CN101570496A

CN101570496A - 姜黄素-4-含氮类衍生物及其制备方法和用途

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Publication number: CN101570496A
Application number: CNA2009100596004A
Authority: CN
Inventors: 刘志昌; 王应红; 向清祥
Original assignee: Leshan Normal University
Current assignee: Leshan Normal University
Priority date: 2009-06-12
Filing date: 2009-06-12
Publication date: 2009-11-04
Anticipated expiration: 2029-06-12
Also published as: CN101570496B

Abstract

一种姜黄素－4－含氮类衍生物或其药学上可接受的盐如式(I)或式(II)所示：式(I)所示的化合物是4－位亚甲基上引入羟亚氨基得到的衍生物，其中当R₁为氢、烷基或卤代烷基时，R₂则为氢、烷基或酰基；式(II)所示的化合物是4－位亚甲基上发生曼尼希(Mannich)反应得到的衍生物，其中当R₃为氢、烷基或酰基时，R₄则为氢、烷基或芳基，R₅为烷基氨基、卤代烷基氨基、吗啉基或N－烷基六氢吡嗪基。其主要用途体现在：用作光敏材料和抗菌性多功能染料；在农用或兽用中作为杀菌或杀虫剂；在医药方面用于杀菌、抗炎、抗肿瘤、防癌、抗癌、抗HIV及降血脂。

Description

姜黄素-4-含氮类衍生物及其制备方法和用途

技术领域

本发明涉及一类姜黄素的结构类似物，特别是涉及姜黄素-4-含氮类衍生物和它们的盐、其制备方法以及它们用于抗菌性多功能染料和光敏材料，农用及兽用杀菌和杀虫，医药用杀菌、抗炎和抗肿瘤等方面的用途。

背景技术

姜黄作为传统药物已使用了上千年。它主要用于治疗内外伤、肝病(特别是黄疸)、解毒、关节疼痛(类风湿性关节炎)等。姜黄素[1，7-二(4-羟基-3-甲氧基)苯基-1，6-庚二烯-3，5-二酮]是中药姜黄的主要成分。姜黄素又是一种食用色素，研究发现，其具有广泛的生物活性，如抗氧化、抗癌、降血脂、抗菌以及抑制HIV-1整合酶活性。

近年来，药物化学和药理学研究发现姜黄素具有抗炎、抗肿瘤、抗血管生成、抗突变、抗菌、抗病毒、抗氧化和神经保护等多种药理作用；姜黄素的抗血管生成作用包括体外抑制血管内皮细胞增殖和体内抑制毛细血管生成和增长；其抗炎活性包括对巨噬细胞释放多种炎症因子的抑制。还因姜黄素的低分子量、毒性小，被认为是非常安全的、理想的化学治疗药物之一，但是，在新的研究中发现姜黄素水溶性差，在体外容易被氧化，口服给药的姜黄素吸收率很低，大部分在胃肠道内被代谢，因而其体内的生物利用度低。为了充分利用其药物安全性，增加其抗菌、抗肿瘤、杀虫等活性，以姜黄素为先导化合物，通过进行结构修饰合成姜黄素衍生物，以及对其进行的大量评估和筛选研究，正成为当前新药研究的热点之一。

目前在姜黄素各种构效关系的研究中，有影响力的主要有：

一、通过姜黄素酚羟基和β-二酮部分产生质子自由基，以阻断体内的氧化自由基反应，从而起到抗氧化作用；二、酚羟基的抗氧化活性主要是由于芳环上的羟基质子供体可以阻断自由基链式反应；三、β-二酮部分的活性主要由中间亚甲基的质子容易失去而产生的。因此，目前姜黄素的改性主要在这两个基团上：1，7-位芳环取代基的位置和种类，β-二酮结构的变化及4-亚甲基上的取代。以下将有代表性的公开文献列举如下：CN 16464734；WO2003/088927；Liebigs Ann.Chem.，1557-1569(1985)；Roughley J.Chem.Soc.Perkin I.2379-2388(1973)；Ishida，Cancer Lett.，159，135-140(2000)；J.Med.Chem.，49，3963-3972(2006)；CN 101003470A(2007)；J.Bioorg.Med.Chem.，2894-2902(2008)；WO 017874A2(2009)。

