CN102070425A

CN102070425A - 一种二苯烯酮及其衍生物作为酪氨酸酶抑制剂及其应用

Info

Publication number: CN102070425A
Application number: CN2010105651797A
Authority: CN
Inventors: 杜志云; 涂增清; 卢宇靖; 张焜; 方岩雄; 汤志恺; 莫容清; 薛贵华; 董长治
Original assignee: Guangdong University of Technology
Current assignee: Guangdong University of Technology
Priority date: 2010-11-25
Filing date: 2010-11-25
Publication date: 2011-05-25

Abstract

本发明公布了一种二苯烯酮及其衍生物作为酪氨酸酶抑制剂及其应用，二苯烯酮及其衍生物的化学结构如式(I)、(II)、(III)、(IV)、(V)、(VI)、(VII)、(VIII)、(IX)、(X)、(XI)、(XII)、(XIII)、(XIV)所示；本发明的二苯烯酮及其衍生物对催化黑色素生物合成的关键酶酪氨酸酶有良好的抑制作用，有很好的皮肤美白及祛斑作用，且具有较低的毒副作用，制备方法简单、原料易得，应用于美白化妆品、美白祛斑药物和食品保鲜防褐变中。

Description

一种二苯烯酮及其衍生物作为酪氨酸酶抑制剂及其应用

技术领域

本发明涉及化妆品、药物、食品及农业领域，具体涉及一种二苯烯酮及其衍生物作为酪氨酸酶抑制剂及在制备美白化妆品、美白祛斑药物、食品保鲜防褐变中的应用。

背景技术

皮肤色素障碍性疾病及恶性黑色素瘤是威胁人类健康的主要疾病之一，蔬菜水果保鲜防止褐变也是当前我国农业面临的一个迫待解决的课题，这跟黑色素的过度沉积密切相关。高效、低毒性的抗黑色素过度沉积的药物一直是化学家和药物学家密切关注的热点。抗黑色素过度沉积的药物的机理主要是通过抑制酪氨酸酶的催化活性实现的。

酪氨酸酶(EC1.14.18.1)广泛存在于动植物体内及微生物中，是一种含铜离子的氧化还原酶，它具有单酚酶和双酚酶的特性，是生物体合成黑色素及产生色斑的关键酶，与一些常见的皮肤病如雀斑、黄褐斑等色素性障碍疾病及黑色素肿瘤的发生有着重要的关系，亦是引起蔬菜水果发生酶促褐变的主要酶类。酪氨酸酶催化合成黑色素的过程主要包括三步：第一步，将L-酪氨酸催化形成L-多巴胺(L-3，4-二羟基苯丙氨酸)；第二步，多巴胺氧化成多巴醌，多巴醌经过一系列的反应生成5，6-二羟基吲哚；第三步，5，6-二羟基吲哚氧化成二羟基吲哚醌，二羟基吲哚醌通过聚合形成黑色素。其中第二步是整个过程的速度限制步骤，通过抑制该步骤中酪氨酸酶的催化活性可以抑制黑色素的生物合成。因此，寻找高效、毒副作用小的酪氨酸酶抑制剂作为皮肤增白剂应用于化妆品和医药行业，及作为蔬菜水果防褐变的保鲜剂应用于农业领域，是酪氨酸酶抑制剂研发的重要方向之一。

发明内容

本发明的第一个目的是设计和合成一些新型结构的二苯烯酮及其衍生物；

本发明的第二个目的在于上述提供的二苯烯酮及其衍生物作为酪氨酸酶抑制剂；

本发明的第三个目的在于提供上述二苯烯酮及其衍生物在制备美白祛斑化妆品和药物中的应用，以及用于海产品、蔬菜水果保鲜等方面的应用。

本发明的上述目的是通过如下方案予以实现的：

本发明根据一些对酪氨酸酶具有很好抑制活性的多酚类化合物的结构特征(如具有美白效果的多酚化合物姜黄素)，设计合成得到本发明的二苯烯酮及其衍生物，该类化合物具有很好的抗酪氨酸酶催化氧化多巴胺为多巴醌的能力。本发明的二苯烯酮及其衍生物，化学结构如式(I)、(II)、(III)、(IV)、(V)、(VI)、(VII)、(VIII)、(IX)、(X)、(XI)、(XII)、(XIII)、(XIV)所示：

上述式(I)、(II)、(III)中：Y₁为(a)、(b)、(c)、(d)中之任一，Y₂为(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)、(g)、(h)、(i)、(j)、(k)、(l)中之任一；

