摘要
以丁香醛(1)为原料,通过乙酰化保护羟基、醛基还原、氯代、与三苯基膦反应合成膦叶立德中间体(5),并在此基础上通过Wittig反应、脱乙酰基和双键还原反应,合成杓唇石斛素(moscatilin,MST)及其12个类似物(MST-1 ~ MST-12),结构经1H NMR、13C NMR和ESI-MS表征。采用细菌脂多糖诱导小鼠巨噬细胞RAW264.7炎症模型对目标化合物进行初步体外抗炎活性测试,结果表明:所有化合物均能不同程度抑制炎症因子NO的生成,其中MST-5的抗炎活性最强(IC50 = 0.428 μmol/L),MST-5有待进一步研究其抗炎机制。
巨噬细胞是一种来源于骨髓的单核前体细胞,它的主要特点是趋向炎症部位,通过吞噬细胞碎片而发挥抗炎作用[1]。脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)是革兰阴性细菌外膜的主要成分,是对正常动物研究最多的免疫刺激剂之一。LPS可以通过与Toll样受体结合并激活下游信号传导级联反应来诱导强烈的全身性炎症,从而促进巨噬细胞中促炎细胞因子的分泌[2]。
石斛为兰科(Orchidaceae)石斛属(Dendrobium Sw.)植物,联苄类化合物是其中的主要活性物质;过往研究了联苄类化合物鼓槌石斛素(chrysotoxine)及其衍生物在阿尔茨海默病中的药理活性[3],而杓唇石斛素(moscatilin,MST,4,4′-二羟基-3,3′,5-三甲氧基联苄,结构式见图1)是石斛中的又一代表性联苄类结构化合物,它与鼓槌石斛素结构类似,但活性截然不同。文献报道MST具有抗肿瘤[4-9]、抑制血管新生[10]、抗突变[11]、抗炎[12]等多种生物学功能,其结构简单,药理活性广泛,引起了国内外研究者的广泛关注。
Figure 1 Structure of moscatilin(MST)
本研究以丁香醛为原料,以Wittig反应为关键步骤,通过7步反应合成了MST。在此基础上,保留A环,考虑到A环为给电子基,通过在B环引入一系列吸电子基,设计并合成12个MST类似物MST-1 ~ MST-12,结构经1H NMR、13C NMR和ESI-MS表征。采用LPS诱导的小鼠巨噬细胞RAW264.7炎症模型,初步研究了目标化合物的体外抗炎活性,为后续的抗炎活性机制研究提供思路。
MST及其衍生物的制备如路线1所示。以丁香醛为原料,通过乙酰化保护羟基、NaBH4还原醛基、羟基卤代、与三苯基膦反应等步骤,合成膦叶立德中间体5,化合物5与取代苯甲醛缩合,得到二苯乙烯衍生物6,再经过水解脱乙酰基、催化氢化反应制得不同取代的MST类似物。
Scheme 1 Synthesis of moscatilin (MST) and its analogs MST-1-MST-12
a) Acetic anhydride, CH2Cl2, DMAP, r.t., 30 min; b) NaBH4, EtOH, 0 °C, r.t., 30 min; c) SOCl2, Et3N, CH2Cl2, 0 °C, r.t., 3 h; d) PPh3, toluene, reflux, 12 h; e) different substituted benzaldehyde, NaH, tetrahydrofuran, Ar, 0 °C, r.t., overnight; f) CH3ONa/ CH3OH, r.t., 30 min; g) H2, 10% Pd/C, MeOH
NMR Avance-300 MHz核磁共振仪(德国Bruker公司);ESI-MS质谱仪(美国Angilent公司);二氧化碳培养箱(美国Thermo公司);TR6000全自动酶标仪(深圳雷杜公司)。
小鼠巨噬细胞RAW264.7(中国科学院上海生命科学研究院);脂多糖、地塞米松(美国Sigma-Aldrich公司);硅胶GF254薄层预制板(青岛海洋化工厂);柱色谱硅胶(上海谱振生物科技有限公司);其他化学试剂均为市售化学纯或分析纯,一般均不经纯化处理直接使用。