通过大量的文献和专利查阅，我们发现姜黄素结构中的活性基团是酚羟基和β-二酮基团。本发明的目的就在于提供一类以姜黄素为先导物，通过在4-亚甲基上引入有生物活性的含氮基团制备得到了新颖的姜黄素-4-含氮类衍生物。

发明内容

一种姜黄素-4-含氮类衍生物或其药学上可接受的盐如式(I)或式(II)所示：

式(I)所示的化合物是4-位亚甲基上引入羟亚氨基得到的衍生物，其中当R₁为氢、烷基或卤代烷基时，R₂则为氢、烷基或酰基；

式(II)所示的化合物是4-位亚甲基上发生曼尼希(Mannich)反应得到的衍生物，其中当R₃为氢、烷基或酰基时，R₄则为氢、烷基或芳基，R₅为烷基氨基、卤代烷基氨基、吗啉基或N-烷基六氢吡嗪基。

所述烷基是指C₁-C₈烷基，其可以是直链的、支链的或环状的，以及饱和的或不饱和的。如甲基、乙基、异丙基、烯丙基或四氢呋喃-2-基等。

所述芳基是指苯基，一元取代苯基或多元取代苯基，如对氯苯基、对甲苯基或2，4-二氯苯基等。

所述卤代烷基是指直链的、支链的或环状的，以及饱和的或不饱和的卤代烷基链，如三氟甲基、三氯甲基、氯乙基或溴乙基等。

所述烷基氨基是指单取代或二取代的直链的或支链的烷基氨基，或者是环状的烷基氨基链，以及饱和的或不饱和的烷基氨基链，如二甲基氨基、二乙基氨基或哌啶基等。

本发明所说的药学上可接受的盐是指与无机酸形成的盐，如盐酸、氢溴酸、硫酸或磷酸等；或者是与有机酸形成的盐，如乙酸、草酸、酒石酸、马来酸、柠檬酸或抗坏血酸等；或者是由元素阴离子形成的盐，如氯、溴或碘。

本发明所述的式(I)所示化合物的制备方法是：

取3mmol姜黄素(或相应的二-O-取代姜黄素等)溶于20mL～30mL四氢呋喃，冷却至0～5℃后，依次滴加16.5％(重量百分比)的7mmol亚硝酸钠水溶液3mL、37％(重量百分比)浓盐酸0.5～2mL，置于冰水浴中充分搅拌反应1～18小时，薄层色谱(TLC)检测反应，反应结束后，减压浓缩，残余物溶于水中，用10％(重量百分比)的碳酸氢钠水溶液中和至pH6～7，抽滤，洗涤，真空干燥，得到粗产物，再经硅胶柱层析法进行分离纯化可得到纯度为98％以上的产品。

本发明所述的式(II)所示化合物的制备方法是：

将2.4mmol哌啶或仲胺加入20mL四氢呋喃(THF)或极性溶剂(如乙腈或无水乙醇)中，冰水浴冷却下滴入37％(重量百分比)浓盐酸调节pH6，滴加2.4mmol C₁-C₄脂肪醛(或相应的取代苯甲醛)，通入氮气流，0～5℃下缓慢滴加溶有2mmol姜黄素(或相应的二-O-取代姜黄素等)的20mL四氢呋喃溶液，继续搅拌反应1～12小时，TLC检测反应，反应后回收溶剂，用10％(重量百分比)的碳酸氢钠水溶液中和至pH6～7，分离得到粗产物，再经硅胶柱层析分离纯化得到纯度为98％以上的产品。