当Y₂为(e)时，(e)中的取代基R₁，R₂，R₃，R₄，R₅同时或部分为H、-OC_nH_2n+1(n＝0-4)、-C_nH_2n+1(n＝0-4)或-OH；

当Y₂为(h)时，(h)中的取代基R₁，R₂，R₃，R₄，R₅，R₆，R₇同时或部分为H、-OC_nH_2n+1(n＝0-4)、-C_nH_2n+1(n＝0-4)或-OH；

当Y₂为(i)、(j)时，(i)、(j)中的取代基R₁，R₂，R₃，R₄同时或部分为H、-OC_nH_2n+1(n＝0-4)，、-C_nH_2n+1(n＝0-4)或-OH；

当Y₂为(k)时，(k)中的x为NR、O或S，其中R为-C_nH_2n+1(n＝0-4)；

上述式(IV)、(V)、(VI)中：Y₁、Y₂和Y₃其中至少之一为(a)、(b)、(c)、(d)中之任一，其余为(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)、(g)、(h)、(i)、(j)、(k)、(l)中之任一；

当Y₁、Y₂和Y₃之一为(e)时，(e)中的取代基R₁，R₂，R₃，R₄，R₅同时或部分为H、-OC_nH_2n+1(n＝0-4)、-C_nH_2n+1(n＝0-4)或-OH；

当Y₁、Y₂和Y₃之一为(h)时，(h)中的取代基R₁，R₂，R₃，R₄，R₅，R₆，R₇同时或部分为H、-OC_nH_2n+1(n＝0-4)、-C_nH_2n+1(n＝0-4)或-OH；

当Y₁、Y₂和Y₃之一为(i)、(j)时，(i)、(j)中的取代基R₁，R₂，R₃，R₄同时或部分为H、-OC_nH_2n+1(n＝0-4)、-C_nH_2n+1(n＝0-4)或-OH；

当Y₁、Y₂和Y₃之一为(k)时，(k)中的x为NR、O或S，其中R为-C_nH_2n+1(n＝0-4)；

上述式(VII)、(VIII)、(IX)、(X)、(XI)、(XII)、(XIII)、(X IV)中：Y₁为(a)、(b)、(c)、(d)中之任一，Y₂为(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)、(g)、(h)、(i)、(j)、(k)、(l)中之任一；X为-(CH₂)_n-(n＝0-4)、-CH₂ OCH₂-、-CH₂SCH₂-或-CH₂NRCH₂-[其中R为-C_nH_2n+1(n＝0-4)]；

当Y₂为(i)、(j)时，(i)、(j)中的取代基R₁，R₂，R₃，R₄同时或部分为H、-OC_nH_2n+1(n＝0-4)、-C_nH_2n+1(n＝0-4)或-OH；

当Y₂为(k)时，(k)中的x为NR、O或S，其中R为-C_nH_2n+1(n＝0-4)。

本发明的二苯烯酮及其衍生物经体外实验证实对酪氨酸酶具有良好的抑制活性，其中，式(II)、(III)、(IV)、(V)、(VI)、(IX)、(X)、(XII)、(XIII)、(XIV)是本发明设计合成的新型化学结构，而(I)、(VII)、(VIII)、(XI)是旧的化学结构但经实验证明对酪氨酸酶具有良好的抑制活性。

用于美白或祛斑的化妆品或药物，或食品防褐变保鲜剂，其中含有上述式(I)～(XIV)所示的本发明的二苯烯酮及其衍生物，以及化妆品、食品、药学上可接受的辅助剂。

所述的化妆品或药物或食品防褐变保鲜剂是制成片剂、丸剂、胶囊剂、悬浮剂或乳剂。

本发明的有益效果是通过酪氨酸酶的体外抑制实验，表明该类二苯烯酮及衍生物具有良好的酪氨酸酶抑制活性，通过应用于化妆品作为美白剂、祛斑等作用的药品及药品辅助剂实验及农业中作为蔬菜水果防褐变保鲜剂中的实验，表明该类二苯烯酮及其衍生物具有美白祛斑及蔬菜水果防褐变保鲜的能力，且具有较低的毒副作用，制备方法简单、原料易得。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明做进一步说明，本发明不限于此。

