白楊素肉桂酸酯及其衍生物的合成

陳漢洽, 楊夢圓, 韋冬梅, 賀 利, 鄭景云, 李潔芳, 鐘浩良, 馮 娜, 馬愛軍*, 張書宇,2*, 張 焜*

(1. 五邑大學(xué) 生物科技與大健康學(xué)院，廣東 江門 529020； 2. 上海交通大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院，上海 200240)

將具有生物活性的兩個或者多個分子，通過反應(yīng)合成一種具有潛在生物活性的新分子，是一種構(gòu)造新化合物的重要策略[1-2]。白楊素(1)是一種從紫威科植物木蝴蝶中提取的一種具有廣泛藥理活性的天然多酚類黃酮化合物[3]，廣泛存在于蜂蜜與蜂蠟之中，具有抗氧化、抗病毒、降血糖、抗焦慮等多種生物活性[4-8]，但其也存在溶解性低，生物利用度較差等缺點[8-9]。

肉桂酸(2a)是一種從傳統(tǒng)中藥肉桂皮中提取的化合物[10]，與其衍生物在自然界廣泛存在，具有抗氧化、抗腫瘤、抑菌等多種生物活性[11-14]。多種肉桂酸類衍生物的生物活性高于其原型藥物[15]。因此，通過將白楊素和肉桂酸衍生物反應(yīng)合成一系列具有多樣性特征的新化合物，將為生物活性篩選提供化合物源。

本文在1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亞胺鹽酸鹽(EDCI)和4-二甲氨基吡啶(DMAP)的作用下，經(jīng)Steglich酯化反應(yīng)將肉桂酸衍生物引入到白楊素的C-7位上，合成了14個白楊素肉桂酸酯(3a～3n, Scheme 1)，除3a與3l外均為新化合物[16]，收率43.4%～95.1%，其結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR，13C NMR, IR和LC-MS表征。

Scheme 1

Scheme 2

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

OptiMelt MPA 100型熔點儀；Bruker 500 MHz型核磁共振儀(DMSO-d6為溶劑，TMS為內(nèi)標(biāo));Bruker Vertex 70/80型傅里葉紅外光譜儀;Thermo Fishor LCQ Fleet型液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀。

所用試劑均為分析純。

1.2 3a～3n的合成(以3a為例)

在50 mL圓底燒瓶中，依次加1(1 mmol, 1 eq.)，2a(1.5 mmol, 1.5 eq.)， EDCI(1.5 mmol, 1.5 eq.)和DMAP(0.5 mmol, 0.5 eq.)，氮氣保護下，加入二氯甲烷10.0 mL，反應(yīng)約6 h(TLC檢測)。抽濾，濾餅依次使用石油醚、乙酸乙酯和丙酮洗滌，真空干燥得化合物3a。

用類似的方法合成3b～3n。

5-羥基-2-苯基-4H-1-苯并吡喃-4-酮-7-基-苯基丙烯酸酯(3a): 黃色固體，收率95.1%, m.p.211.4～213.2 ℃;1H NMR(500 MHz, DMSO-d6)δ: 12.87(s, 1H), 8.14(d,J=7.4 Hz, 2H), 7.95～7.82(m, 2H), 7.80(d,J=8.8 Hz, 1H), 7.63(dq,J=14.7 Hz, 7.1 Hz, 3H), 7.51～7.45(m, 1H), 7.22(dd,J=11.2 Hz, 2.1 Hz, 1H), 7.18(d,J=2.6 Hz, 1H), 7.02(s, 1H), 6.93(d,J=16.1 Hz, 1H), 6.81～6.73(m, 2H);13C NMR(125 MHz, DMSO-d6)δ: 182.15, 170.25, 164.80, 161.28, 159.04, 156.98, 138.96, 136.43, 133.26, 132.96, 131.27, 129.73, 129.30, 127.16, 117.12, 115.01, 108.73, 106.25, 105.96, 102.27; IR(KBr)ν: 3449, 3079, 2922, 2846, 1773, 1620 cm-1; LC-MS(ESI)m/z: Calcd for C24H16KO5{[M+K]+}423.06, found 423.18。

