CN104672191A - 胡枝子酚e1类化合物及制备方法和应用 - Google Patents

胡枝子酚e1类化合物及制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种胡枝子酚E1类化合物及制备方法和应用,具体是胡枝子酚E1类化合物的制备及其在抗肿瘤药物和治疗糖尿病药物中的应用。本发明首次合成出胡枝子酚E1及其衍生物,并对所合成的化合物针对人白血病细胞(K562)、人结肠癌细胞(HT-29)、人胃癌细胞(MGC-803)进行了抗肿瘤活性测试,结果表明这类化合物的IC50<100μM;同时进行了α-葡萄糖苷酶抑制活性测试,结果表明胡枝子酚E1的IC50<10μM。本发明提供的化合物原料易得,制备方法简单,在治疗肿瘤药物和治疗糖尿病药物中的有着良好的应用前景。

Description

胡枝子酚E1类化合物及制备方法和应用
技术领域
本发明属于新化合物制备方法及药物领域,尤其是胡枝子酚E1类衍生物的制备治疗肿瘤药物和治疗糖尿病药物中的应用。
技术背景
胡枝子酚E1又名8-香叶基异黄酮,主要存在于天然豆科植物同裂胡枝子的根茎中。研究表明,胡枝子酚E1具有抗氧化活性和抑制BACE1活性。在已知文献报道中,具有香叶基的黄酮类化合物的生物活性有明显提高,如抗肿瘤、抗氧化、抗炎等生物活性。本发明首次合成了胡枝子酚E1及其衍生物对该类化合物的生物活性的进一步研究提供一定的帮助。
发明内容
本发明的目的在于提供一种胡枝子酚E1类化合物及制备方法和应用,胡枝子酚E1类化合物在治疗肿瘤药物和治疗糖尿病药物中的应用。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
胡枝子酚E1类化合物,结构通式如下:
其中R1、R2、R3为氢、甲基。
所述的胡枝子酚E1类化合物的制备及其在抗肿瘤药物和治疗糖尿病药物中的应用,其特征在于:所述的R1为氢、R2为氢、R3为氢,即胡枝子酚E1
而且R1为甲基、R2为甲基、R3为甲基,即三甲基胡枝子酚E1
而且R1为氢、R2为甲基、R3为甲基,即7,4’-二甲基胡枝子酚E1
胡枝子酚E1类衍生物的制备,合成路线如下:
其中R1、R2、R3为氢、甲基。
本发明首次合成出胡枝子酚E1及其衍生物,并进行了体外细胞抗肿瘤活性的测定,所测定的3种肿瘤细胞分别为人白血病细胞(K562)、人结肠癌细胞(HT-29)和人胃癌细胞(MGC-803),结果显示这类衍生物具有较好的抗肿瘤生物活性(IC50<100μM);进行了体外α-葡萄糖苷酶抑制活性测试,结果表明:胡枝子酚E1具有较好的α-葡萄糖苷酶抑制活性(IC50<10μM)。本发明具有操作简单、反应条件温和、合成工艺和纯化方法简单、收率高、测定方法简单等优点,并且对肿瘤细胞和α-葡萄糖苷酶有很好的抑制作用,可应用于制备抗肿瘤和治疗糖尿病药物。
附图说明
图1为胡枝子酚E1核磁共振氢谱。
图2为三甲基胡枝子酚E1核磁共振氢谱。
图3为7,4’-二甲基胡枝子酚E1核磁共振氢谱。
图4降糖活性动物实验测试血糖值。
具体的实施方式
为了理解本发明,下面结合实施例对本发明作进一步说明:下述实施例是说明性的,不是限定性的,不能以下述实施例来限定本发明的保护范围。
下面通过实施例具体说明制备方法。
第一部分:胡枝子酚E1类化合物的制备
1、制备3-((4’-甲氧甲氧基)苯基)-5,7-二甲氧甲氧基-4H-苯丙吡喃-4-酮
将金雀异黄素(2.0g,7.40mmol)溶于无水N,N-二甲基甲酰胺(DMF,20mL)中,在0℃条件下先分批加入60%NaH(0.8g,33.30mmol),再缓慢滴加氯甲基甲醚(2.68g,33.30mmol),反应体系用氩气保护。继续低温反应1h后,升至室温反应,经TLC检测反应完全后,将反应液缓慢倒入冰水(100mL)中淬灭。用二氯甲烷萃取(50mL×3),合并有机相,有机相用饱和氯化钠溶液洗涤,再用无水硫酸钠干燥,蒸干,硅胶柱层析纯化(石油醚:乙酸乙酯=15:1,v/v),得3-((4’-甲氧甲氧基)苯基)-5,7-二甲氧甲氧基-4H-苯丙吡喃-4-酮2.2g,白色固体,收率87%。
