5,6,7-三甲氧基黄酮类化合物的合成方法改进*

2021-04-02陈珊珊谢志忠唐国涛

广州化工 2021年6期

邹阳，李真，陈珊珊，谢志忠，唐国涛

(南华大学药物药理研究所，肿瘤微环境响应药物研究湖南省重点实验室，湖南衡阳 421001)

黄酮类化合物是自然界中广泛存在的一类天然产物，具有抗癌[1]、抗菌[2]、抗炎[3]、抗病毒[4]、抗氧化[5]、抗过敏[6]等多种药理活性。然而，由于天然黄酮的溶解性较差，生物利用度不高，限制了其被广泛开发利用[7]。因此，在天然黄酮的骨架上进行结构修饰，增加其他活性基团，是改善天然黄酮生物利用度，发挥其药理作用的一个有效方式。

苯环三甲氧基是肿瘤血管阻断剂中微管蛋白抑制剂的一个重要药效团[8]，作者将苯环三甲氧基引入到黄酮结构中，合成5,6,7-三甲氧基黄酮骨架，期待该类化合物能更好地作用于肿瘤组织，发挥其抗肿瘤作用。本文以4’-羟基-5,6,7-三甲氧基黄酮为例探讨其合成方法。

现黄酮类化合物的合成路线已被多篇文献报道[9-19]，其中查尔酮路线是合成黄酮化合物的经典路线。凌新龙等[9]在合成白杨素及其衍生物的过程中，用6-羟基-2,4-二甲氧基苯乙酮(a)与苯甲醛在氢氧化钠的乙醇溶液中通过羟醛缩合反应得到查尔酮(b)，在碘催化下得到白杨素(c)。

郑兴[10]以间苯三酚(d)为起始原料，在ZnCl2/HCl作用下进行酰基化反应，经水解得到氯苯乙酮(e)。与苯甲醛反应得到得到目标化合物白杨素(c)。

图1 黄酮化合物传统合成路线Fig.1 Traditional synthetic route of flavonoids

Mauricio Osorio-olivares等[11]以2,6-二甲氧基-1,4-二羟基苯(f)为原料，与氯乙酰氯发生傅克反应得到二酰基化合物(g)，通过成盐、酯化、闭环一系列路线，最终得到目标黄酮(i)。

通过以上研究，我们综合Friedel-Crafts酯化闭环法[11]与ZnCl2-HCl法两种方法[10]，提出一种新的改良方案：经Friedel-Crafts反应得到氯苯乙酮，在NaOH的作用下与对羟基苯甲醛环合得到目标化合物。通过实验将改良路线与查尔酮路线、ZnCl2-HCl法进行对比，探讨改良法工业化生产的可行性。

1 实验

1.1 仪器与试剂

DF-101S集热式恒温加热磁力搅拌器，巩义市予华仪器有限公司；RE-52型旋转蒸发仪，巩义市予华仪器有限公司；SHB-IIIA循环水式真空泵，北京市中兴仪器有限公司；KQ-250DE型超声仪，昆山市超声仪器有限公司；DZ-2AII真空干燥箱，天津市新天光仪器有限公司；X-5数字式显微熔点测试仪，北京泰克仪器有限公司；Bruker AV-400型光谱仪，美国Bruker公司；ZF-20D暗箱式紫外分析仪，巩义市予华仪器有限公司；Waters GCT型质谱仪，英国Waters公司。

6-羟基-2,3,4-三甲氧基苯乙酮，乐研试剂有限公司；3,4,5-三甲氧基苯酚，阿拉丁试剂有限公司；对羟基苯甲醛，阿拉丁试剂有限公司；碘，国药化学试剂公司；二甲基亚砜，国药化学试剂公司；氯乙腈，阿拉丁试剂有限公司；氯化锌，国药化学试剂公司；无水硫酸钠，国药化学试剂公司；氯乙酰氯，阿拉丁试剂有限公司；其余试剂均为市售分析纯。

1.2 合成或制备

1.2.1 查尔酮路线

将6-羟基-2,3,4-三甲氧基苯乙酮(1)(1.13 g，5 mmol)溶于乙醇，加入10% NaOH溶液，调节溶液pH=12。冰浴条件下，搅拌并缓慢滴加入含对羟基苯甲醛(2)(0.61 g，5 mmol)的乙醇溶液6 mL，室温反应24 h。反应完成后，加入适量冰水，稀盐酸调节溶液pH至5。用乙酸乙酯萃取有机层，无水硫酸钠除水后减压旋干反应液。柱层析色谱法分离纯化(洗脱剂：v(乙酸乙酯):v(石油醚)=1:10)得化合物3。

将3溶于DMSO溶液，加入催化量的碘，100 ℃下回流反应2 h。反应完成后冷却到室温，加入冰水，用乙酸乙酯萃取3次，无水硫酸钠除水后减压旋干反应液。使用柱层析色谱法分离纯化(洗脱剂：v(乙酸乙酯):v(石油醚)=1:5)得目标化合物(6)4’-羟基-5,6,7-三甲氧基黄酮0.51 g。产率为31%(图2)。