5-羥基-2-苯基-4H-1-苯并吡喃-4-酮-7-基-鄰甲苯基丙烯酸酯(3b)： 淡黃色固體，收率82.4%, m.p.167.2～169.1 ℃;1H NMR(500 MHz, DMSO-d6)δ: 12.89(s, 1H), 8.15(d,J=7.1 Hz, 2H), 8.11(d,J=15.9 Hz, 1H), 7.87(d,J=7.9 Hz, 1H), 7.63(dt,J=14.6 Hz, 7.0 Hz, 3H), 7.42～7.35(m, 1H), 7.34～7.27(m, 2H), 7.24(d,J=2.0 Hz, 1H), 7.19(s, 1H), 6.83(d,J=15.9 Hz, 1H), 6.80(d,J=2.0 Hz, 1H), 2.46(s, 3H);13C NMR(125 MHz, DMSO-d6)δ: 183.15, 164.71, 164.61, 161.29, 156.85, 156.39, 144.92, 138.45, 132.94, 132.79, 131.39, 130.88, 129.71, 127.43, 127.15, 127.07, 117.95, 108.81, 106.27, 105.94, 102.25, 19.79; IR(KBr)ν: 3446, 3064, 2922, 2854, 1741, 1626, 1377 cm-1; LC-MS(ESI)m/z: Calcd for C25H19O5{[M+H]+}399.12, found 399.04。

5-羥基-2-苯基-4H-1-苯并吡喃-4-酮-7-基-間甲苯基丙烯酸酯(3c)： 淡黃色固體，收率47.8%, m.p.182.1～183.6 ℃;1H NMR(500 MHz, DMSO-d6)δ: 12.88(s, 1H), 8.15(d,J=7.3 Hz, 2H), 7.88(d,J=16.0 Hz, 1H), 7.63(td,J=14.6 Hz, 7.1 Hz, 5H), 7.37(t,J=7.6 Hz, 1H), 7.31(d,J=7.6 Hz, 1H), 7.23(d,J=2.0 Hz, 1H), 7.19(s, 1H), 6.90(d,J=16.0 Hz, 1H), 6.78(d,J=2.1 Hz, 1H), 2.36(s, 3H);13C NMR(125 MHz, DMSO-d6)δ: 183.14, 164.71, 164.64, 161.28, 156.84, 156.42, 147.99, 138.82, 134.13, 132.94, 132.34, 130.87, 129.74, 129.71, 129.42, 127.15, 126.55, 116.85, 108.79, 106.26, 105.93, 102.25, 21.32; IR(KBr)ν: 3445, 3076, 2922, 2854, 1737, 1633, 1373 cm-1; LC-MS(ESI)m/z: Calcd for C25H18O5Na{[M+Na]+}421.10, found 421.11。

5-羥基-2-苯基-4H-1-苯并吡喃-4-酮-7-基-對甲苯基丙烯酸酯(3d)：黃色固體，收率57.1%, m.p.190.2～192.5 ℃;1H NMR(500 MHz, DMSO-d6)δ: 12.88(s, 1H), 8.14(d,J=7.1 Hz, 2H), 7.89(d,J=16.0 Hz, 1H), 7.73(d,J=8.1 Hz, 2H), 7.62(dt,J=14.6 Hz, 7.0 Hz, 3H), 7.29(d,J=7.8 Hz, 2H), 7.22(d,J=2.1 Hz, 1H), 7.19(s, 1H), 6.86(d,J=16.0 Hz, 1H), 6.78(d,J=2.0 Hz, 1H), 2.36(s, 3H);13C NMR(125 MHz, DMSO-d6)δ: 183.14, 164.74, 164.70, 161.28, 156.84, 156.47, 147.88, 141.80, 132.93, 131.52, 130.88, 130.16, 129.70, 129.34, 127.15, 115.90, 108.77, 106.26, 105.96, 102.26, 21.60; IR(KBr)ν: 3449, 3078, 2921, 2848, 1745, 1620, 1372 cm-1; LC-MS(ESI)m/z: Calcd for C25H18O5Na{[M+Na]+}421.10, found 421.09。

5-羥基-2-苯基-4H-1-苯并吡喃-4-酮-7-基-鄰氯苯基丙烯酸酯(3e)： 淡黃色固體，收率77.7%, m.p.197.2～199.8 ℃;1H NMR(500 MHz, DMSO-d6)δ: 2.89(s, 1H), 8.18～8.12(m, 3H), 8.11(dd,J=7.9 Hz, 1.5 Hz, 1H), 7.69～7.58(m, 4H), 7.52(td,J=7.7 Hz, 1.7 Hz, 1H), 7.50～7.43(m, 1H), 7.25(d,J=2.0 Hz, 1H), 7.19(s, 1H), 7.04(d,J=16.0 Hz, 1H), 6.81(d,J=2.0 Hz, 1H);13C NMR(125 MHz, DMSO-d6)δ: 183.16, 164.74, 164.30, 161.32, 156.86, 156.24, 142.15, 134.58, 133.07, 132.95, 131.73, 130.88, 130.63, 129.72, 129.16, 128.43, 127.16, 120.25, 108.90, 106.29, 105.94, 102.27; IR(KBr)ν: 3446, 3072, 2923, 2855, 1733, 1654 cm-1; LC-MS(ESI)m/z: Calcd for C24H15O5ClNa{[M+Na]+}441.05, found 441.04。