本发明所述的由一种式(I)或式(II)所示的化合物可经口或不经口给药，给药量因药物不同而各有不同，对成人来说，每天100～200mg比较适合。

在制药中通常需与可接受的载体进行混合，所述载体可以是固体或液体，优选与化合物配制成单位剂量和制剂。制备制剂时，可使用常规的制剂技术。尽管在任何给定的情况下，最适宜的路线将取决于所治疗的病症的性质和严重性，以及取决于所使用的特定活性化合物的性质。

本发明制剂中可以包含0.5～95％重量比的活性化合物。所述活性化合物还可以是除式(I)或式(II)所示化合物以外的其它活性化合物。

本发明由一种式(I)或式(II)所示的姜黄素-4-含氮类衍生物及其盐的用途主要体现在以下几方面：

1、用作光敏材料和抗菌性多功能染料；

2、在农用或兽用中作为杀菌或杀虫剂；

3、在医药方面用于杀菌、抗炎、抗肿瘤、防癌、抗癌、抗HIV及降血脂。

具体实施方式

实施例1化合物1的制备

取3mmol姜黄素溶于20mL四氢呋喃中，冷却至0～5℃后，依次滴加16.5％(重量百分比)的7mmol亚硝酸钠水溶液3mL、37％(重量百分比)浓盐酸1mL，然后在冰水浴中搅拌反应2～6小时，用TLC检测反应，待反应结束后，减压蒸馏除去大部分溶剂，残余物中加入30mL水，用10％(重量百分比)碳酸氢钠水溶液调pH至6～7，抽滤，用水洗涤、真空干燥得到粗产物，经硅胶柱层析(洗脱剂：甲醇∶氯仿＝1∶10～8，体积比)分离纯化得到化合物1(纯度98％以上)。

化合物11，7-二(4-羟基-3-甲氧基)苯基-4-羟亚氨基-1，6-庚二烯-3，5-二酮(俗名：姜黄素-4-肟)

棕红色粉末(82.5％收率)，mp146-148℃；IR(KBr)v max/cm^-1：3436，3071，2971，2922，1639，1591，1559，1519，1463，1391，1279，1166，1126，1030，990，854，822，678.¹HNMR(300MHz，DMSO-d₆)δ(ppm)：11.164(s，1H，＝NOH)，9.601(s，2H，Ar-OH)，7.57(d，2H，J＝15.2Hz，C₁-H，C₇-H)，7.33-6.747(m，6H，Ar-H)，6.84(d，2H，J＝15.2Hz，C₂-H，C₆-H)，3.748(s，6H，OCH₃).¹³CNMR(300MHz，DMSO-d₆)δ(ppm)：184.523，163.114，148.215，141.162，138.253，128.533，126.841，121.923，116.344，111.652，56.137.ESI-MS m/z(％)：396.1(M⁺-1，19)，380.3(M⁺-OH，17)。

实施例2化合物2的制备

取3mmol二-O-乙酰基姜黄素溶于30mL四氢呋喃中，冷却至0～5℃后，依次滴加16.5％(重量百分比)的7mmol亚硝酸钠水溶液3mL，和37％(重量百分比)的浓盐酸1mL，然后在冰水浴中搅拌反应2～8小时，用TLC检测反应，待反应结束后，减压蒸馏除去大部分溶剂，残余物中加入30mL水，用10％(重量百分比)碳酸氢钠水溶液液调pH至6～7，抽滤，用水洗涤、真空干燥得到粗产物，经硅胶柱层析(洗脱剂：甲醇∶氯仿＝1∶10～8，体积比)分离纯化得到化合物2(纯度98％以上)。

化合物21，7-二(4-乙酰氧基-3-甲氧基)苯基-4-羟亚氨基-1，6-庚二烯-3，5-二酮(俗名：二-O-乙酰姜黄素-4-肟)

