s, 4H);13C NMR(100 MHz, DMSO-d6)δ: 178.06, 164.78, 161.46, 156.75, 156.43, 152.37(4C), 139.92, 137.89, 137.24(4C), 136.49, 134.44, 130.10, 129.01(4C), 128.92(4C), 128.63(2C), 128.57(2C), 128.42, 128.38, 128.28(4C), 128.04(4C), 125.67, 109.99, 108.89, 105.73, 104.44, 100.91, 99.10, 93.98(2C), 80.66, 75.90, 75.64, 74.97, 74.86(2C), 74.59, 73.75, 71.01(2C), 70.97, 70.55, 68.42, 60.58, 59.99; HR-MS(ESI)m/z: calcd for C62H60O18{[M+H]+}1093.3853, found 1093.3856。

(4) 楊梅素-3-O-β-D-乳糖(5)的合成

將化合物4(18.8 g, 17.25 mmol)溶于混合溶液(甲醇 ∶四氫呋喃=1 ∶1,V∶V, 300 mL)中,加入質量分數(shù)為10%鈀碳(1.5 g),氫氣氛圍下室溫攪拌24 h,過濾,濃縮濾液得到淡黃色固體511.0 g,收率99%;1H NMR(400 MHz, DMSO-d6)δ: 7.14(s, 2H), 6.34(d,J=2.0 Hz, 1H), 6.16(d,J=2.0 Hz, 1H), 5.47(d,J=7.2 Hz, 1H), 5.32(s, 1H), 5.10(s, 1H), 4.77(s, 1H), 4.74(s, 1H), 4.68(s, 1H), 4.52(s, 1H), 4.36～4.28(m, 1H), 4.21～4.11(m, 1H), 3.64(d,J=10.6 Hz, 1H), 3.57(s, 2H), 3.50(s, 2H);13C NMR(100 MHz, DMSO-d6)δ: 176.0, 161.2, 157.3, 156.0, 156.0, 146.2(2C), 132.6, 130.1, 108.1(2C), 102.7, 101.6, 100.9, 99.1(2C), 95.3, 77.2, 75.9, 74.4, 71.0, 70.4, 69.8(2C), 68.8, 66.8, 61.6; HR-MS(ESI)m/z: calcd for C27H30O18{[M+H]+}643.1505, found 643.1509。

當前已有文獻報道了楊梅素-3-O-β-D-乳糖的合成路線[17],雖然其合成路線已經比較成熟,但其仍存在一些可待改進之處,該路線合成過程中第1步反應會發(fā)生較多副反應,由此產生的副產物導致該路線的產率較低,使反應過程中分離純化難度增加。本文改變了原合成路線的第1步反應條件,開發(fā)了一條更高效且操作難度低的合成路線。如圖2所示,原合成路線中,以楊梅苷為起始原料,用碳酸鉀作縛酸劑,得到的中間體7,3′,4′,5′-四芐基楊梅素的產率僅為46%,且產生三芐基保護的楊梅苷副產物,需要通過柱層析進一步純化。而優(yōu)化后的合成路線第1步以碳酸銫作縛酸劑,對楊梅苷的5位、7位、3′位、4′位和5′位酚羥基進行芐基保護,形成五芐基保護的楊梅苷,且沒有三芐基保護的楊梅苷副產物的產生,無需進一步純化。然后用鹽酸溶液脫除3位鼠李糖,重結晶后得到重要中間體5,7,3′,4′,5′-五芐基楊梅素2,且2步的產率高達81%。化合物2與乙?；Ｗo的乳糖溴苷在相轉移催化下發(fā)生糖苷化反應得到化合物3,再通過甲醇鈉脫去乙?；玫交衔?。最后在氫氣作用下,鈀碳催化氫化脫去芐基得到目標化合物5。原合成路線合成了3個楊梅素衍生物中間體M1、M8和M9,而優(yōu)化路線得到了3個與原路線不同的中間體2、3和4,且化合物3和化合物4未有文獻報道。

本文報道的路線與文獻報道的合成路線相比較主要有2個創(chuàng)新點:(1)用五芐基保護的楊梅素作為中間體2合成楊梅素衍生物,使反應的副產物很大程度上減少,不用柱層析,直接重結晶得到,后處理簡單。而原合成路線的總收率僅為24.7%,經優(yōu)化后的路線總收率可達44.5%,且合成了2個未見文獻報道的楊梅素衍生物中間體3和中間體4; (2)實現(xiàn)該合成路線在實驗室進行20 g放大反應,可一次性得到10 g級終產物5。

本文主要改變楊梅素-3-O-β-D-乳糖合成路線中第1步的反應條件,將縛酸劑由碳酸鉀改用碳酸銫,優(yōu)化了至關重要的第1步。由原來的四芐基保護的楊梅苷M1改用五芐基保護的楊梅苷化合物2,減少了三芐基保護的楊梅苷副產物的產生,該步產率從46%提高至81%,整條路線的總收率從24.7%提高至44.5%。最終優(yōu)化路線經4步以44.5%總收率完成了對楊梅素-3-O-β-D-乳糖的合成。合成的4個楊梅素衍生物中,化合物3和化合物4為新型化合物。與原合成路線相比,優(yōu)化后的路線具有收率高、操作簡單等優(yōu)點,同時該合成路線為楊梅素衍生物的合成和進一步的藥理作用研究提供了新的思路和方法。