5-羥基-2-苯基-4H-1-苯并吡喃-4-酮-7-基-間氯苯基丙烯酸酯(3f)： 黃色固體，收率55.2%, m.p.202.3～204.5 ℃;1H NMR(500 MHz, DMSO-d6)δ: 12.89(s, 1H), 8.14(d,J=7.1 Hz, 2H), 7.98(s, 1H), 7.91(d,J=16.1 Hz, 1H), 7.82(d,J=7.6 Hz, 1H), 7.69～7.57(m, 3H), 7.57～7.53(m, 1H), 7.50(t,J=7.8 Hz, 1H), 7.23(d,J=2.1 Hz, 1H), 7.18(s, 1H), 7.03(d,J=16.0 Hz, 1H), 6.79(d,J=2.1 Hz, 1H);13C NMR(125 MHz, DMSO-d6)δ: 183.14, 164.74, 164.42, 161.30, 156.85, 156.32, 146.15, 136.44, 134.33, 132.95, 131.32, 131.15, 130.87, 129.71, 128.84, 127.89, 127.16, 118.86, 108.85, 106.27, 105.92, 102.25; IR(KBr)ν: 3446, 3070, 2924, 2855, 1740, 1632 cm-1; LC-MS(ESI)m/z: Calcd for C24H15O5ClK{[M+K]+}457.02, found 457.14。

5-羥基-2-苯基-4H-1-苯并吡喃-4-酮-7-基-對氯苯基丙烯酸酯(3g)： 淡黃色固體，收率88.7%, m.p.234.6～237.2 ℃;1H NMR(500 MHz, DMSO-d6)δ: 12.90(s, 1H), 8.15(d,J=7.2 Hz, 2H), 7.97～7.87(m, 3H), 7.64(dq,J=14.6 Hz, 7.1 Hz, 3H), 7.56(d,J=8.6 Hz, 2H), 7.23(d,J=2.1 Hz, 1H), 7.20(s, 1H), 6.98(d,J=16.0 Hz, 1H), 6.79(d,J=2.1 Hz, 1H); IR(KBr)ν: 3451, 3082, 2923, 2854, 1739, 1631 cm-1; LC-MS(ESI)m/z: Calcd for C24H16O5Cl{[M+H]+}419.06, found 419.07。

5-羥基-2-苯基-4H-1-苯并吡喃-4-酮-7-基-對溴苯基丙烯酸酯(3h)： 黃色固體，收率85.5%, m.p.225.2～227.6 ℃;1H NMR(500 MHz, DMSO-d6)δ: 12.89(s, 1H), 8.15(d,J=7.1 Hz, 2H), 7.91(d,J=16.0 Hz, 1H), 7.82(d,J=8.5 Hz, 2H), 7.68(d,J=8.5 Hz, 2H), 7.62(dt,J=14.6 Hz, 7.0 Hz, 3H), 7.23(d,J=2.1 Hz, 1H), 7.19(s, 1H), 6.98(d,J=16.1 Hz, 1H), 6.79(d,J=2.0 Hz, 1H);13C NMR(125 MHz, DMSO-d6)δ: 183.15, 164.73, 164.51, 161.30, 156.85, 156.36, 146.49, 133.53, 132.95, 132.53, 131.22, 130.88, 129.71, 127.16, 125.09, 118.01, 108.84, 106.28, 105.93, 102.25; IR(KBr)ν: 3445, 3078, 2922, 2854, 1740, 1623 cm-1; LC-MS(ESI)m/z: Calcd for C24H15O5BrK{[M+K]+}500.97, found 501.05。

5-羥基-2-苯基-4H-1-苯并吡喃-4-酮-7-基-間氟苯基丙烯酸酯(3i)： 淡黃色固體，收率43.4%, m.p.184.7～186.3 ℃;1H NMR(500 MHz, DMSO-d6)δ: 12.89(s, 1H), 8.15(d,J=7.2 Hz, 2H), 7.93(d,J=16.0 Hz, 1H), 7.79(dt,J=10.1 Hz, 2.1 Hz, 1H), 7.72～7.58(m, 4H), 7.56～7.48(m, 1H), 7.33(td,J=8.6 Hz, 2.3 Hz, 1H), 7.24(d,J=2.0 Hz, 1H), 7.20(s, 1H), 7.03(d,J=16.1 Hz, 1H), 6.80(d,J=2.1 Hz, 1H);13C NMR(125 MHz, DMSO-d6)δ: 183.15, 164.73, 164.45, 161.31, 156.86, 156.32, 146.39, 136.76, 132.94, 131.55, 131.48, 130.88, 129.71, 127.16, 125.85, 118.77, 115.46, 115.28, 108.86, 106.29, 105.94, 102.26; IR(KBr)ν: 3443, 3074, 2922, 2854, 1732, 1625 cm-1; LC-MS(ESI)m/z: Calcd for C24H15O5FNa{[M+Na]+}425.07, found 425.08。