化合物结构确证数据为:1H NMR(400MHz,CDCl3):δ3.48(s,3H),3.51(s,3H),3.54(s,3H),5.19(s,2H),5.24(s,2H),5.31(s,2H),6.74(s,1H),6.75(s,1H),7.07(d,J=8.8Hz,2H),7.46(d,J=8.8Hz,2H),7.78(s,1H);13C NMR(100MHz,CDCl3):δ55.9,56.4,56.6,94.3,94.4,95.5,97.0,102.0,111.3,116.0,125.4,125.8,130.4,150.3,157.1,158.6,159.4,161.1,175.2;LRMS(ESI)m/z:403.1[M+H]+
2、制备3-((4’-甲氧甲氧基)苯基)-5,7-二甲氧甲氧基-8-溴-4H-苯丙吡喃-4-酮
将步骤1中获得的3-((4’-甲氧甲氧基)苯基)-5,7-二甲氧甲氧基-4H-苯丙吡喃-4-酮(2.0g,5.86mmol)溶于二氯甲烷(20mL)中,在搅拌下加入N-溴代丁二酰亚胺(1.15g,6.45mmol),室温反应2h。经TLC检测反应完全后,将反应液缓慢倒入冰水(100mL)中搅拌,有白色固体析出,抽滤,得3-((4’-甲氧甲氧基)苯基)-5,7-二甲氧甲氧基-8-溴-4H-苯丙吡喃-4-酮2.3g,白色固体,产率为93%。
化合物结构确证数据为:1H NMR(400MHz,CDCl3):δ3.48(s,3H),3.54(s,3H),3.55(s,3H),5.20(s,2H),5.32(s,2H),5.35(s,2H),6.99(s,1H),7.08(d,J=8.8Hz,2H),7.46(d,J=8.4Hz,2H),7.90(s,1H);13C NMR(100MHz,CDCl3):δ55.9,56.7,56.8,93.5,94.3,95.1,95.9,100.4,112.2,116.1,124.9,125.8,130.4,150.4,155.3,157.3,157.9,158.0,175.0;LRMS(ESI)m/z:481.3[M+H]+
3、制备3-((4’-甲氧甲氧基)苯基)-5,7-二甲氧甲氧基-8-香叶基-4H-苯丙吡喃-4-酮
将步骤2获得的3-((4’-甲氧甲氧基)苯基)-5,7-二甲氧甲氧基-8-溴-4H-苯丙吡喃-4-酮(240mg,0.50mmol)溶于无水DMF(2mL)中,再分别加入香叶基硼酸脂(198mg,0.75mmol),无水碳酸铯(227mg,0.70mmol),催化剂[1,1’-双(二苯基膦基)二茂铁]二氯化钯(18.2mg,0.025mmol),反应体系用氩气保护。90℃条件下反应8h,经TLC检测反应完全后,加入乙酸乙酯(20mL)稀释,再用水(10mL)洗三次。有机相用饱和氯化钠溶液洗涤,再用无水硫酸钠干燥,蒸干,硅胶柱层析纯化(石油醚:乙酸乙酯=10:1,v/v),得3-((4’-甲氧甲氧基)苯基)-5,7-二甲氧甲氧基-8-香叶基-4H-苯丙吡喃-4-酮190mg,黄色油状物,产率71%。
