CN102225919B - 一种姜黄素类似物及其制备方法和在制备抗阿尔茨海默病药物中的应用 - Google Patents
一种姜黄素类似物及其制备方法和在制备抗阿尔茨海默病药物中的应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于药物与化工领域，公开了一种姜黄素类似物及其制备方法和作为多靶点的抗阿尔茨海默病药物的用途。该姜黄素的类似物的结构式为：
；其中R1为H、OH、OCH3或C1-C6的烷基，R2为C3-C6环烷基、哌嗪、吗啉、哌啶或吡噁啉基等，L为
，X为-(CH2)n-，n=0-3、-CH2NHCH2-、-CH2NH(CH3)CH2-、-CH2NH(CH2CH3)CH2、邻间对取代的二乙酰基苯、苯环或吡啶等。该姜黄素类似物对β-淀粉样蛋白(Aβ)的聚集有显著的抑制作用，并且有很强的清除氧自由基的能力，同时能够螯合亚铁离子(Fe2+)和铜离子(Cu2+)等二价金属离子，在制备多靶点的抗阿尔茨海默病药物上有着广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于药物与化工领域，涉及一种姜黄素类似物及其制备方法，以及其在制备用于抗阿尔茨海默药物中的用途。
背景技术
阿尔茨海默病也称早老年痴呆，是威胁人类健康和生命安全的主要疾病之一。流行病学研究表明，随着人口的老龄化，阿尔茨海默病的发病率呈上升趋势。国外研究发现在65岁以上的老人中，阿尔茨海默病的发病率为5%-10%，以后每隔5年发病率上升一倍，在85岁以上的老人中，阿尔茨海默病的发病率高达47%-50%。抗阿尔茨海默病药物的研究和开发已成为化学家和药物学家的关注的热点。
抗阿尔茨海默病病症复杂，目前该疾病的发病机理仍旧没有完全清楚。胆碱脂酶、β淀粉样蛋白聚集、自由基、炎症及体内二价金属的失衡等是目前研究阿尔茨海默病的靶点。但由单一靶点开发出来的药物只能缓解阿尔茨海默病，而达不到根治的目的。因此能同时与多个靶点相互作用来达到治疗目的的多靶点药物是目前抗阿尔茨海默病药物研究的重点方向之一。
发明内容
本发明的目的在于提供一种靶向β淀粉样蛋白、氧自由基以及与二价金属离子的多靶点相互作用的，具有抗阿尔茨海默病活性的姜黄素类似物。
本发明的另一个目的在于提供该姜黄素类似物的制备方法。
本发明还有一个目的在于提供该姜黄素类似物的在抗阿尔茨海默病药物中的应用。
本发明的上述目的是通过以下方案予以实现的：
一种姜黄素类似物，其特征在于结构式如下所示：
其中R1为H、OH、OCH3或C1-C6的烷基；R2为C3-C6环烷基、哌嗪、吗啉、哌啶或吡噁啉基，L为
、-CH2NHCH2-、-CH2NH(CH3)CH2-、 -CH2NH(CH2CH3)CH2、邻间对取代的二乙酰基苯、苯环或吡啶；其中X为-(CH2)n-，n=0-3。
2、一种如权利要求1所述的姜黄素类似物的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）将含氮杂环与
进行取代反应得到
其中R1为H、OH、OCH3或C1-C6的烷基；R2为哌嗪、N-甲基哌嗪、吗啉或哌啶等；
（2）当L为
、-CH2NHCH2-、-CH2NH(CH3)CH2-、 -CH2NH(CH2CH3)CH2或邻间对取代的乙酰基苯时，将购买的或由（1）反应得到的
与
或二乙酰基苯进行反应，得到如权利要求1所述的姜黄素类似物；其中X为-(CH2)n-，n=0-3；
（3）当L为苯环或吡啶时，将购买的或由（1）反应得到的
与磷叶立德（磷Ylide）试剂进行Witting-Horner反应，得到如权利要求1所述的姜黄素类似物。
步骤（1）的含氮杂环与
的取代反应是采用二甲基亚砜与水混合溶剂，其中二甲基亚砜与水体积比例为1：2~5：1，催化剂为碳酸钾，其在反应体系中的质量浓度为20%~60%；R1为H、OH、OCH3或C1-C6的烷基。
步骤（2）反应为羟醛加成-缩合串联反应，其中缩合反应的催化剂为酸或碱；其中使用碱作催化剂时，在体积比50~95%的乙醇溶液中滴加质量比5%~20%氢氧化钠溶液；使用酸作催化反应时，在无水醋酸中通入HCl气体。