2.2.1 MST的合成3, 5-二甲氧基-4-乙酰氧基苯甲醛(2)
丁香醛(10 g, 0.055 mol)和催化剂量的DMAP溶解在二氯甲烷(50 mL)中,缓慢滴加乙酸酐(6 mL,0.064 mol)。常温搅拌反应1 h后,点板发现反应完全;溶液用水洗3次(10 mL × 3),有机层加无水Na2SO4干燥,过滤,滤液浓缩得白色晶体12.27 g,产率99.7%;mp:118~119 ℃; 1H NMR (300 MHz,CDCl3) δ:9.93(1H,s,-CHO),7.17(2H,s,H-3,H-5),3.92(6H,s,2 × -OCH3),2.38(3H, s, -COCH3); 13C NMR(75 MHz,CDCl3) δ:191.1,168.1,152.8,134.3,115.0,106.0,56.3, 20.4; ESI-MS m/z:225.1 [M+H]+。
3, 5-二甲氧基-4-乙酰氧基苯甲醇(3) 将化合物2(12.0 g, 0.054 mol) 溶于50 mL EtOH,冰浴条件下缓慢加入NaBH4(0.61 g, 0.016 mol),室温搅拌30 min,点板监测反应完全;然后加入 5% HCl调节pH至7。减压浓缩后,残渣用二氯甲烷萃取 3次(10 mL × 3),合并有机层,用无水Na2SO4干燥,过滤,滤液浓缩得到白色固体11.63 g,产率96.1%;mp:98~99 ℃;1H NMR(300 MHz,CDCl3) δ:6.66(2H, s, H-3,H-5),4.69(2H,s,Ar-CH2-),3.84(6H,s,2 × -OCH3),2.36(3H,s,-COCH3); 13C NMR(75 MHz,CDCl3) δ:168.8,152.1,139.6,115.3,103.1,65.2,56.1,20.5;ESI-MS m/z:227.1 [M+H]+。
3, 5-二甲氧基-氨甲基-4-乙酰氧基苯(4) 将化合物3(11.0 g,0.049 mol) 溶于二氯甲烷(50 mL),冰浴先加入三乙胺(7.2 mL,0.05 mol),再缓慢滴加二氯亚砜(3.9 mL,0.05 mol)。室温搅拌3 h,溶液用蒸馏水洗3次(10 mL × 3),合并有机层,用无水 Na2SO4干燥,过滤,滤液浓缩得亮黄色固体10.48 g,88.1%产率;mp:75~76 ℃;1H NMR(300 MHz,CDCl3) δ:6.85(2H,s,H-3,H-5),4.73(2H,s,Ar-CH2-),3.76(6H,s,2 × -OCH3),2.24(3H,s,-COCH3);13C NMR(75 MHz,CDCl3) δ:168.3,152.0,139.4,115.0,103.2,60.7,56.1,20.4;ESI-MS m/z:227.1 [M+H]+。
(4-乙酰氧基-3,5-二甲氧基苯基)三苯基氯化磷(5) 化合物4(10 g,0.041 mol) 和PhP3(10.8 g,0.041 mol)溶解于少量甲苯(20 mL)中,加热回流6 h,有大量白色固体析出。冷却至室温后,抽滤,红外灯烘干得白色粉末18.82 g,90.5% 产率;mp:169~170 ℃;1H NMR(300 MHz,DMSO-d6) δ:7.92(3H,m,ArH),7.76(6H,dt,J = 3.6 Hz,8.1 Hz,ArH),7.69(6H,m,ArH),6.30(2H,d,J = 2.4 Hz,H-3,H-5),5.09(2H,J = 15.0 Hz,Ar-CH2-),3.37(6H,s,2 × -OCH3),2.21(3H,s,-COCH3);13C NMR(75 MHz,DMSO-d6) δ:168.4,152.0,151.9,135.5,134.8,134.6,130.6,130.4,126.7,118.8,117.6,108.5,108.5,56.2,29.4,28.8,20.6;ESI-MS m/z:541.2 [M+Cl]-。