土黄色粉末(76.3％收率)，mp129-131℃；IR(KBr)v max/cm^-1：3421，3342，3054，2937，2844，1767，1597，1512，1457，1419，1372，1302，1264，1194，1155，1117，1031，969，907，861，830，784，714，629.¹HNMR(300MHz，DMSO-d₆)δ(ppm)：9.064(s，1H，＝NOH)，7.57(d，2H，J＝15.9Hz，C₁-H，C₇-H)，7.33-6.72(m，6H，Ar-H)，6.84(d，2H，J＝15.9Hz，C₂-H，C₆-H)，3.84(s，6H，OCH₃)，3.576(s，6H，CH₃C＝O).¹³CNMR(300MHz，DMSO-d₆)δ(ppm)：184.611，168.104，163.221，148.115，138.110，137.813，128.546，127.632，121.822，116.342，111.657.56.138，17.523.ESI-MS m/z(％)：480.4(M⁺-1，17)。

实施例3化合物3的制备

将2.4mmol哌啶加入20mL四氢呋喃(THF)中，冰水浴中冷却滴入浓盐酸调节pH6，滴加2.4mmol甲醛，通入氮气流，0～5℃下缓慢滴加溶有2mmol姜黄素的20mL四氢呋喃溶液，继续搅拌反应4～10h。TLC检测反应，反应后回收溶剂，10％(重量百分比)碳酸氢钠水溶液中和至pH6～7，分离得到粗产物，经硅胶柱层析(洗脱剂：甲醇∶氯仿＝1∶12～8，体积比)分离纯化得到化合物3(纯度98％以上)。

化合物31，7-二(4-羟基-3-甲氧基)苯基-4-(N-哌啶基甲基)-1，6-庚二烯-3，5-二酮

土黄色粉末(43.8％收率)，mp185-187℃；IR(KBr)v max/cm^-1：3400，3385，3070，3005，2937，2832，1735，1581，1512，1450，1429，1381，1273，1211，1159，1031，981，861，813，643.¹HNMR(300MHz，DMSO-d₆)δ(ppm)：9.671(s，2H，Ar-OH)，7.518(d，2H，J＝15.6Hz，C₁-H，C₇-H)，7.324-7.141(m，6H)，6.843(d，2H，J＝15.6Hz，C₂-H，C₆-H)，3.825(s，6H，OCH₃)，3.725(t，1H，C₄-H)，3.493(d，2H，-CH₂-N)，2.314(t，4H，哌啶环C₂-H，C₆-H)，1.576(m，6H，哌啶环C₃-H，C₄-H，C₅-H).¹³CNMR(300MHz，DMSO-d₆)δ(ppm)：186.611，148.544，141.250，132.233，121.523，127.843，120.276，116.104，111.224，63.135，55.734，43.980，50.831，25.64，24.345.ESI-MS m/z(％)：466.3(M⁺-1，12)。

实施例4化合物4的制备

将2.4mmol哌啶加入20mL四氢呋喃(THF)中，冰水浴冷却下滴入浓盐酸调节pH6，滴加2.4mmol苯甲醛，通入氮气流，0～5℃下缓慢滴加溶有2mmol姜黄素的20mL四氢呋喃溶液，继续搅拌反应6～12h。TLC检测反应，反应后回收溶剂，10％(重量百分比)碳酸氢钠水溶液中和至pH6～7，分离得到粗产物，经硅胶柱层析(洗脱剂：甲醇∶氯仿＝1∶12～8，体积比)分离纯化得到化合物4(纯度98％以上)。