步骤（3）反应中醛与Ylide试剂的比例为2~5：1，室温搅拌16～24小时。
Ylide试剂为亚磷酸三乙脂和溴甲基取代的芳香化合物反应制成，其中溴甲基取代的芳香化合物与亚磷酸三乙脂的比例为2~6：1，催化剂为强碱，并于120℃回流2~6小时。
获得的姜黄素类似物是经过柱层析或者重结晶得到纯品。
催化剂的强碱为醇钠或醇钾。
醇钠或醇钾为乙醇钠、乙醇钾、叔丁醇钾、叔丁醇钠。
本发明根据能与β淀粉样蛋白聚集、氧自由基和二价金属具有相互作用的小分子化合物的结构特征，在姜黄素结构的基础上进行设计合成得到本发明的姜黄素类似物，该衍生物具有抑制β淀粉样蛋白聚集和活性氧自基及螯合二价金属离子的特点。本发明的姜黄素类似物，其结构式为：
其中R1为H、OH、OCH3和C1-C6的烷基；R2为C3-C6环烷基、哌嗪、吗啉、哌啶或吡噁啉基等，L为
，X为-(CH2)n-，n=0-3、-CH2NHCH2-、-CH2NH(CH3)CH2- -CH2NH(CH2CH3)CH2，邻间对取代的二乙酰基苯以及苯环、吡啶等。
本发明同时提供了该姜黄素类似物的制备方法，表示如下：
（1）含氮氢键的杂环化合物与对氟苯甲醛及其衍生物在以二甲基亚砜和水等比例混合液作溶剂，碳酸钾溶液作催化剂的条件下发生取代反应得到含氮杂环取代的芳香醛中间体。
（2）当L为
、-CH2NHCH2-、-CH2NH(CH3)CH2-、 -CH2NH(CH2CH3)CH2、邻间对取代的乙酰基苯时，将步骤（1）得到的芳香芳醛中间体与相应的酮在乙醇和水作溶剂，质量分数为5%~20%%氢氧化钠作催化剂或者是在醋酸作溶剂，并饱和盐酸气体的条件下进行双羟醛缩合反应，得到如下产物：
X为-(CH2)n-、-CH2NHCH2-、 -CH2N(CH3)CH2-；
R1为H、OH、OCH3和C1-C6的烷基等；
R2为C3-C6环烷基、哌嗪、吗啉、哌啶或吡噁啉基等。
（3）当L为苯环或吡啶，将步骤（1）得到的芳香芳醛中间体与磷Ylide试剂进行Witting-Horner反应，得到如下产物：
X为C、N
R1为H、OH、OCH3和C1-C6的烷基等；
R2为C3-C6环烷基、哌嗪、吗啉、哌啶或吡噁啉基等。
上述步骤（1）-（3）中反应的产物通过柱层析或重结晶得到纯的目标化合物。
本发明同时公开和保护了该姜黄素类似物在制备抗阿尔茨海默病药物上的用途。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
（1）实验证明，本发明公开的姜黄素类似物对β-淀粉样蛋白的聚集有显著的抑制作用，具有发展成为抗阿尔茨海默病药物的前景；
（2）本发明的姜黄素类似物有很好的抗氧化作用和清除自由基的能力，并且对二价铁离子和铜离子均显示出螯合作用，具有制备为多靶点的抗阿尔茨海默病药物的发展潜力。
（3）本发明的姜黄素类似物，其制备方法简单，步骤少，原料价廉，对多个阿尔茨海默病的靶点均有显著作用，制备为抗阿尔茨海默病药物，具有很大的市场空间。
附图说明
图1为化合物A4与二价金属离子的作用的紫外曲线变化。
具体实施方式
实施例一：化合物A1的合成
室温条件下，将0.001 mol的4-(4-甲基哌嗪)苯甲醛与0.0005 mol丙酮在1 mL 95% 乙醇中溶解搅拌均匀，向其中缓慢滴入10% NaOH溶液约0.5 mL，室温搅拌约20分钟，析出大量浅黄色沉淀，抽滤，水洗，干燥，得黄色固体粉末，用乙醇重结晶得浅黄色粉末，即化合物A1，产率85%。
化合物A1
1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 7.60 (d, J = 15.8, 2H), 7.43 (t, J = 18.7, 4H), 6.84 (dd, J = 12.0, 8.8, 6H), 3.26 (d, J = 4.6, 8H), 2.44 (d, J = 59.9, 8H), 2.37 (s, 6H)；ESI-HRMS m/z: 431.2305 [M+H]+ .