化合物结构确证数据为:1H NMR(400MHz,CDCl3):δ1.56(s,3H),1.63(s,3H),1.81(s,3H),1.97(t,J=8.0Hz,2H),2.03-2.08(m,J=14.8Hz,2H),3.48(s,3H),3.50(s,3H),3.51(s,2H),3.54(s,3H),5.05(t,J=8.8Hz,1H),5.19(m,3H),5.28(s,2H),5.29(s,2H),6.90(s,1H),7.07(d,J=8.4Hz,2H),7.47(d,J=8.4Hz,2H),7.85(s,1H);13C NMR(100MHz,CDCl3):δ16.1,17.6,21.9,25.6,26.6,39.7,55.9,56.3,56.6,94.3,96.2,100.5,111.4,112.6112.7,116.0,121.6,124.1,125.2,125.6,130.3,131.3,135.6,150.5,156.4,156.5,157.0,158.3,175.7;LRMS(ESI)m/z:539.1[M+H]+
4、制备胡枝子酚E1
将步骤3获得的3-((4’-甲氧甲氧基)苯基)-5,7-二甲氧甲氧基-8-香叶基-4H-苯丙吡喃-4-酮(100mg,0.1mmol)溶于甲醇(5mL)和四氢呋喃(1mL)中,在0℃条件下滴加2M盐酸溶液(2mL),继续低温反应1h后,升温至60℃回流反应。用TLC检测反应完全后,加入乙酸乙酯(20mL)稀释,再用水(10mL)洗三次,有机相用饱和氯化钠溶液洗涤,再用无水硫酸钠干燥,蒸干,硅胶柱层析纯化(石油醚:乙酸乙酯=10:1,v/v),得胡枝子酚E161mg,黄色固体,产率81%。
化合物结构确证数据为:1H NMR(400MHz,MeOD):δ1.52(s,3H),1.57(s,3H),1.79(s,3H),1.97(t,J=7.2Hz,2H),2.05(m,J=7.6Hz,2H),3.41(d,J=7.2Hz,2H),5.01(t,J=6.8Hz,1H),5.20(t,J=6.8Hz,1H),6.27(s,1H),6.84(d,J=8.8Hz,2H),7.37(d,J=8.4Hz,2H),8.12(s,1H);13C NMR(100MHz,MeOD):δ14.8,16.2,20.7,24.4,26.1,39.3,98.1,104.8,106.5,114.8,122.0,122.1,122.9,123.9,130.0,130.6,134.5,153.4,155.4,157.3,160.0,161.8,181.2;LRMS(ESI)m/z:407.1[M+H]+。
5、制备三甲基胡枝子酚E1
将步骤4获得的胡枝子酚E1(20mg,0.05mmol)溶于DMF(1mL)中,在搅拌下分别加入碳酸钾(21.8mg,0.15mmol)和碘甲烷(22.4mg,0.15mmol),反应体系用氩气保护。室温条件下反应1h,经TLC检测反应完全后,将反应液倒入冰水(10mL)中淬灭,用二氯甲烷萃取(5mL×3),合并有机相,有机相用饱和氯化钠溶液洗涤,再用无水硫酸钠干燥,蒸干,硅胶柱层析纯化(石油醚:乙酸乙酯=15:1,v/v),得三甲基胡枝子酚E120mg,白色固体,收率91%。
化合物结构确证数据为:1H NMR(400MHz,CDCl3):δ1.56(s,3H),1.62(s,3H),1.79(s,3H),1.97(t,J=8.8Hz,2H),2.14(m,2H),3.45(d,J=7.2Hz,2H),3.82(s,3H),3.94(s,3H),3.96(s,3H),5.05(t,J=6.8Hz,1H),5.17(t,J=6.8Hz,1H),6.42(s,1H),6.93(d,J=8.8Hz,2H),7.49(d,J=8.8Hz,2H),7.82(s,1H);13C NMR(100MHz,CDCl3):δ16.1,17.6,21.6,25.6,26.6,19.7,55.3,55.8,56.4,91.9,109.6,109.9,113.6,121.8,124.2,124.5,125.1,130.3,131.3,135.4,150.2,156.5,159.3,159.8,160.8,176.0;HRMS(ESI)m/z:Calcd.for C28H32O5[M+H]+449.2323.Found 449.2323
