鹰嘴豆芽素色烯类拼接衍生物的合成及其抗白血病活性

陈 琪, 周 韦, 周豪杰, 田民义, 刘雄利, 邓国栋

(贵州大学 西南药食两用资源开发利用技术国家地方联合工程研究中心，贵州 贵阳 550025)

根据新药设计中的生物活性骨架多样化构建原理[1-4]，把具有生物活性多个骨架拼接到一个潜在生物活性的骨架, 合成多药效团分子，在新药研究中是极其重要的研究领域。一是鹰嘴豆芽素 A(Biochanin A, BCA)是一种天然可食用的异黄酮，广泛存在大豆、苜蓿芽、花生、鹰嘴豆胚芽部分和红车轴草等豆科植物中, 其化学结构与 17β-雌激素相似，具有广泛的抗肿瘤作用[5]；二是色烯骨架也广泛存在天然产物和合成药物分子中[6-11]，吸引了许多药物化学和有机合成团队的广泛关注；因此，将色烯骨架拼接到鹰嘴豆芽素A骨架上，合成一系列具备潜在生物活性的鹰嘴豆芽素色烯类拼接衍生物，可以为生物活性筛选提供化合物基础，对制药行业具有重要的适用价值。但目前，尚无合成鹰嘴豆芽素色烯类拼接衍生物的报道。

Scheme 1

以鹰嘴豆芽素与丙二腈芳基烯烃2，在催化剂Ca(OH)2催化下，甲醇中回流发生Michael加成环化反应，获得了9个新颖的鹰嘴豆芽素色烯类拼接衍生物3a～3i，产率78%～85%, 其结构经1H NMR,13C NMR和HR-MS(ESI-TOF)表征。采用MTT法研究了3a～3i对人白血病细胞(K562)的体外抗肿瘤活性。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

WRS-1B型数字熔点仪；Bruker-400 MHz型核磁共振仪(DMSO-d6为溶剂，TMS为内标); MicroTMQ-TOF型高分辨质谱仪。

所用试剂均为分析纯。

1.2 3a～3i的合成(以3a为例)

在反应管中依次加入丙二腈芳基烯烃(1.0 mmol)， Ca(OH)259.2 mg(0.8 mmol) 和5.0 mL 甲醇，然后加入鹰嘴豆芽素(0.5 mmol), 回流反应8 h, 减压除去溶剂，残余物经硅胶柱层析 [洗脱剂：V(石油醚)/V(乙酸乙酯)=3/1] 纯化得黄色固体3a187.6 mg。

用类似的方法合成3b～3i。

3a: 淡黄色固体,产率83%, m.p.>300 ℃;1H NMRδ: 2.24(s, 3H), 3.78(s, 3H), 4.64(s, 1H), 6.82(s, 1H), 6.98～7.13(m, 8H), 7.47(d,J=8.4 Hz, 2H), 8.47(s, 1H), 13.33(brs, 1H);13C NMRδ: 21.1, 36.0, 55.6, 57.9, 94.9, 107.9, 114.2, 120.5, 122.7, 122.9, 127.5, 129.5, 130.6, 136.3, 142.2, 154.1, 155.7, 158.7, 159.8, 159.9, 181.1; HR-MS(ESI-TOF)m/z: Calcd for C27H20N2O5Na{[M+Na]+} 475.1264, found 475.1262。

3b: 淡黄色固体,产率79%, m.p.>300 ℃;1H NMRδ: 3.70(s, 3H), 3.78(s, 3H), 4.92(s, 1H), 6.81(s, 1H), 6.83～6.87(m, 1H), 6.96～7.00(m, 6H), 7.17～7.21(m, 1H), 7.46(d,J=8.8 Hz, 2H), 8.48(s, 1H), 13.20(brs, 1H);13C NMRδ: 32.0, 55.7, 56.1, 56.5, 94.4, 107.3, 107.7, 112.3, 114.2, 120.6, 120.9, 122.7, 123.0, 128.5, 129.4, 130.7, 132.5, 155.0, 155.7, 157.4, 158.5, 159.7, 160.3, 181.1; HR-MS(ESI-TOF)m/z: Calcd for C27H20N2O6Na{[M+Na]+} 491.1214, found 491.1213。