4-(4-羟基-3-甲氧基苯乙基)-2,6-二甲氧基苯酚(MST) 膦盐5(1.0 g,1.974 mmol)和3-甲氧基-4-羟基苯甲醛同时溶解在干燥的少量四氢呋喃 (5 mL)中,氩气保护,冰盐浴冷却下缓慢加入NaH(0.056 g,2.368 mmol),加毕,常温反应过夜,浓缩反应液,得到顺反混合的二苯乙烯衍生物,减压浓缩,溶于甲醇10 mL,加甲醇钠(0.5 g,9.259 mmol)反应2 h,点板(石油醚-丙酮,2∶1)发现反应完全,说明乙酰基被脱去。用5%的HCl调pH至7,减压浓缩醇溶液,加入蒸馏水10 mL,用二氯甲烷萃取3次(10 mL × 3),合并有机层,无水Na2SO4干燥,过滤,减压浓缩后用10 mL甲醇溶解。再加入20 mg 10% Pd-C催化氢化得到MST粗品。经硅胶柱色谱(展开剂:石油醚-丙酮,4∶1)纯化得MST,产率为53.2%;白色晶体;mp 94~95 ℃;1H NMR(300 MHz,CDCl3) δ:6.85(1H,d,J = 8.1 Hz,H-5′),6.78(1H,d,J = 8.1 Hz,H-6′),6.63(1H,s,H-2′),6.38(2H,s,H-3,H-5),5.52,5.41(2H,s,ArOH),3.86(9H,s,3 × -OCH3),2.83(4H,s,-CH2CH2-);13C NMR(75 MHz,CDCl3) δ:160.2,155.8,132.4,128.5,127.8,127.3,121.1,115.0,111.8,105.1,56.2,56.1,38.1,37.6;ESI-MS m/z:327.1 [M+Na]+。
2.2.2 目标化合物MST-1 ~ MST-12的制备
按照制备MST的方式,替换不同的取代苯甲醛,所得粗品通过硅胶柱色谱(展开剂:石油醚-丙酮20∶1→5∶1)分离纯化得MST类似物。
2,6-二甲氧基-4-苯乙基苯酚(MST-1) 产率45%;无色油状;1H NMR(300 MHz,CDCl3) δ:7.33 ~ 7.20(5H,m,ArH),6.37(2H,s,H-2,H-6),5.40(1H,br.s,-OH),3.86(6H,s,2 × -OCH3),2.89(4H,m,ArCH2CH2Ar);13C NMR(75 MHz,CDCl3) δ:150.1,144.8,143.1,141.8,131.9,130.5,130.2,128.1,105.1,56.3,38.7,37.3;ESI-MS m/z:281.1 [M+Na]+,267.1 [M-H]-。
4-(3,4-二氯苯乙基)-2,6-二甲氧基苯酚(MST-2) 产率51%;黄色晶体;mp 89~90 ℃; 1H NMR(300 MHz,CDCl3) δ:7.34(1H,d,J = 8.1Hz,H-5′),7.27(1H,br.s,H-2′),6.98(1H,dd,J = 1.8 Hz,8.1 Hz,H-6′),6.35(1H,s,H-2,H-6),5.41(1H,br.s,ArOH),3.86(6H,s,2 × -OCH3),2.84(4H,m,ArCH2CH2Ar);13C NMR(75 MHz, CDCl3) δ:148.0,146.8,142.2,141.8,131.9,130.5,130.2,128.1,105.1,56.3,37.7,37.3;ESI-MS m/z:349.0 [M+Na]+,325.1 [M-H]-。
2,6-二甲氧基-4-(硝基苯乙基)苯酚(MST-3) 产率39%;黄色油状;1H NMR(300 MHz,CDCl3) δ:8.15(2H,d,J = 8.7 Hz,H-3′,H-5′),7.31(2H,d,J = 8.7 Hz,H-2′,H-6′),6.34(2H,s,H-2,H-6),5.41(1H,s,ArOH),3.0(4H,m,-CH2CH2-); 13C NMR(75 MHz,CDCl3) δ:160.2,155.8,132.4,128.5,127.8,127.3,121.1,115.0,111.8,105.1,56.2,56.1,38.1,37.6;ESI-MS m/z: ESI-MS m/z:304.1 [M+H]+。