图2 查尔酮法合成路线Fig.2 Synthetic route of chalcone method

1.2.2 ZnCl2-HCl法

将3,4,5-三甲氧基苯酚(4)(1.36 g，6 mmol)溶于氯仿-无水乙醚(1:1)，加入氯乙腈(0.75 mL，12 mmol)与无水氯化锌(0.16 g，12 mmol)，充分混匀。冰浴条件下通入干燥氯化氢，3 h后将反应瓶于4 ℃放置24 h，拿出后通入氯化氢2 h，再于4 ℃放置24 h。反应完成后减压抽滤，得淡黄色沉淀。氯仿-无水乙醚洗涤沉淀后加适量热水溶解，水浴回流1 h。4 ℃下静置过夜，取出反应液，减压抽滤得化合物(5)6-羟基-2,3,4-三甲氧基氯苯乙酮。5(5 mmol)与对羟基苯甲醛(0.73 g，6 mmol)溶于95%乙醇溶液的圆底烧瓶中，缓慢向瓶中滴加5 mL 10% NaOH，室温下反应24 h。向反应瓶中滴加10% HCl溶液，可见沉淀析出，减压抽滤得亮黄色沉淀。将沉淀溶于乙醇溶液，缓慢向瓶中滴加蒸馏水，见结晶析出，静置抽滤得化合物(6)4’-羟基-5,6,7-三甲氧基黄酮0.10 g，产率为5%(图3)。

图3 ZnCl2-HCl法合成路线Fig.3 Synthetic route of ZnCl2-HCl method

1.2.3 改良法

称取3,4,5-三甲氧基苯酚(4)(1.00 g，5 mmol)溶于二氯甲烷。常温下加入催化量的无水氯化铝、缓慢滴加氯乙酰氯(0.5 mL，6 mmol)与之混匀。40 ℃下回流反应1 h，TLC监测反应进程(展开剂二氯甲烷:甲醇=10:1)。取出反应瓶降至室温，加入比例为1:1的浓盐酸/冰水混合溶液。将反应液置于分液漏斗，静置分层，取有机层，无水硫酸钠除水后，减压蒸除多余溶剂，柱层析色谱法分离纯化(洗脱剂：v(二氯甲烷):v(石油醚)=1:1)得6-羟基-2,3,4-三甲氧基氯苯乙酮(5)。室温条件下，化合物5与对羟基苯甲醛(0.61 g，5 mmol)在乙醇溶液中经碱催化反应24 h(pH=11)。反应完成后，加入10% HCl溶液调节溶液pH至中性，见亮黄色沉淀析出。静置抽滤后得目标化合物(6)4’-羟基-5,6,7-三甲氧基黄酮1.00 g，产率为61%(图4)。

图4 改良法合成路线Fig.4 Improved synthetic route

2 结果与讨论

2.1 反应时间对中间体化合物5收率的影响

运用改良法合成目标黄酮化合物的过程中，通过控制傅克反应加热时间考察了在不同时长下中间体化合物5的收率变化。

在装有二氯甲烷的圆底烧瓶中分别加入1.00 g化合物4、催化量的无水氯化铝，0.5 mL氯乙酰氯。40 ℃下分别加热回流反应0.5 h，0.75 h，1 h，1.25 h，后处理同1.2.3。化合物5的收率如表1所示。

表1 不同反应时间下中间体化合物5的收率Table 1 The yield of intermediate compound 5 under different reaction times

由表1可知，随反应时间的增加，中间体化合物5的收率呈现出先增后降的趋势。在反应1 h时，化合物5的收率最高(78.2%)。前1 h由于原料反应不充分导致收率不高，1 h后副产物增加导致收率降低，因此最佳反应时长为1 h。

2.2 结构表征

4’-羟基-5,6,7-三甲氧基黄酮(6)：金黄色粉末，产率为61%(改良法)。 Mp:194～195 ℃.1H NMR (400 MHz, CDCl3)δ7.78 (d,J=8.4 Hz, 2H), 6.88 (d,J=8.5 Hz, 2H), 6.73 (s, 1H), 6.53 (s, 1H), 5.11 (s, 1H), 4.24 (s, 3H), 3.96 (s, 3H), 3.81 (s, 3H).13C NMR (101 MHz, CDCl3)δ181.26 (s), 163.89 (s), 161.79 (s), 158.01 (s), 151.50 (s), 146.44 (s), 136.51 (s), 133.41 (s), 124.71 (s), 116.17 (s), 112.64 (s), 107.34 (s), 90.59 (s), 77.37 (s), 76.73 (s), 62.29 (s), 61.69 (s), 56.67 (s). MS (ESI)m/z: 329.1 (C18H16O, [M+H+])。

2.3 讨论

黄酮类化合物因其广泛的药理活性一直被研究关注，其中抗肿瘤为黄酮化合物的一个重要药理作用。本文将作用于肿瘤微管蛋白的苯环三甲氧基引入到黄酮骨架中，选取两种传统方案和本文提出的改良新方案，以4’-羟基-5,6,7-三甲氧基黄酮为例探讨三甲氧基类黄酮的合成方法。

通过实验发现，查尔酮路线中得到的查尔酮中间体为顺反异构，其分离困难导致最终产率降低，约为31%；ZnCl2-HCl法中通氯化氢的方法不适用于工业化放大生产，整个过程操作繁琐、反应时间长导致产率大大降低，最终产率仅为5%。以上合成方法都面临着产率低、合成路线复杂、后处理难等问题。本文提出的改良法调整了反应条件使反应周期缩短，简化了后处理，最终产率提高至61%。