3c: 淡黄色固体,产率86%, m.p.>300 ℃;1H NMRδ: 3.63(s, 3H), 3.65(s, 3H), 3.78(s, 3H), 4.86(s, 1H), 6.52(s, 1H), 6.75～6.81(m, 2H), 6.90(d,J=8.8 Hz, 1H), 6.97～7.01(m, 4H), 7.47(d,J=8.8 Hz, 2H), 8.48(s, 1H), 13.22(brs, 1H);13C NMRδ: 32.2, 55.6, 55.7, 56.4, 56.8, 94.4, 107.1, 107.7, 112.0, 113.5, 114.2, 116.0, 120.5, 122.7, 123.0, 130.6, 133.8, 151.6, 153.4, 154.9, 155.7, 158.6, 159.7, 160.3, 181.1; HR-MS(ESI-TOF)m/z: Calcd for C28H22N2O7Na{[M+Na]+} 521.1319, found 521.1324。

3d: 淡黄色固体,产率78%, m.p.>300 ℃;1H NMRδ: 3.64(s, 3H), 3.65(s, 3H), 3.78(s, 3H), 4.86(s, 1H), 6.52(s, 1H), 6.75～6.80(m, 2H), 6.89(d,J=8.8Hz, 1H), 6.98～7.01(m, 4H), 7.47(d,J=8.4 Hz, 2H), 8.47(s, 1H), 13.22(brs, 1H);13C NMRδ: 32.2, 55.6, 55.7, 56.4, 56.8, 94.4, 107.1, 107.7, 112.0, 113.5, 114.2, 116.0, 120.5, 122.7, 123.0, 130.6, 133.8, 151.6, 153.4, 154.9, 155.7, 158.6, 159.7, 160.3, 181.1; HR-MS(ESI-TOF)m/z: Calcd for C28H22N2O7Na{[M+Na]+} 521.1319, found 521.1316。

3e: 淡黄色固体,产率81%, m.p.>300 ℃;1H NMRδ: 3.77(s, 3H), 4.70(s, 1H), 6.80(s, 1H), 6.98(d,J=8.0 Hz, 2H), 7.11～7.20(m, 6H), 7.46(d,J=8.0Hz, 2H), 8.46(s, 1H), 13.35(br s, 1H);13C NMRδ: 35.7, 55.6, 57.6, 95.0, 107.5, 107.9, 114.2, 115.6(d,JCF=21.2 Hz), 120.3, 122.7(d,JCF=9.0 Hz), 129.5(d,JCF=8.1 Hz), 130.6, 141.3, 154.0, 155.8, 158.8, 159.8, 159.9, 161.4(d,JCF=241.3 Hz), 181.1; HR-MS(ESI-TOF)m/z: Calcd for C26H17N2O5FNa{[M+Na]+} 479.1014, found 479.1017。

3f: 淡黄色固体,产率80%, m.p.265.1～265.5 ℃;1H NMRδ: 3.78(s, 3H), 5.16(s, 1H), 6.82(s, 1H), 6.99(d,J=8.4Hz, 2H), 7.11～7.15(m, 3H), 7.21～7.28(m, 2H), 7.39(d,J=7.6 Hz, 1H), 7.46(d,J=8.4 Hz, 2H), 8.48(s, 1H), 13.27(br s, 1H);13C NMRδ: 34.0, 55.6, 56.2, 94.7, 106.4, 107.8, 114.2, 119.9, 122.8, 122.9, 128.0, 128.9, 130.0, 130.6, 131.0, 132.5, 141.9, 154.4, 155.8, 156.0, 159.0, 159.8, 181.0; HR-MS(ESI-TOF)m/z: Calcd for C26H17N2O5ClNa{[M+Na]+} 495.0718, found 495.0719。

3g: 淡黄色固体,产率85%, m.p.>300 ℃;1H NMRδ: 3.78(s, 3H), 4.71(s, 1H), 6.86(s, 1H), 7.00(d,J=9.2 Hz, 2H), 7.13(d,J=8.8 Hz, 2H), 7.20(s, 2H), 7.47～7.51(m, 4H), 8.52(s, 1H), 13.38(brs, 1H);13C NMRδ: 35.9, 55.7, 57.2, 95.0, 107.1, 107.9, 114.3, 120.3, 122.8, 122.9, 129.9, 130.7, 131.9, 144.5, 154.0, 155.9, 158.8, 159.8, 159.9, 181.2; HR-MS(ESI-TOF)m/z: Calcd for C26H17N2O5BrNa{[M+Na]+} 539.0213, found 539.0215。