4-(4-氯苯乙基)-2,6-二甲氧基苯酚(MST-4) 产率36%;黄色固体;mp:103~104 ℃;1H NMR(300 MHz,CDCl3) δ:7.25(2H,d,J = 8.4 Hz,H-3′,H-5′),7.09(2H,d,J = 8.1 Hz,H-2′,H-6′),6.34(2H,s,H-2,H-6),5.43(1H,s,ArOH),3.85(6H,s,2 × -OCH3),2.86(4H,m,-CH2CH2-);13C NMR(75 MHz,CDCl3) δ:148.0,146.8,142.2,141.8,131.9,130.5,130.2,128.1,105.1,56.3,37.7,37.3;ESI-MS m/z:315.1 [M+Na]+。
4-(2-氯苯乙基)-2,6-二甲氧基苯酚(MST-5) 产率47%;白色固体;mp:118~119 ℃;1H NMR(300 MHz,CDCl3) δ:7.38(1H,m,H-3′),7.18 ~7.11(3H,m,H-4′,5′,6′),6.39(2H,s,H-3,H-5),5.41(1H,s,ArOH),3.87(6H,s,2 × -OCH3),3.05 ~2.84(4H,m,-CH2CH2-);13C NMR(75 MHz,CDCl3) δ:160.2,155.8,132.4,128.5,127.8,127.3,121.1,115.0,111.8,105.1,56.2,56.1,38.1,37.6;ESI-MS m/z:315.1 [M+Na]+。
4-(4-溴苯乙基)-2,6-二甲氧基苯酚(MST-6) 产率32%;黄色油状;1H NMR(300 MHz,CDCl3) δ:7.42~7.02(4H,m,ArH),6.37(2H,s,H-3,H-5),5.41(1H,s,ArOH),3.86(6H,s,2 × -OCH3),2.95~2.85(4H,m,-CH2CH2-);13C NMR(75 MHz,CDCl3) δ:152.2,155.8,132.4,127.5,127.8,127.3,121.1,115.0,111.8,105.1,56.2,56.1,38.1,37.6;ESI-MS m/z:359.0 [M+Na]+,335.1 [M-H]-。
4-(4-氟苯乙基)-2,6-二甲氧基苯酚(MST-7) 产率35%;黄色固体;mp:101~102 ℃;1H NMR(300 MHz,CDCl3) δ:7.10(2H,m,H-3′,H-5′),6.97(2H,m,H-2′,H-6′),6.34(2H,s,H-3,H-5),5.41(1H,s,ArOH),3.85(6H,s,2 × -OCH3),2.85(4H,m,-CH2CH2-);13C NMR(75 MHz,CDCl3) δ:160.2,155.8,132.4,128.5,127.8,127.3,121.1,115.0,111.8,105.1,56.2,56.1,38.1,37.6;ESI-MS m/z:299.1 [M+Na]+,275.1 [M-H]-。
4-(2-溴苯乙基)-2,6-二甲氧基苯酚(MST-8) 产率45%;黄色固体;mp:114~115 ℃;1H NMR(300 MHz,CDCl3) δ:7.55(1H,d,J = 8.1 Hz,H-3′),7.24(1H,t,H-5′),7.09(1H,d,J = 8.1 Hz,H-6′),7.01(1H,t,J = 8.1 Hz,H-4′),6.27(2H,s,H-2,H-6),5.79 1(1H,br.s,OH),373(6H,s,2 × -OCH3),2.82(4H,m,-CH2CH2-);13C NMR(75 MHz,CDCl3) δ:147.3,139.5,137.7,134.6,132.6,131.1,128.4,127.6,124.5,105.5,56.2,56.1,37.6,37.3;ESI-MS m/z:359.1 [M+Na]+。