实施例1：化合物1的合成

本实施例的过程的制备过程，包括如下步骤：

将3，4-二羟基苯甲醛3.45g(0.025mol)，氧化硼0.8g(0.012mol)，N，N-二甲基甲酰胺6ml，戊二酮1.26ml(0.0125mol)、硼酸三正丁酯5.8ml(0.025mol)加入到三颈瓶中，回流搅拌至80℃，在2h内滴加入正丁胺0.5ml(0.005mol)，继续反应3h，将其倒入140ml温度为60℃的5％HAc溶液中酸化，搅拌2h左右。抽滤水洗，晾干得3.4g橙色粉末固体。

取2.5g上述橙色粉末固体，倒入49ml 75％HCN溶液中，加入活性碳，水浴煮沸，趁热过滤，滤液呈红色.倒入锥形瓶中，置冰箱内冷却，溶液中有橙色片状晶体出现，再用乙氰重结晶，得到橙色片状晶体，即化合物1，本实例产率67.8％。

实施例2：化合物2的合成

本实施例的过程的制备过程，包括如下步骤：

将340mg的化合物1(1.0mmol)溶于20ml乙酸乙酯，加入36mg Pd-C催化剂(45目)，不断搅拌，通入氢气8h。滤除Pd-C催化剂，蒸干溶剂，上硅胶层析柱，用V(C₆H₁₂)∶V(CH₃COO C₂H₅)＝4∶6洗脱纯化，蒸干溶剂得308mg白色固体2，本实例产率为90.6％。

实施例3：化合物3的合成

本实施例的过程的制备过程，包括如下步骤：

将0.01mol的3，4-二羟基苯甲醛与0.005mol的丙酮置于圆底烧瓶中，加入20mL饱和HCl的冰醋酸溶液，于室温(25-30℃)搅拌30min后放置2天。反应完全，于反应瓶中加入20mL水，过滤沉淀得到粗产品，用乙醇重结晶，真空干燥得橙黄色粉末，即化合物3，本实例产率为90.0％。

实施例4：化合物4的合成

本实施例的过程的制备过程，包括如下步骤：

将298mg的化合物2(1.0mmol)溶于20ml乙酸乙酯，加入36mg Pd-C催化剂(45目)，不断搅拌，通入氢气8h。滤除Pd-C催化剂，蒸干溶剂，上硅胶层析柱，用V(C₆H₁₂)∶V(CH₃COO C₂H₅)＝4∶6洗脱纯化，蒸干溶剂得280mg白色固体4，本实例产率为94.0％。

实施例5：化合物5的合成

本实施例的过程的制备过程，包括如下步骤：

将0.01mol的2，4-二羟基苯甲醛与0.005mol的丙酮置于圆底烧瓶中，加入20mL饱和HCl的冰醋酸溶液，于室温(25-30℃)搅拌30min后放置2天。反应完全，于反应瓶中加入20mL水，过滤沉淀得到粗产品，用乙醇重结晶，真空干燥得橙黄色粉末，即化合物5，本实例产率为75.0％。

实施例6：化合物6的合成

本实施例的过程的制备过程，包括如下步骤：

将298mg的化合物5(1.0mmol)溶于20ml乙酸乙酯，加入36mg Pd-C催化剂(45目)，不断搅拌，通入氢气8h。滤除Pd-C催化剂，蒸干溶剂，上硅胶层析柱，用V(C₆H₁₂)∶V(CH₃COO C₂H₅)＝4∶6洗脱纯化，蒸干溶剂得250mg白色固体6，本实例产率83.9％。

实施例7：化合物7的合成

本实施例的过程的制备过程，包括如下步骤：

(1)将0.01mol的4-羟基苯甲醛和与0.08mol丙酮置于圆底烧瓶中，均匀搅拌使其溶解，冰浴下缓慢滴加浓度为15％的氢氧化钠水溶液11g，控制滴速为2d/s，滴毕室温搅拌反应15h，析出固体，抽滤，所得固体溶解于水中，用10％的稀盐酸酸化至出现浅黄色固体，固体抽滤，乙醇重结晶，所得固体真空干燥至重量保持不变，得淡黄色粉末；

(2)将取0.005mol的上述淡黄色粉末和3，4-二羟基苯甲醛0.005mol溶解在少量饱和HCl的冰醋酸溶液，于室温(25-30℃)搅拌30min后放置2天。反应完全，于反应瓶中加入20mL水，过滤沉淀得到粗产品，用乙醇重结晶，真空干燥得橙黄色粉末，即化合物7，本实例产率为68.0％。