6、制备7,4’-二甲基胡枝子酚E1
将步骤4获得的胡枝子酚E1(20mg,0.05mmol)溶于DMF(1mL)中,在搅拌下分别加入碳酸钾(13.6mg,0.1mmol)和碘甲烷(13.9mg,0.1mmol),反应体系用氩气保护。室温条件下反应1h,经TLC检测反应完全后,将反应液倒入冰水(10mL)中淬灭,用二氯甲烷萃取(5mL×3),合并有机相,有机相用饱和氯化钠溶液洗涤,再用无水硫酸钠干燥,蒸干,硅胶柱层析纯化(石油醚:乙酸乙酯=15:1,v/v),得三甲基胡枝子酚E119mg,白色固体,收率89%。
化合物结构确证数据为:1H NMR(400MHz,CDCl3):δ1.57(s,3H),1.63(s,3H),1.79(s,3H),1.97(t,J=7.2Hz,2H),2.06(m,2H),3.42(d,J=6.8Hz,2H),3.84(s,3H),3.90(s,3H),5.05(t,J=7.2Hz,1H),5.16(t,J=6.2Hz,1H),6.42(s,1H),6.98(d,J=8.0Hz,2H),7.47(d,J=8.0Hz,2H),7.92(s,1H),12.94(s,1H);13C NMR(100MHz,CDCl3):δ16.0,17.6,21.3,25.6,26.6,39.7,55.3,56.0,95.2,105.7,107.9,114.1,121.8,123.0,123.1,124.2,130.1,131.3,135.5,152.8,154.6,159.7,161.0,162.9,181.3;LRMS(ESI)m/z:435.2[M+H]+
第二部分:MTT法细胞增殖抑制活性筛选
一、本发明抗肿瘤活性测定所用3肿瘤细胞:人白血病细胞(K562)、人结肠癌细胞(HT-29)和人胃癌细胞(MGC-803)。
1、抗肿瘤活性测定的具体步骤:
溶液的配制:
PRMI1640培养液的配制:购买HyClone PRMI1640培养基,每瓶500mL,加入10%的胎牛血清和1%的青链霉素溶液,即每瓶培养基加入50mL的胎牛血清和5mL的青链霉素,培养基的配置在超净工作台中进行,后放置冰箱4℃保存。
DMEM/F-12培养液的配制:购买HyClone DMEM/F-12培养基,每瓶500mL,加入10%的胎牛血清和1%的青链霉素溶液,即每瓶培养基加入50mL的胎牛血清和5mL的青链霉素,培养基的配置在超净工作台中进行,后放置冰箱4℃保存。
PBS缓冲液的配制:在1000mL锥形瓶中,称取氯化钠8g,氯化钾0.2g,十二水合磷酸氢二钠2.9g,磷酸二氢钾0.2g,加入800mL纯净水充分搅拌溶解后定容至1000mL,高压灭菌后放置冰箱4℃保存。
MTT溶液的配制:称取MTT干粉0.5g,溶于100mL PBS缓冲液中,用0.22μM滤膜过滤除菌后,放置冰箱-12℃保存。
2、利用利用人白血病细胞K562活性测试
K562细胞使用的培养液为含1%的青霉素-链霉素溶液,10%的胎牛血清的PRMI1640细胞培养液,培养条件为37℃、含5%CO2的恒温培养箱。具体步骤:
(1)用血球计数板对细胞进行计数后,用RPMI培养液将其稀释至5x104个/mL;
(2)在96孔板的每个孔里加入100μL细胞悬液,培养箱37℃温育2h;
(3)将所要测试化合物稀释至5种浓度:2mM,0.2mM,20μM,2μM,0.2μM,按照浓度依次加药0.5μL/孔,培养箱37℃温育48h;
(4)加入浓度为5mg/mL的MTT,培养箱37℃温育4小时;
(5)加异丙醇与盐酸裂解液,酶标仪测570nm和630nm下的OD值;
(6)处理数据,根据OD值计算IC50值。
3、利用利用人结肠癌细胞HT-29活性测试