4-(2-氟苯基乙基)-2,6-二甲氧基苯酚(MST-9) 产率51%;黄色固体;mp: 93~94 ℃;1H NMR(300 MHz,CDCl3) δ:7.21~7.01(4H,m,ArH),6.38(2H,s,H-3,H-5),5.40(1H,br.s,ArOH),3.86(6H,s,2 × -OCH3),2.86(4H,m,-CH2CH2-);13C NMR(75MHz,CDCl3) δ:157.2,154.8,132.4,128.5,127.8,127.3,121.1,115.0,111.8,105.1,56.2,38.1,37.6;ESI-MS m/z:359.1 [M+Na]+。
4-(3-氟苯乙基)-2,6-二甲氧基苯酚(MST-10) 产率37%;黄色油状;1H NMR(300 MHz,CDCl3) δ:7.21~7.01(4H,m,ArH),6.38(2H,s, H-3,H-5),5.40(1H,br.s,ArOH),3.86(6H,s,2 × -OCH3),2.86(4H,m,-CH2CH2-);13C NMR(75 MHz,CDCl3) δ:162.8,147.3,145.5,137.7,134.6,130.2,123.3,117.2,112.7,105.8,56.1,38.0,37.5;ESI-MS m/z:299.1 [M+Na]+。
4-(2,4-二氯苯乙基)-2,6-二甲氧基苯酚(MST-11) 产率40%;黄色油状;1H NMR(300 MHz,CDCl3) δ:7.39(1H,d,J = 2.1 Hz,H-3′),7.14(1H,dd,J = 1.8,8.1 Hz,H-5′),7.03(1H,d,J = 8.4 Hz,H-6′),6.36(2H,s,H-3,H-5),5.43(1H,br.s,ArOH),3.86(6H,s,2 × -OCH3),3.01-2.80(4H,m,-CH2CH2-);13C NMR(75 MHz,CDCl3) δ:161.1,160.6,149.2,147.0,136.4,132.5,128.8,123.2,121.2,115.0,105.1,56.1,40.6,36.4;ESI-MS m/z:349.0 [M+Na]+。
4-(2,3-二氯苯乙基)-2,6-二甲氧基苯酚(MST-12) 产率46%;黄色油状;1H NMR(300 MHz,CDCl3) δ:7.34(1H,dd,J = 1.5,7.8 Hz,H-4′),7.10(1H,t,J = 7.8 Hz,H-5′),7.01(1H,dd,J = 1.5,7.5 Hz,H-6′),5.43(1H,br.s,ArOH),3.87(6H,s,2 × -OCH3),3.08~2.83(4H,m, -CH2CH2-);13C NMR(75 MHz,CDCl3) δ:151.1,150.6,149.2,147.0,136.4,132.5,128.8,123.2,121.2,115.0,105.1,56.1,40.6,36.4;ESI-MS m/z:349.0 [M+Na]+, 325.2 [M-H]-。
脂多糖(LPS)诱导可以激活小鼠巨噬细胞RAW264.7的诱生型一氧化氮合酶(iNOS),产生较大量的一氧化氮(NO),加入抗炎化合物后可抑制iNOS,从而减少NO的生成。本实验采用细菌脂多糖(LPS)诱导的小鼠巨噬细胞RAW264.7炎症评价模型,考察化合物抑制NO产生的情况,阳性药为地塞米松(dexamethasone)。取对数生长期的RAW264.7细胞进行实验,按照每毫升1 × 106个,每孔100 μL的细胞量接种于96孔板中,用MTT法测定不同浓度化合物(50,25,10,5,2.5,1.25 μmol/L)的细胞毒性。确定无毒浓度后,取对数期生长的RAW264.7细胞(每毫升2 × 106个,每孔100 μL)接种于96孔培养板中,设空白对照组,LPS模型组(终浓度为1.5 μg/mL的LPS),地塞米松组(终浓度为10 μmol/L地塞米松和终浓度为1.5 μg/mL的LPS),5% CO2、37 ℃下培养24 h,收集上清液,采用Griess法检测炎性介质NO含量。每组实验重复3次,并计算IC50。