实施例8：化合物8的合成

本实施例的过程的制备过程，包括如下步骤：

将282mg的化合物7(1.0mmol)溶于20ml乙酸乙酯，加入36mg Pd-C催化剂(45目)，不断搅拌，通入氢气8h。滤除Pd-C催化剂，蒸干溶剂，上硅胶层析柱，用V(C₆H₁₂)∶V(CH₃COO C₂H₅)＝4∶6洗脱纯化，蒸干溶剂得239mg白色固体8，本实例产率84.8％。

实施例9：化合物9的合成

本实施例的过程的制备过程，包括如下步骤：

(2)将取0.005mol的上述淡黄色粉末和2，4-二羟基苯甲醛0.005mol溶解在少量饱和HCl的冰醋酸溶液，于室温(25-30℃)搅拌30min后放置2天。反应完全，于反应瓶中加入20mL水，过滤沉淀得到粗产品，用乙醇重结晶，真空干燥得橙黄色粉末，即化合物9，本实例产率为64.0％。

实施例10：化合物10的合成

本实施例的过程的制备过程，包括如下步骤：

将282mg的化合物9(1.0mmol)溶于20ml乙酸乙酯，加入36mg Pd-C催化剂(45目)，不断搅拌，通入氢气8h。滤除Pd-C催化剂，蒸干溶剂，上硅胶层析柱，用V(C₆H₁₂)∶V(CH₃COO C₂H₅)＝4∶6洗脱纯化，蒸干溶剂得231mg白色固体10，本实例产率为81.9％。

实施例11：酪氨酸酶的抑制活性的测试

测试二苯烯酮及其衍生物对酪氨酸酶的抑制活性，酪氨酸酶抑制率是评价药物美白效果的重要指标。酪氨酸酶催化氧化多巴胺的产物多巴醌在475nm有最大吸收峰，通过紫外-可见分光光度计测试酪氨酸酶催化氧化多巴胺产生多巴醌的量表示酪氨酸酶的催化活力。

以0.5mmol/L L-DOPA为底物，在1mL 0.05mol/L磷酸缓冲液(pH＝6.8)的测活体系中，先加20μL含不同浓度的二苯烯酮及其衍生物(溶于DMSO溶液)于1.5ml的梨形管中，再加400μL预先在30℃恒温水浴保温的底物溶液，用缓冲溶液将体积补充到970μL，然后加30μL酪氨酸酶水溶液，立刻混匀，以不加酶只加抑制剂和多巴胺为空白，在30℃恒温下测定1min内波长为475nm时的吸光值随时间的增长直线，从直线斜率求得酶活力。酶的终质量浓度为33.3mg/L，DMSO终体积分数为2％。

化合物对酶的抑制作用是以抑制率对浓度作图，根据抑制曲线求得各化合物的IC₅₀值(抑制率为50％时抑制剂的浓度)。

表1二苯烯酮及其衍生物对酪氨酸酶的抑制活性IC₅₀

结果表明，二苯烯酮及其衍生物对酪氨酸酶具有良好的抑制活性，化合物4及6对酪氨酸酶的抑制最为显著。

实施例12：化合物6用于美白化妆品实验

制备含化合物6浓度分别为0.5％、1％、2％的美白膏，美白膏由化合物6充分混合基质膏霜而制成，基质膏霜主要成分及比例：(1)矿油：20％；(2)异丙酯：10％；(3)脂肪醇：2％；(4)羊毛脂衍生物：10％；(5)羊毛脂：18％；(6)长链醇和聚酯：10％；(7)天然三甘油酯：10％；(8)脂肪酸：10％；(9)蜡：10％。

将21个受试者随机分成3组，每组7人。第一组，涂含化合物6浓度为0.5％的美白膏霜；第二组，涂含化合物6浓度为1％的美白膏霜；第三组，涂含化合物6浓度为2％的美白膏霜。受试者连续使用试验品四周，要求受试者按正常习惯清洁手部，每天晚上对右手前臂弯弯处进行涂抹，边涂敷边按摩3min-5min直至皮肤吸收完全。用色差仪测量受试者皮肤的色差变化ΔL(亮度变化值)，初始值为未涂美白膏之前的值，之后同一个位置每隔一周测一次，测量值取三次平均值，ΔL为正值，表示试用美白膏后皮肤偏白，ΔL为零或负值，表示试用美白膏后没有效果或偏黑。所得结果如下表所示：