实施例二：化合物A2的合成
方法同实施例一，所不同的是用环戊酮代替丙酮，得淡黄色固体A2，产率：68%。
化合物A2
1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 7.45 (t, J = 9.3, 8H), 6.87 (d, J = 8.8, 4H), 3.30 – 3.23 (m, 8H), 3.00 (s, 4H), 2.54 – 2.46 (m, 8H), 2.29 (s, 6H)；ESI-HRMS m/z: 457.2961 [M+H]+ .
实施例三：化合物A3的合成
方法同实施例一，所不同的是用环己酮代替丙酮，得淡黄色固体A3，产率：61%。
化合物A3
1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 7.67 (s, 2H), 7.36 (d, J = 8.7, 4H), 6.84 (d, J = 8.8, 4H), 3.28-3.18 (m, 8H), 2.85 (t, J = 5.3, 4H), 2.54-2.45 (m, 8H), 2.29 (s, 6H), 1.73 (dd, J = 11.9, 6.1, 2H). ESI-HRMS m/z: 471.3119
[M+H]+ .
实施例四：化合物A4的合成
在室温条件下，将0.0012 mol的盐酸哌啶酮溶解在8 mL的冰醋酸中，慢慢通入盐酸气体至饱和，再加入0.0025 mol的4-(4-甲基哌嗪)苯甲醛，室温下搅拌反应48小时，再用10% 氢氧化钠溶液调节PH至7，使析出大量浅黄色沉淀，抽滤，水洗，干燥，得黄色固体粉末，用乙醇重结晶得浅黄色粉末，即化合物A4，产率67%。
化合物A4
1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 7.67 (s, 2H), 7.27 (d, J = 8.8, 4H), 6.84 (d, J = 8.9, 4H), 4.09 (s, 4H), 3.27-3.19 (m, 8H), 2.53-2.48 (m, 8H), 2.29 (s, 6H); ESI-HRMS m/z: 472.3072 [M+H] +.
实施例五：化合物A5的合成
方法同实施例一，所不同的是用1-甲基哌啶酮代替丙酮，得淡黄色固体A5，产率：37%。
化合物A5
1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 7.68 (s, 2H), 7.27 (d, J = 8.8, 4H), 6.85 (d, J = 8.9, 4H), 3.72 (s, 4H), 3.30-3.21 (m, 8H), 2.57-2.47 (m, 8H), 2.42 (s, 3H), 2.30 (s, 6H); ESI-HRMS m/z: 486.3225 [M+H] +.
实施例六：化合物A7的合成
将0.0025 mol的1,3-双苄溴溶解于0.005 mol的亚磷酸三乙酯中，120 ℃下回流反应2小时，反应完成后，冷却至室温，用50 mL四氢呋喃稀释后，在冰水浴中加入0.005 mol的叔丁醇钾，搅拌20分钟后加入4-(4-甲基哌嗪)苯甲醛，室温下搅拌反应30分钟，再加入冷水，用乙酸乙酯萃取两次，合并有机层，依次用饱和碳酸氢钠、浓盐水和纯水洗涤后，用无水硫酸镁干燥，浓缩得到淡黄色粉末，再用柱层析得到米黄色固体，即A7，产率16%。
化合物A7
1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 7.51 (s, 1H), 7.37 (d, J = 8.7, 4H), 7.30- 7.20 (m, 3H), 7.01 (d, J = 16.3, 2H), 6.90 (d, J = 16.3, 2H), 6.85 (d, J = 8.8, 4H), 3.29 -3.20 (m, 8H), 2.62-2.54 (m, 8H), 2.34 (s, 6H); ESI-HRMS m/z: 479.3183 [M+H] +.
实施例七：化合物A8的合成
方法同实施例六，所不同的是用2,6双溴甲基吡啶代替1,3-双苄溴，得淡黄色固体A8，产率：9%。
化合物A8
1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 7.64 -7.55 (m, 3H), 7.52 (d, J = 8.7, 4H), 7.20 (d, J = 7.8, 2H), 7.06 (d, J = 16.1, 2H), 6.92 (d, J = 8.8, 4H), 3.34-3.26 (m, 8H), 2.64-2.57 (m, 8H), 2.37 (s, 6H); ESI-HRMS m/z: 480.3121 [M+H] +.
实施例八：化合物A9的合成
方法同实施例一，所不同的是用1,3二乙酰基苯代替丙酮，得深黄色固体A9，产率：57%。
化合物A9
1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 8.62-8.46 (m, 1H), 8.10 (ddd, J = 15.6, 7.7, 1.7, 2H), 7.73 (t, J = 12.8, 2H), 7.61-7.44 (m, 5H), 7.35 (d, J = 15.5, 2H), 6.85 (t, J = 11.4, 4H), 3.35-3.25 (m, 8H), 2.58-2.46 (m, 8H), 2.29 (s, 6H)；ESI-HRMS m/z: 535.3068 [M+H] +.