化合物41，7-二(4-羟基-3-甲氧基)苯基-4-(N-哌啶基苯甲基)-1，6-庚二烯-3，5-二酮

红棕色粉末(38.7％收率)，mp 149-151℃；IR(KBr)v max/cm^-1：3512，3419，3070，3008，2961，2936，2836，1765，1624，1585，1512，1490，1448，1429，1373，1273，1205，1161，1029，977，862，821，648.¹HNMR(300MHz，DMSO-d₆)δ(ppm)：9.671(s，2H，Ar-OH)，7.578(d，2H，J＝15.9Hz，C₁-H，C₇-H)，7.324-7.141(m，5H，Ph-H)，6.843(d，2H，J＝15.9Hz，C₂-H，C₆-H)，7.116-6.731(m，6H，Ar-H)，4.523(d，1H，PhCH)，3.825(d，1H，C₄-H)，3.768(s，6H，OCH₃)，2.314(t，4H，哌啶C₂-H，C₆-H)，1.576(m，6H，哌啶环C₃-H，C₄-H，C₅-H).¹³CNMR(300MHz，DMSO-d₆)δ(ppm)：186.613，148.215，141.162，135.267，124.521，127.842，120.223，116.114，111.211，64.184，55.735，47.787，133.443，126.022，127.433，126.355，47.811，24.331，23.886.ESI-MS m/z(％)：539.2(M⁺-2，15)。

实施例5可见光谱性质特征吸收试验

使用仪器：紫外/可见分光光度计UV762，上海精密科学仪器有限公司生产，若用其它型号仪器表征，其充许误差可在±2nm。

用二甲亚砜作溶剂，分别将上述化合物1、2、3和4配制成0.1g/L的溶液，测定其在可见光区存在的最大吸收波长λmax，其中至少存在的一个最大吸收波长λmax，结果见如下表(一)：

表(一)姜黄素及其化合物1～4的最大吸收波长λmax

化合物	λmax(nm)
化合物	λmax(nm)	姜黄素(比较样品)	481
化合物1	472	姜黄素(比较样品)	481
化合物1	472	化合物2	451
化合物3	458	化合物2	451
化合物3	458	化合物4	496

实验表明：化合物1～4均表现出不同的光谱吸收，最大吸收波长λmax上存在差异，可用作光敏材料。

实施例6抗菌与防霉性能测试

实验方法及步骤：

(1)用二甲亚砜作溶剂，分别将上述化合物1、2、3和4按0.1g/L、0.05g/L及0.025g/L配制成三组溶液，取金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、枯草杆菌(四川大学生命科学学院提供)、青霉菌及黑曲霉菌(四川大学轻纺与食品学院提供)，进行抑菌圈测定。

(2)取直径5mm的圆形滤纸，放入培养皿中，以121℃高压蒸气灭菌30min，烘干，分别于步骤(1)配制的12组溶液中浸泡6h。配制营养肉汁琼脂培养基，灭菌后倒平板，用无菌吸管分别吸取用营养肉汤制得的新鲜带菌液(分别是金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、枯草杆菌10⁷个/mL)各0.5mL于平板上，用三角涂棒涂布均匀，用镊子取有药液的圆形滤纸轻贴于平板中上，在37℃下培养24h，测定抑菌圈大小。

(3)青霉菌及黑霉菌选用察氏培养基倒平板，取新鲜带菌量10⁷个/mL各0.5mL于平板上，用镊子取有药液的圆形滤纸轻贴于平板中上，用三角涂棒涂布均匀，在28℃下培养72h，测定抑菌圈大小。

(4)以上操作均平行三次，取其平均值作为抑菌圈的大小(cm)。

抗菌药物在琼脂内向四周扩散，其浓度呈梯度递减，在纸片周围一定距离内的细菌生长受到抑制。抑菌圈的相对大小反应了药物对细菌抑菌活性的大小。

结果分别见如下表1～表5：

表1姜黄素及其化合物1～4对金黄色葡萄球菌形成的抑菌圈(cm)

表2姜黄素及其化合物1～4对大肠杆菌形成的抑菌圈(cm)

表3姜黄素及其化合物1～4对枯草杆菌形成的抑菌圈(cm)

表4姜黄素及其化合物1～4对青霉形成的抑菌圈(cm)

表5姜黄素及其化合物1-4对黑曲霉菌的抑菌圈(cm)