3h: 淡黄色固体,产率82%, m.p.>300 ℃;1H NMRδ: 3.78(s, 3H), 4.73(s, 1H), 6.85(s, 1H), 6.99(d,J=8.4 Hz, 2H), 7.18～7.34(m, 5H), 7.41～7.49(m, 3H), 8.50(s, 1H), 13.40(brs, 1H);13C NMRδ: 36.0, 55.6, 57.1, 95.1, 106.9, 107.9, 114.2, 120.2, 122.1, 122.8, 126.8, 130.2, 130.3, 130.6, 131.3, 147.8, 154.0, 155.8, 156.0, 158.8, 159.8, 159.9, 181.1; HR-MS(ESI-TOF)m/z: Calcd for C26H17N2O5BrNa{[M+Na]+} 539.0213, found 539.0209。

3i: 淡黄色固体,产率81%, m.p.259.2～259.4 ℃;1H NMRδ: 3.78(s, 3H), 5.21(s, 1H), 6.85(s, 1H), 6.99(d,J=8.8 Hz, 2H), 7.07(d,J=7.6 Hz, 1H), 7.12～7.15(m, 3H), 7.28～7.31(m, 1H), 7.47(d,J=8.8 Hz, 2H), 7.57(s,J=7.6 Hz, 1H), 8.51(s, 1H), 13.29(brs, 1H);13C NMRδ: 36.0, 55.7, 56.4, 94.8, 106.7, 107.8, 114.3, 119.8, 122.8, 122.9, 123.0, 128.7, 129.1, 130.7, 130.9, 133.2, 143.8, 154.3, 155.9, 156.0, 159.1, 159.7, 159.8, 181.1; HR-MS(ESI-TOF)m/z: Calcd for C26H17N2O5BrNa[M+Na]+: 539.0213, found 539.0213。

1.3 体外抗肿瘤活性

采用MTT法[12-15]测试了3a～3i对人白血病细胞(K562)的体外抗肿瘤活性,以顺铂为阳性对照药。

2 结果与讨论

2.1 合成

该反应不能在无催化剂条件下进行(表1)，接着对碱性催化剂进行筛选，发现在Ca(OH)2催化下，甲醇做溶剂，8 h内能反应完全，产率达到83%。其它碱性催化剂(Piperidine, Et3N， DBU和K2CO3)作用下，产率较低。Ca(OH)2催化比Na(OH)2稍好。

然后对反应底物通过了扩展，更换不同的取代基底物，反应活性普遍高，在溶剂甲醇中反应8 h， TLC检测反应基本能进行完全, 产率为78%～85%。

表1 反应条件的优化

2.2 反应机理

基于本实验结果和已知文献[16-17]，推测该反应机理如下：在催化剂Ca(OH)2催化下，鹰嘴豆芽素与丙二腈芳基烯烃2发生Michael加成环化反应, 得目标产物鹰嘴豆芽素色烯类拼接衍生物3(Scheme 2)。

2.3 抗肿瘤活性

表2为3a～3i对K562的体外抗肿瘤活性。由表2可见，化合物3a～3i对K562具有一定的抑制活性, 由于在已有的9个活性数据中，很难总结其抗肿瘤构效关系，但可说明鹰嘴豆芽素色烯类骨架可以作为先导化合物进一步研究。

Scheme 2

表2 3a～3i的体外抗肿瘤活性

合成了9个新颖的鹰嘴豆芽素色烯类拼接衍生物3a～3i，产率78%～85%, 其结构经1H NMR,13C NMR和HR-MS(ESI-TOF)表征，该类化合物包含一个具有潜在生物活性的鹰嘴豆芽素骨架和色烯骨架，可以为生物活性筛选提供化合物基础。采用MTT法研究了3a～3i对人白血病细胞(K562)的体外抗肿瘤活性。结果表明：化合物3a～3d对K562具有一定的抑制活性, 说明鹰嘴豆芽素色烯类骨架可以作为先导化合物进一步研究。其他相关药理活性的研究正在进行中。