5-羥基-2-苯基-4H-1-苯并吡喃-4-酮-7-基-對硝基苯基丙烯酸酯(3j)： 黃色固體，收率72.5%, m.p.247.7～251.1 ℃;1H NMR(500 MHz, DMSO-d6)δ: 12.90(s, 1H), 8.30(d,J=8.8 Hz, 2H), 8.19～8.09(m, 4H), 8.05(d,J=16.0 Hz, 1H), 7.69～7.58(m, 3H), 7.25(d,J=2.1 Hz, 1H), 7.19(d,J=7.8 Hz, 1H), 7.15(s, 1H), 6.82(d,J=2.0 Hz, 1H);13C NMR(125 MHz, DMSO-d6)δ: 183.19, 164.75, 164.14, 161.33, 156.86, 156.22, 148.91, 145.02, 140.55, 132.96, 130.87, 130.37, 129.72, 127.16, 124.53, 121.50, 108.92, 106.31, 105.91, 102.24; IR(KBr)ν: 3451, 3080, 2922, 2851, 1730, 1630, 1521, 1320 cm-1; LC-MS(ESI)m/z: Calcd for C24H15NO7K{[M+K]+}468.05, found 468.20。

5-羥基-2-苯基-4H-1-苯并吡喃-4-酮-7-基-鄰甲氧基苯基丙烯酸酯(3k)： 淡黃色固體，收率89.9%, m.p.169.2～172.5 ℃;1H NMR(500 MHz, DMSO-d6)δ: 12.88(s, 1H), 8.15(d,J=7.1 Hz, 2H), 8.10(d,J=16.1 Hz, 1H), 7.84(dd,J=7.8 Hz, 1.7 Hz, 1H), 7.69～7.58(m, 3H), 7.49(td,J=8.1 Hz, 7.6 Hz, 1.6 Hz, 1H), 7.22(d,J=2.1 Hz, 1H), 7.19(s, 1H), 7.16(d,J=8.2 Hz, 1H), 7.05(t,J=7.5 Hz, 1H), 6.91(d,J=16.1 Hz, 1H), 6.78(d,J=2.1 Hz, 1H), 3.91(s, 3H);13C NMR(125 MHz, DMSO-d6)δ: 183.15, 164.96, 164.70, 161.28, 158.74, 156.85, 156.48, 142.57, 132.94, 129.82, 129.71, 127.16, 122.33, 121.33, 117.06, 112.41, 106.26, 105.99, 102.29, 56.25; IR(KBr)ν: 3447, 3082, 2923, 2854, 1736, 1624, 1139 cm-1; LC-MS(ESI)m/z: Calcd for C25H18O6K{[M+K]+}453.07, found 453.19。

5-羥基-2-苯基-4H-1-苯并吡喃-4-酮-7-基-對甲氧基苯基丙烯酸酯(3l)： 黃色固體，收率73.4%, m.p.218.5～221.1 ℃;1H NMR(500 MHz, DMSO-d6)δ: 12.88(s, 1H), 8.17～8.13(m, 2H), 7.88(d,J=15.9 Hz, 1H), 7.81(d,J=8.8 Hz, 2H), 7.67～7.59(m, 3H), 7.21(d,J=2.0 Hz, 1H), 7.19(s, 1H), 7.03(d,J=8.7 Hz, 2H), 6.81～6.75(m, 2H), 3.82(s, 3H), 3.83(s, 3H);13C NMR(125 MHz, DMSO-d6)δ: 183.09, 164.89, 164.69, 161.26, 157.84, 156.84, 156.53, 147.76, 132.94, 131.27, 130.89, 129.71, 127.15, 115.00, 114.14, 108.73, 106.25, 105.96, 102.27, 55.90; IR(KBr)ν: 3449, 3083, 2922, 2846, 1733, 1619, 1148 cm-1; LC-MS(ESI)m/z: Calcd for C25H19O6{[M+H]+}415.17, found 415.10。