HT-29细胞使用的培养液为含1%的青霉素-链霉素溶液,10%的胎牛血清的DMEM/F-12细胞培养液,培养条件为37℃、含5%CO2的恒温培养箱。具体步骤:
(1)用血球计数板对细胞进行计数后,用用DMEM/F-12培养液将其稀释至5x104个/mL;
(2)在96孔板的每个孔里加入100μL细胞悬液吹打混匀,培养箱37℃温育24h;
(3)将所要测试化合物稀释至5种浓度:2mM,0.2mM,20μM,2μM,0.2μM,按照浓度依次加药0.5μL/孔,培养箱37℃温育48h;
(4)加入浓度为5mg/mL的MTT,培养箱37℃温育4h;
(5)加DMSO将细胞溶解,酶标仪测490nm和630nm下的OD值;
(6)处理数据,根据OD值计算IC50值。
4、利用人胃癌细胞MGC-803活性测试
MGC-803细胞使用的培养液为含1%的青霉素-链霉素溶液,10%的胎牛血清的DMEM细胞培养液,培养条件为37℃、含5%CO2的恒温培养箱。具体步骤:
(1)用血球计数板对细胞进行计数后,用用DMEM low glucose培养液将其稀释至5x104个/mL;
(2)在96孔板的每个孔里加入100μL细胞悬液吹打混匀,培养箱37℃温育24h;
(3)将所要测试化合物稀释至5种浓度:2mM,0.2mM,20μM,2μM,0.2μM,按照浓度依次加药0.5μL/孔,培养箱37℃温育48h;
(4)加入浓度为5mg/mL的MTT,培养箱37℃温育4h;
(5)加DMSO将细胞溶解,酶标仪测490nm和630nm下的OD值;
(6)处理数据,根据OD值计算IC50值。
抗肿瘤活性测定实验结果见表1。
表1合成的胡枝子酚E1类化合物的体外细胞增殖抑制活性
注:IC50表示半数抑制浓度。
从表1可以看出合成的胡枝子酚E1类化合物的体外细胞增殖抑制活性比金雀异黄素有很大提高。胡枝子酚E1对人白血病细胞(K562)、人结肠癌细胞(HT-29)和人胃癌细胞(MGC-803)均有很好的生长抑制活性。
二、采用微孔板筛选模型,以对硝基苯基-α-D-吡喃葡萄糖为底物,测试化合物不同浓度梯度下的α-葡萄糖苷酶的抑制活性,并计算IC50值。实验分为空白组、不加抑制剂的对照组和待测样品组。临床使用的α-葡萄糖苷酶抑制剂阿卡波糖作为阳性对照药物。抑制剂和阿卡波糖溶于DMSO,DMSO在酶测试体系中含量为5%;缓冲液为磷酸盐缓冲液(pH=6.8,0.05M),对硝基苯基-α-D-吡喃葡萄糖溶于磷酸盐缓冲液。
(1)空白组:加缓冲液和不同浓度的抑制剂,总体积200μL。
(2)对照组:加缓冲液(180μL)和α-葡萄糖苷酶(0.04U,20μL),不加抑制剂。
(3)阳性对照组:加入缓冲液(150μL)、α-葡萄糖苷酶(0.04U,20μL),抑制剂阿卡波糖的DMSO溶液和底物对硝基苯基-α-D-吡喃葡萄糖(0.5M,30μL)的水溶液。
(4)待测样品组:加入缓冲液(140μL)、α-葡萄糖苷酶(0.04U,20μL),待测样品的DMSO溶液(10μL)和底物对硝基苯基-α-D-吡喃葡萄糖(0.5M,30μL),。
在96孔板中,依次加入上述的各种试剂,于37℃温敷5min,再加入底物对硝基苯基-α-D-吡喃葡萄糖,温敷30min,在酶标仪405nm波长处测定吸光度,根据下列公式计算该抑制剂对α-葡萄糖苷酶的抑制率,当抑制率为50%时,所得抑制剂的浓度,即为该抑制剂对底物的IC50值。实验结果见表2。
表2合成的胡枝子酚E1类化合物的α-葡萄糖苷酶抑制活性测试结果
注:IC50表示半数抑制浓度。
从表2可以看出只有胡枝子酚E1具有很好的α-葡萄糖苷酶抑制活性。甲基化的胡枝子酚E1类化合物没有α-葡萄糖苷酶抑制活性,说明羟基是活性必须基团。
三、降糖活性动物实验测试
1材料与仪器
实验小鼠