实施例九：化合物A10的合成
方法同实施例一，所不同的是用1,4二乙酰基苯代替丙酮，得深红色固体A10，产率：69%。
化合物A10
1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 8.01 (s, 4H), 7.72 (d, J = 15.6, 2H), 7.50 (d, J = 8.8, 4H), 7.30 (d, J = 15.6, 2H), 6.84 (d, J = 8.9, 4H), 3.34-3.24 (m, 8H), 2.59 -2.47 (m, 8H), 2.31 (s, 6H)；ESI-HRMS m/z: 535.3071 [M+H] +.
实施例十：化合物B4的合成
方法同实施例四，所不同的是用4-哌啶苯甲醛代替4-(4-甲基哌嗪)苯甲醛，得深红色固体B4，产率：32%。
化合物B4
1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 7.67 (s, 2H), 7.25 (d, J = 8.8, 4H), 6.83 (d, J = 8.8, 4H), 4.10 (s, 4H), 3.26-3.17 (m, 8H), 1.69-1.50 (m, 12H)； ESI-HRMS m/z: 442.2864 [M+H] +.
实施例十一：化合物A2M的合成
将0.002 mol的4-氟-3甲氧基苯甲醛溶解于2 mL等体积混合的二甲基亚砜和水混合液中，加入0.27克碳酸钾，100 ℃下回流反应3小时，冷却至室温后，加入10 mL纯水，用氯仿萃取三次，合并有机层，用无水硫酸钠干燥，浓缩得到中间体3-甲氧基-4-(4-甲基哌嗪)苯甲醛。然后再根据实施例一的方法，将3-甲氧基-4-(4-甲基哌嗪)苯甲醛与环戊酮溶解在95% 乙醇中，滴加10% 氢氧化钠，室温下搅拌30分钟后，过滤得红色固体，通过柱层析得到红色粉末，即A2M，产率31%。
化合物A2M
1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 7.47 (s, 2H), 7.17 (d, J = 1.6, 1H), 7.15 (d, J = 1.6, 1H), 7.03 (d, J = 1.6, 2H), 6.90 (d, J = 8.3, 2H), 3.85 (s, 6H), 3.13 (s, 8H), 3.04 (s, 4H), 2.57 (s, 8H), 2.30 (s, 6H). ESI-HRMS m/z: 517.3172 [M+H] +.
实施例十二：化合物A4M的合成
方法同实施例十一，所不同的是用哌啶酮代替环戊酮，得深红色固体A4M，产率：26%。
化合物A4M
1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 7.68 (s, 2H), 6.90 (ddd, J = 20.7, 10.3, 1.5, 6H), 4.12 (s, 4H), 3.82 (s, 6H), 3.11 (s, 8H), 2.57 (s, 8H), 2.30 (s, 6H). ESI-HRMS m/z: 532.3280 [M+H] +.
实施例十三：化合物C4的合成
方法同实施例四，所不同的是用4-（4-甲酰苯基）吗啉代替4-(4-甲基哌嗪)苯甲醛，得淡黄色固体C4，产率：15%。
化合物C4
1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 7.68 (s, 2H), 7.28 (d, J = 8.8, 4H), 6.84 (d, J = 8.9, 4H), 4.10 (d, J = 1.6, 4H), 3.85-3.75 (m, 8H), 3.25-3.12 (m, 8H). ESI-HRMS m/z: 446.2439 [M+H] +.