由表1～5可看出：本发明化合物1～4均有抗菌活性，具有广谱抗菌效果且较姜黄素抗菌效果更为明显。由此表明，本发明由式(I)或(II)所示的姜黄素-4-含氮类衍生物或其药学上可接受的盐可作为杀菌或杀虫剂，抗菌性多功能染料，以及用于医药领域在抗炎、防癌、抗癌、抗HIV、降血脂等方面的应用。

Claims

1、一种姜黄素-4-含氮类衍生物或其药学上可接受的盐如式(I)或式(II)所示：

式(II)所示的化合物是4-位亚甲基上发生曼尼希反应得到的衍生物，其中当R₃为氢、烷基或酰基时，R₄则为氢、烷基或芳基，R₅为烷基氨基、卤代烷基氨基、吗啉基或N-烷基六氢吡嗪基。

2、根据权利要求1所述的姜黄素-4-含氮类衍生物或其药学上可接受的盐，其特征在于：所述烷基是指C₁-C₈直链的、支链的或环状的烷基。

3、根据权利要求1或2所述的姜黄素-4-含氮类衍生物或其药学上可接受的盐，其特征在于：所述芳基是指苯基，一元取代苯基或多元取代苯基。

4、根据权利要求1或2所述的姜黄素-4-含氮类衍生物或其药学上可接受的盐，其特征在于：所述烷基氨基是指单取代或二取代的直链的、或支链的、或者是环状的烷基氨基链，以及饱和的或不饱和的烷基氨基链。

5、根据权利要求1所述的姜黄素-4-含氮类衍生物或其药学上可接受的盐，其特征在于：所说的药学上可接受的盐是指与盐酸、氢溴酸、硫酸、磷酸、乙酸、草酸、酒石酸、马来酸、柠檬酸、抗坏血酸、氯、溴或碘形成的盐。

6、根据权利要求1所述的姜黄素-4-含氮类衍生物或其药学上可接受的盐，其特征在于：所述的式(I)所示化合物的制备方法是：

取3mmol姜黄素或相应的二-O-取代姜黄素溶于20mL～30mL四氢呋喃，冷却至0～5℃后，依次滴加16.5％的7mmol亚硝酸钠水溶液3mL、37％盐酸0.5～2mL，置于冰水浴中充分搅拌反应1～18小时，薄层色谱检测反应，反应结束后，减压浓缩，残余物溶于水中，用10％的碳酸氢钠水溶液中和至pH6～7，抽滤，洗涤，真空干燥，得到粗产物，再经硅胶柱层析法进行分离纯化可得到纯度为98％以上的产品。

7、根据权利要求1所述的姜黄素-4-含氮类衍生物或其药学上可接受的盐，其特征在于：所述的式(II)所示化合物的制备方法是：

将2.4mmol哌啶或仲胺加入20mL四氢呋喃或极性溶剂中，冰水浴冷却下滴入37％盐酸调节pH6，滴加2.4mmol C₁-C₄脂肪醛或相应的取代苯甲醛，通入氮气流，0～5℃下缓慢滴加溶有2mmol姜黄素或相应的二-O-取代姜黄素的20mL四氢呋喃溶液，继续搅拌反应1～12小时，TLC检测反应，反应后回收溶剂，用10％的碳酸氢钠水溶液中和至pH6～7，分离得到粗产物，再经硅胶柱层析分离纯化得到纯度为98％以上的产品。

8、一种权利要求1所述的姜黄素-4-含氮类衍生物或其药学上可接受的盐用作光敏材料和抗菌性多功能染料。

9、一种权利要求1所述的姜黄素-4-含氮类衍生物或其药学上可接受的盐在农用或兽用中作为杀菌或杀虫剂。

10、一种权利要求1所述的姜黄素-4-含氮类衍生物或其药学上可接受的盐在医药方面用于抗炎、防癌、抗癌、抗HIV及降血脂。