胡椒碱氨基酸衍生物的合成及表征

王艳丽，王斌锋，马苗苗，张秀娟，崔 箭

（1.中央民族大学民族医药教育部重点实验室，药学院，北京 100081；2.内蒙古自治区生物技术研究院，特色植物分子生物学重点实验室，内蒙古呼和浩特 010070；3.铜川市人民医院，陕西铜川 727000）

胡椒碱（Piperine）又名1-胡椒酰哌啶（1-Piperylpiperidine）（结构式见图1），属于桂皮酞胺类生物碱，具有降血脂、抗肿瘤、抑制寄生虫病、抗胃溃疡、抗氧化、抗炎症、抗白癜风和抗脑血管痉挛等作用[1-5]。分子式为C17H19NO3，化学结构式见图1。早在1819年，Oersted 等首次从胡椒中提取得到了一种黄色结晶状物质胡椒碱，它是胡椒中含量最大的生物碱，是胡椒的主要辛辣成分，也是胡椒中活性最高的成分。我们通过前期的研究发现胡椒碱具有一定的降脂作用，但因毒性较大，水溶性差导致其生物利用度低，限制了其临床应用开发，所以对其进行化学结构的改造，用以降低胡椒碱的毒性，增加其生物利用度。因此，通过水解、酰胺化反应，固相水解等过程得到氨基酸酯修饰的胡椒碱氨基酸衍生物，为后续的药理研究提供实验原料。

图1 胡椒碱的结构式

1 实验部分

1.1 试剂与仪器

胡椒碱：纯度＞95%，陕西泰克生物科技有限公司；L-缬氨酸乙酯盐酸盐：纯度＞98%，上海研拓生物科技有限公司；二氯亚砜（SO2Cl2）、中性氧化铝（Al2O3）：75～150μ m；二氯甲烷（DCM）：分析纯、三乙胺（TEA）：分析纯；石油醚（PE）：分析纯；甲醇，无水乙醇，氟化钾（KF），乙酸乙酯（EA）：分析纯，盐酸：分析纯，碳酸氢钠：分析纯，氢氧化钾（KOH）：分析纯，Sigma-Aldrich 公司。

硅胶板60F254，Merck；核磁共振仪Advance 400，Bruker；高效液相色谱D-2000 Elite，Hitachi；电子天平PL2002，Mettler Toledo；旋转蒸发仪N-2100，Eyela；集热式恒温加热磁力搅拌器ETS-D5，IKA；真空泵VG130，SPECK。液质联用仪AB SCIEX TripleTOF™5600 系 统，AB SCIEX Technologies，美国。

1.2 实验方法

胡椒碱氨基酸衍生物的合成路线见图2。

图2 胡椒碱氨基酸衍生物的合成路线

Scheme 1 Reagents and conditions：（i）KOH，ethanol，reflux，12h ；HCl（ii）SOCl2，DCM，reflux，12h（iii）DCM，（2a-2j），Et3N，rt，2h（iv）KF-Al2O3，50℃，2h

1.2.1 胡椒酸的合成

胡椒碱（64g，219.9mmol），加入95%乙醇（1.5L），搅拌情况下加入氢氧化钾白色固体（113.5g，17.9mmol），加热搅拌回流12h，TLC 跟踪检测至原料反应完全。静置冷却，减压抽滤，将滤饼用无水乙醇洗三次至pH=7左右，减压抽滤，于50℃时干燥12h，得棕褐色胡椒酸钾盐晶体。将烘干后的胡椒酸钾盐用水溶解，此时溶液为棕黄色透明液体，减压抽滤，除去不溶物，滤液用盐酸（1 ∶1）酸化至pH=1～2，产生淡黄色黏稠状液体，静置，抽滤，滤饼用去离子水洗至中性后抽滤，滤饼于烘箱中90℃时干燥24h，得到淡黄色固体。

1.2.2 胡椒酸氨基酸酯化合物的合成

胡椒酸（2.18g，10mmol），加入干燥的二氯甲烷溶解，然后加入二氯亚砜（73.8mmol，14.4mL），氮气保护加热回流2h，减压蒸馏得到胡椒酸酰氯固体。将得到的胡椒酸酰氯溶解在干燥的二氯甲烷中，随后加入氨基酸酯（20mmol）搅拌溶解，在0℃条件下缓慢加入三乙胺，室温搅拌，TLC 跟踪反应，反应完成加入水，有机层用水（2*25mL）萃取，然后用无水硫酸钠干燥，得到粗产物。

粗产物纯化：将粗产物尽量少的溶解在乙酸乙酯中，然后缓慢加入正己烷，直至溶液变浑浊，室温静置得到胡椒酸氨基酸酯晶体。

1.2.3 胡椒酸氨基酸类化合物的合成

质量分数40% KF-Al2O3的制备：将15g 中性氧化铝和10g KF 分散于200mL 水中，在旋转蒸发仪上50～60℃下除去水，放入真空烘箱中50℃干燥12h，置于干燥器中备用。