表2化合物6应用于皮肤美白实验结果

由表2中数据可见，使用美白膏霜四周前后ΔL有较大的变化，化合物6的含量为0.5％、1％、2％膏霜ΔL的变化分别为0.89、1.09、1.45，随着化合物6含量的增加ΔL变化就越大，其美白效果越明显。

实施例12：化合物6用于祛斑药物实验

黄褐斑是一种常见的面部色素沉着引发的皮肤性疾病，多见于女性，严重影响面部美容。实验方法，将化合物6制成膏霜，各物质的比例按照如下重量百分比：化合物65％、聚氧丙烯葡萄糖苷3.0％、硬脂酸单甘油酯1.5％、鲸蜡醇5％、羊毛油2.0％、胶原多胜肽3.0、棕榈酸异辛酯4.0％、纳米钛白粉4.0％，1，3-丁二醇5.0％、卡波普940 0.3％、三乙醇胺0.3％、防腐剂0.3％、余量为去离子水。

实验对象：选面部有不同程度的黄褐斑、蝴蝶斑等色素的女性26名。

观察方法：每天早上洗脸后取所配膏霜3～5g涂抹到脸上有斑点的部位，晚上睡觉再涂一次，4周为一个疗程。

疗效标准：(1)痊愈：黄褐斑基本消失；(2)显效：黄褐斑消退50％以上；(3)有效：黄褐斑消退10％以上或斑片颜色转淡；(4)无效：治疗前后无变化。

治疗效果如表3：

表3化合物6用于祛斑实验结果

疗效标准

总例数

痊愈

显效

有效

无效总有效率(％)

例数

26

2

10

12

292.3

由表3可知，所配膏霜对黄褐斑的有效率达到92％以上，说明本发明的二苯烯酮及其衍生物可用于祛斑美容药物。

实施例13：化合物6用于水果保鲜实验

果蔬切分后的氧化褐变问题是果蔬加工业中面临的一个重要问题，处理不好，会严重影响产品的生产和销售。实验以化合物6所配保鲜剂对切后水果的护色时间评价其防蔬菜水果褐变保鲜能力。

保鲜剂的配制：将化合物6用二次蒸馏水配成浓度为0.5％、1％、2％的保鲜剂。

样品的处理：将苹果洗净、去皮、挖心，切成0.5cm后的片，立即将果片浸入保鲜剂中浸泡一定时间，对照组为浸入不加化合物6的去离子水中浸泡同样时间，捞出沥干，铺于白色搪瓷盘中，置于阳光、空气充足的条件下，连续观察果片色泽、形态的变化情况，按果片褐变程度进行感官评价。

评价标准：(1)无褐变：色泽鲜艳；(2)轻微褐变：轻微褐色；(3)中等褐变：浅褐色；(4)较严重褐变：褐色；(5)严重褐变：深褐色；(6)非常严重褐变：黑褐色。

表4化合物6用于水果保鲜实验结果

由表4可知，化合物6所配保鲜剂对苹果褐变有一定的减缓作用，且有浓度依赖性，说明本发明的二苯烯酮及其衍生物可用于蔬菜水果等的保鲜之用。

Claims

1.一种二苯烯酮及其衍生物，化学结构如式(I)～(XIV)中的(II)、(III)、(IV)、(V)、(VI)、(IX)、(X)、(XII)、(XIII)、(XIV)所示：

当Y₂为(k)时，(k)中的x为NR、O或S，其中R为-C_nH_2n+1(n＝0-4)；

上述式(VII)、(VIII)、(IX)、(X)、(XI)、(XII)、(XIII)、(X IV)中：Y₁为(a)、(b)、(c)、(d)中之任一，Y₂为(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)、(g)、(h)、(i)、(j)、(k)、(l)中之任一；X为-(CH₂)_n-(n＝0-4)、-CH₂ OCH₂-、-CH₂SCH₂-或-CH₂NRCH₂-，其中R为-C_nH_2n+1(n＝0-4)；

当Y₂为(k)时，(k)中的x为NR、O或S，其中R为-C_nH_2n+1(n＝0-4)。

2.一种权利要求1所述的化学结构为式(I)～(XIV)的二苯烯酮及其衍生物用作酪氨酸酶的抑制剂。

3.一种权利要求1所述的化学结构为式(I)～(XIV)的二苯烯酮及其衍生物在制备美白或祛斑的化妆品或药物中的应用，或在食品保鲜防褐变中的应用。

4.根据权利要求3所述的应用，其特征是所述的化妆品或药物是制成片剂、丸剂、胶囊剂、悬浮剂或乳剂。