5-羥基-2-苯基-4H-1-苯并吡喃-4-酮-7-基-3,4-二甲氧基苯基丙烯酸酯(3m)： 黃色固體，收率74.4%, m.p.172.3～174.5 ℃;1H NMR(500 MHz, DMSO-d6)δ: 12.88(s, 1H), 8.14(d,J=7.2 Hz, 2H), 7.85(d,J=15.9 Hz, 1H), 7.70～7.57(m, 3H), 7.48(d,J=2.1 Hz, 1H), 7.37(dd,J=8.4 Hz, 2.0 Hz, 1H), 7.21(d,J=2.1 Hz, 1H), 7.19(s, 1H), 7.03(d,J=8.4 Hz, 1H), 6.85(d,J=16.0 Hz, 1H), 6.76(d,J=2.0 Hz, 1H), 3.83(d,J=6.6 Hz, 6H);13C NMR(125 MHz, DMSO-d6)δ: 183.14, 164.93, 164.67, 161.26, 156.83, 156.56, 152.03, 149.49, 148.18, 132.93, 130.87, 129.70, 127.15, 127.03, 124.35, 114.29, 111.95, 111.00, 108.71, 106.23, 105.92, 102.24, 56.13, 56.08; IR(KBr)ν: 3446, 3083, 2922, 2846, 1733, 1619, 1129 cm-1; LC-MS(ESI)m/z: Calcd for C26H20O7Na{[M+Na]+}467.11, found 467.10。

5-羥基-2-苯基-4H-1-苯并吡喃-4-酮-7-基-3,4-(亞甲基二氧環(huán))苯乙烯酸酯(3n)： 黃色固體，收率90.6%, m.p.220.2～221.4 ℃;1H NMR(500 MHz, DMSO-d6)δ: 12.88(s, 1H), 8.18～8.11(m, 2H), 7.84(d,J=15.9 Hz, 1H), 7.68～7.57(m, 3H), 7.55(d,J=1.7 Hz, 1H), 7.32(dd,J=8.2 Hz, 1.7 Hz, 1H), 7.21(d,J=2.1 Hz, 1H), 7.18(s, 1H), 7.01(d,J=8.0 Hz, 1H), 6.79(d,J=15.9 Hz, 1H), 6.76(d,J=2.0 Hz, 1H), 6.12(s, 2H);13C NMR(125 MHz, DMSO-d6)δ: 183.14, 164.86, 164.69, 161.26, 156.84, 156.52, 150.45, 148.65, 147.82, 132.94, 130.87, 129.71, 128.68, 127.15, 126.49, 114.71, 109.07, 108.74, 107.39, 106.24, 105.97, 102.27; IR(KBr)ν: 3445, 3079, 2923, 2852, 1737, 1623, 1141 cm-1; LC-MS(ESI)m/z: Calcd for C25H17O7{[M+H]+}429.10, found 429.10。

2 結(jié)果與討論

2.1 反應(yīng)條件的優(yōu)化

以3a的合成為例，研究了催化劑、反應(yīng)時間對反應(yīng)收率的影響，結(jié)果見表1。

由表1可見，當(dāng)不加入其他催化劑試劑時，反應(yīng)不能進行，在EDCI和DMAP的作用下，6 h內(nèi)可反應(yīng)完全，收率達到95.1%。在DCC和DMAP的作用下，反應(yīng)時間較長，收率明顯降低，且提純難度較大。而使用SOCl2將肉桂酸?；笤倥c白楊素酯化，所需反應(yīng)時間較少，但需要兩步反應(yīng)，收率略低，且反應(yīng)條件比較苛刻。因此選擇使用EDCI和DMAP的條件來進行該反應(yīng)最為適宜。

2.2 反應(yīng)機理

根據(jù)實驗結(jié)果和文獻[17-19]報道，推測了可能的反應(yīng)機理(Scheme 2)：首先，肉桂酸與 EDCI反應(yīng)，生成活性更強的O-?；愲?，接著白楊素C-7位的羥基進攻O-酰基異脲，生成了相對應(yīng)的酯與EDCI副產(chǎn)物。為了防止在該反應(yīng)中的O-?；愲灏l(fā)生1,3-重排，加入?；D(zhuǎn)移試劑DMAP以減少副產(chǎn)物的生成。

以肉桂酸衍生物和白楊素為原料，1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亞胺鹽酸鹽為縮合劑，4-二甲氨基吡啶為催化劑，二氯甲烷為溶劑，經(jīng)Steglich酯化反應(yīng)，合成了14個白楊素肉桂酸酯，收率 43.4%～95.1%。并推測了可能的反應(yīng)機理。