胡椒酸氨基酸的制备：取胡椒酸氨基酸酯（1.65mmol，0.5g）与KF-Al2O3（3.13mol，40% KF）混合，在小表面皿中研磨分散。将分散均匀的粉末转移至50mL 的茄型瓶中，在50℃加热搅拌3h。冷却后将5mL 水加至固相体系中，搅拌5min。过滤，将滤液用质量分数10%盐酸酸化，过滤，干燥后得黄色固体粉末。

2 结果与讨论

2.1 胡椒酸的表征

（2E，4E）-5-（benzo[d][1，3]dioxol-5-yl）penta-2，4-dienoic acid（b），淡黄色固体。

Data for b：Yield 85%.1H NMR（DMSO-d6，400MHz）：δ5.93（d，1H，J=15.5Hz），6.05（s，2H）；6.91～6.98（m，3H），7.01（dd，1H，J=1.5Hz，J=8.0Hz），7.23（d，1H，J=1.5Hz），7.27～7.34（m，1H）。

13C NMR（DMSO-d6，101MHz，）δ101.8，106.2，108.9，121.6，123.5，125.3，130.9，140.1，145.1，148.4，148.5，167.2.LC-MS calculated for C12H10O4expected[M]：218.2；found[M+H]+：219.2。

2.2 胡椒酸缬氨酸乙酯的表征

ethyl 2-（（2E，4E）-5-（benzo[d][1，3]dioxol-5-yl）penta-2，4-dienamido）-3-methylbutanoate（3），白色固体。

Datafor 3（见 图3）：Yield80.45%.1HNMR (DMSO-d6，400 MHz) δ 7.35 (dd， J = 14.9， 10.6 Hz， 1H)， 6.96 (s， 1H)，6.87 (dd， J = 8.1， 1.7 Hz， 1H)， 6.79 - 6.61 (m， 3H)， 6.08 (d， J= 8.9 Hz， 1H)， 5.99 (s， 0H)， 5.96 (s， 2H)， 4.66 (dd， J = 8.8， 4.9 Hz， 1H)， 4.20 (qq， J = 7.0， 3.6 Hz， 2H)， 2.19 (pd， 1H)， 1.28 (t，J = 7.1 Hz， 3H)， 0.94 (dd， J = 12.6， 6.9 Hz， 6H)。

图3 胡椒酸缬氨酸乙酯13C NMR图

13C NMR (DMSO-d6， 101 MHz) δ 172.31， 166.00， 148.38，148.30， 141.83， 139.34， 130.89， 124.64， 122.76， 122.71，108.57， 105.85， 101.40， 61.37， 57.13， 31.70， 19.01， 17.94，14.31. LC-MS calculated for C19H23NO5 expected [M]： 345.4；found [M+H]+： 346.2。

图4 胡椒酸缬氨酸乙酯1H NMR图

2.3 胡椒酸缬氨酸的表征

2-（（2E，4E）-5-（benzo[d][1，3]dioxol-5-yl）penta-2，4-dienamido）-3-methylbutanoic acid（13），黄色固体。

Data for 13（见图5）：Yield 59.58%.1H NMR（400MHz，）

δ7.35（dd，J=14.9，10.6Hz，1H），6.96（s，1H），6.87（dd，J=8.1，1.7Hz，1H），6.79 - 6.61（m，3H），6.08（d，J=8.9Hz，1H），5.99（s，0H），5.96（s，2H），4.66（dd，J=8.8，4.9Hz，1H），4.20（qq，J=7.0，3.6Hz，2H），2.19（pd，1H），1.28（t，J=7.1Hz，3H），0.94（dd，J=12.6，6.9Hz，6H）。

图5 胡椒酸缬氨酸乙酯13C NMR图

13C NMR（101MHz，DMSO-d6）（ 见 图6）：δ173.70，165.99，148.48，148.29，140.45，138.71，131.37，125.71，124.64，123.25，108.98，106.23，101.80，57.85，30.41，19.73，18.67.LC-MS calculated for C17H19NO5 expected[M]：317.3；found[M+H]+：318.1。

图6 胡椒酸缬氨酸乙酯1H NMR图

3 结论

胡椒碱的基本骨架是通过酰胺连接至侧链的碱性六元哌啶组成，侧链由双键和亚甲基二氧苯基（MDP）部分组成。具体合成方法为：首先胡椒碱用乙醇、KOH 水解得胡椒酸，然后再利用二氯亚砜将胡椒酸转化为胡椒酰氯，然后在二氯甲烷中与不同的氨基酸酯的胺基部分缩合，从而得到胡椒酸缬氨酸乙酯，这些化合物的结构已经通过氢谱、碳谱及质谱的确认。整个合成过程采用了重结晶的纯化方式，减少了柱层析分离方式，最后一步采用了固相水解的方式，既保护了结构中的酰胺键，又避免了溶剂得过多的使用，实现了化合物的绿色合成。