实施例十四: 本专利所述姜黄素类似物对β-淀粉样蛋白聚集的抑制作用
本实例选择β-淀粉样蛋白1-40（含40个氨基酸的多肽）和β-淀粉样蛋白1-42（含42个氨基酸的多肽）作为试验对象，对实施例1-13制备得到的姜黄素类似物进行抑制β-淀粉样蛋白聚集作用的试验。采用硫磺素T荧光法进行β-淀粉样蛋白聚集抑制率的测定：20 μmol /L β-淀粉样蛋白1-42和50 μmol/L β-淀粉样蛋白1-40中加入10μmol /L的姜黄素类似物，作用48小时后，测定其荧光值，分别计算其对β-淀粉样蛋白1-40（Aβ1-40：含40个氨基酸的多肽）和β-淀粉样蛋白1-42（Aβ1-42：含42个氨基酸的多肽）的抑制率，结果如表1所示。
表1.姜黄素类似物对β-淀粉样蛋白的抑制作用（10 μmol /L抑制率 %）
| 化合物 | 实施例一 | 实施例二 | 实施例三 | 实施例四 | 实施例五 | 实施例六 | 实施例七 | 实施例八 |
| Aβ1-40 | 49.48 | 84.45 | 65.92 | 91.94 | 66.03 | 26.86 | 22.85 | 50.72 |
| Aβ1-42 | 56.82 | 61.85 | 57.21 | 77.26 | 53.10 | 33.43 | 23.09 | 19.24 |
| 化合物 | 实施例九 | 实施例十 | 实施例十二 | 实施例十三 | ||||
| Aβ1-40 | 25.34 | 25.34 | 61.63 | 70.30 | ||||
| Aβ1-42 | 26.78 | 50.30 | 68.97 | 85.32 |
实施例十五: 本专利所述姜黄素类似物的抗氧化能力和清除自由基的能力。
选择部分具有代表性的化合物进行抗氧化能力指数[oxygen radical absorbance capacity (ORAC)]的测定，。该方法以偶氮类化合物AAPH作为过氧自由基来源。荧光素钠为荧光指示剂，维生素E水溶性类似物Trolox为定量标准，使用荧光微孔板分析仪进行分析。结果如表2所示，几乎所有测定的化合物的抗氧化能力都比阳性对照Trolox要好（ORAC>1）。
表2.姜黄素类似物的抗氧化能力指数的测定（ORAC值）
| 化合物 | 实施例一 | 实施例二 | 实施例三 | 实施例四 | 实施例五 | 实施例六 | 实施例七 | 实施例八 |
| ORAC | 3.19 | 1.71 | 2.63 | 5.84 | 4.70 | 1.24 | 1.10 | 1.30 |
| 化合物 | 实施例九 | 实施例十 | ||||||
| ORAC | 1.07 | 2.40 |
实施例十六: 本专利所述姜黄素类似物对二价金属离子的螯合作用。
权利要求1所述的化合物中含有羰基的姜黄素类似物，由于羰基存在，对二价金属离子具有螯合作用，选择具有代表性的化合物如A4，考查它对铁离子和铜离子的螯合作用，采用紫外可见光光谱方法进行测定。
用乙醇溶解并配制40 μmol的化合物，加入等摩尔等体积的金属离子乙醇溶液，作用24小时后，测定其在200-600 nm下的吸收曲线，结果如图1所示，加入铁离子或铜离子后，化合物的吸收曲线发生了红移，标致出金属螯合物的生成。
Claims (10)
1.一种姜黄素类似物，其特征在于结构式如下所示：
其中R1为H、OH、OCH3或C1-C6的烷基；R2为C3-C6环烷基、哌嗪、吗啉、哌啶或吡噁啉基，L为
、
、
或
。
2.一种如权利要求1所述的姜黄素类似物的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）将含哌嗪、吗啉或哌啶基的氮杂环化合物与
进行取代反应得到
其中R1为H、OH、OCH3或C1-C6的烷基；R2为哌嗪、吗啉或哌啶基；
（2）当L为
、
时，将
与1,3-二乙酰基苯或1,4-二乙酰基苯分别反应，得到如权利要求1所述的姜黄素类似物；
（3）当L为
或
时，将
与磷Ylide试剂进行Witting-Horner反应，得到如权利要求1所述的姜黄素类似物。
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于步骤（1）所述的含氮杂环与
的取代反应是采用二甲基亚砜与水混合溶剂，其中二甲基亚砜与水体积比例为1：2~5：1，催化剂为碳酸钾，其在反应体系中的质量浓度为20%~60%；R1为H、OH、OCH3或C1-C6的烷基。
4.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于步骤（2）所述反应为羟醛加成-缩合串联反应，其中缩合反应的催化剂为酸或碱；其中使用碱作催化剂时，在体积比50~95%的乙醇溶液中滴加质量比5%~20%氢氧化钠溶液；使用酸作催化反应时，在无水醋酸中通入HCl气体。
5.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于步骤（3）所述反应中醛与Ylide试剂的摩尔比例为2~5：1，室温搅拌16-24小时。
6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于所述Ylide试剂为亚磷酸三乙脂和溴甲基取代的芳香化合物反应制成，其中溴甲基取代的芳香化合物与亚磷酸三乙脂的摩尔比例为2~6：1，催化剂为强碱，并于120℃回流2~6小时。
7.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于获得的姜黄素类似物是经过柱层析或者重结晶得到纯品。
8.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于所述强碱为醇钠或醇钾。
9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于所述醇钠或醇钾为乙醇钠、乙醇钾、叔丁醇钾、叔丁醇钠。
10.如权利要求1所述的姜黄素类似物在制备抗阿尔茨海默病药物中的用途。
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