Table 1 IC50 of MST-1-MST-12 on anti-inflammatory activities in vitro ()
Compd. | Inhibition/% | IC50/(μmol/L) |
---|
50 μmol/L | 25 μmol/L | 10 μmol/L | 2.5 μmol/L | 1.25 μmol/L |
MST |
83.72 |
78.04 |
47.93 |
26.31 |
15.43 |
11.274 ± 1.02 |
MST-1 |
82.69 |
63.17 |
48.09 |
43.27 |
11.54 |
15.537 ± 1.07 |
MST-2 |
83.41 |
59.62 |
17.94 |
9.21 |
3.91 |
20.138 ± 1.83 |
MST-3 |
80.82 |
57.93 |
28.77 |
11.35 |
1.20 |
22.219 ± 1.07 |
MST-4 |
86.89 |
80.43 |
50.07 |
24.66 |
8.22 |
13.061 ± 1.43 |
MST-5 |
86.80 |
84.02 |
85.61 |
83.53 |
76.67 |
0.428 ± 0.036 |
MST-6 |
87.25 |
84.83 |
55.21 |
28.14 |
19.38 |
9.375 ± 1.28 |
MST-7 |
88.97 |
82.16 |
52.48 |
23.06 |
19.01 |
9.247 ± 1.05 |
MST-8 |
87.12 |
79.24 |
60.13 |
30.05 |
20.41 |
6.723 ± 0.86 |
MST-9 |
86.41 |
75.08 |
61.34 |
28.35 |
18.74 |
7.432 ± 1.47 |
MST-10 |
87.11 |
72.06 |
54.23 |
30.36 |
26.97 |
8.310 ± 1.21 |
MST-11 |
88.15 |
70.54 |
59.24 |
40.28 |
35.79 |
4.508 ± 0.25 |
MST-12 |
81.25 |
76.38 |
67.14 |
40.93 |
27.04 |
5.304 ± 1.86 |
Dexamethasone |
88.12 |
79.51 |
49.35 |
28.32 |
18.12 |
11.208 ± 1.13 |
本研究以丁香醛为原料,参考合成鼓槌石斛素的方法[3],以Wittig反应作为关键步骤,通过7步反应合成了MST及其12个B环不同取代的MST类似物MST-1 ~ MST-12。
采用LPS诱导的小鼠巨噬细胞RAW264.7炎症模型,初步评价了目标化合物的体外抗炎活性,结果显示所测目标化合物对NO的产生均有不同程度抑制作用。构效关系分析显示,B环2-氯取代的化合物MST-5,其抗炎活性最强,IC50达到(0.428 ± 0.036)μmol/L;B环2,3-二氯取代的MST-11或2,4-二氯取代的MST-12,虽然抗炎活性有所减弱,但仍然高于其他化合物;2-溴取代(MST-8)和2-氟取代(MST-9)类似物的活性弱于相应的2-氯取代化合物。本研究为MST类似物的进一步结构修饰与优化提供了思路,MST-5的抗炎机制研究正在进行中。
References
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