102只清洁级雄性小鼠,体重20-24g,由中国人民解放军军事医学科学院实验动物中心提供,每笼5只,隔日换一次垫料以保持笼内干净。实验室保持安静通风,室温22-24℃,湿度20-50%,光暗周期(12h/12h)。随意取72只小鼠给予高脂饲料(粗蛋白≥20%,粗脂肪≥4.0%,粗纤维≥5.0%,水分≤10.0%,灰分≤8.0%,钙1.0-1.8%,磷0.6-1.2%),其他空白组和急性毒性实验组给予普通食料,所用饲料为中国人民解放军军事医学科学院实验动物中心提供,饮用水为自来水。
试剂及仪器
安准型血糖仪及检测试纸条、SF-400C型天平、METTLERE ROLEDO实验室pH计、FA1204B电子天平、链脲佐菌素(STZ)、生理盐水0.9%、0.1mol/L柠檬酸缓冲液pH4.4。
2方法
(1)模型建立
取72只成年健康雄性ICR小鼠(20-24g),对给予高脂食料喂养第21天晚禁食过夜,第22天上午采尾血测定血糖,血糖值无>11.1mmol/L。随意取25只小鼠给予一次性腹腔注射STZ100mg/kg,另取取20只小鼠腹腔注射STZ 80mg/kg,隔48h后再次给予腹腔注射STZ 60mg/kg。剩余小鼠高脂食料继续喂养一周后,禁食6h给予一次性腹腔注STZ 100mg/kg。在七天后取尾血测血糖,以血糖>11.1mmol/L为糖尿病。
溶液的的配制
①柠檬酸-柠檬酸纳缓冲液:准确称取柠檬酸2.10g,用无菌去离子水配制成0.1mol/L的柠檬酸溶液100mL;准确称取柠檬酸钠2.94g,用无菌去离子水配制成0.1mol/L柠檬酸钠溶100mL,分别量取57.0mL柠檬酸溶液和43.0mL柠檬酸钠溶液,混匀,用pH计配成pH4.4的柠檬酸一柠檬酸纳缓冲液,现配现用。
②链脉佐菌素(STZ)溶液:将STZ粉末(-20℃保存)溶于柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液中,配制100mg/mL的STZ溶液,现配现用,冰浴、避光保存。
③化合物20悬浮液:分别准确称取制备的0.040g加入生理盐水至4.0mL溶解(给予小鼠100mg/kg剂量)。
④麦芽糖溶液:准确称取麦芽糖2.4g,加入生理盐水至8.0mL溶解。
⑤阿卡波糖溶液:准确称取阿卡波糖(拜糖平)22mg,加入生理盐水至4.0mL溶解。
糖耐量的测定
末次给药前禁食不禁水6h,测量血糖值,给药1h后按2g/kg的剂量灌服麦芽糖溶液,之后分别于10min、30min、60min、90min、120min尾尖采血,用血糖仪测定血糖。
血糖值见图4,胡枝子酚E1能够明显降低餐后血糖,并且血糖峰值由10min延迟至30min,降糖方式与阳性对照药阿卡波糖具有一定相似性,但降糖活性胡枝子酚E1比阿卡波糖强。

Claims (8)

1.一种胡枝子酚E1类化合物,其特征在于:具有以下结构通式:
其中R1、R2、R3选自氢或甲基。
2.根据权利要求1所述的胡枝子酚E1类化合物,其特征在于:所述的R1为氢、R2为氢、R3为氢,即胡枝子酚E1;或者R1为甲基、R2为甲基、R3为甲基,即三甲基胡枝子酚E1;或者R1为氢、R2为甲基、R3为甲基,即7,4’-二甲基胡枝子酚E1
3.根据权利要求1或2所述的胡枝子酚E1类化合物在制备治疗肿瘤药物中的应用。
4.根据权利要求3所述的应用,其特征在于所述肿瘤为人白血病、人结肠癌、人胃癌。
5.根据权利要求1或2所述的胡枝子酚E1类化合物在制备治疗糖尿病的药物中的应用。
6.根据权利要求5所述的应用,其特征在于:所述糖尿病为Ⅱ型糖尿病。
7.根据权利要求5或6所述的应用,其特征在于:所述糖尿病治疗靶点是α-葡萄糖苷酶。
8.根据权利要求1所述的胡枝子酚E1类化合物的制备方法,其特征在于:合成路线如下:
其中各取代基如权利要求1所定义。
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