CN112920014A

CN112920014A - 一种松香烷二萜和其衍生物的半合成方法、松香烷二萜衍生物和应用

Info

Publication number: CN112920014A
Application number: CN202110127979.9A
Authority: CN
Inventors: 侴桂新; 王永丽; 毛旭东; 杜婷婷
Original assignee: Shanghai University of Traditional Chinese Medicine
Current assignee: Shanghai University of Traditional Chinese Medicine
Priority date: 2021-01-29
Filing date: 2021-01-29
Publication date: 2021-06-08
Anticipated expiration: 2041-01-29
Also published as: CN112920014B

Abstract

本发明涉及一种松香烷二萜和其衍生物的半合成方法、松香烷二萜衍生物和应用。本发明以脱氢松香酸为原料，经脱羧、烯丙位氧化、硼氢化氧化、烷基化等六步反应得到松香烷二萜triptobenzene L，再分别选择乙酸酐和环丙甲酸与其分别进行乙酰化和缩合反应，分别生成nepetaefolin F和新的化合物19‑cyclopropanecarboxyl‑triptobenzene L。本发明提供的半合成方法操作简单、安全，为开展以上化合物的抗肿瘤机制实验，体内药理实验，药物代谢动力学实验提供了化合物基础，且合成的新化合物具备更加优异的抗肿瘤效果。

Description

一种松香烷二萜和其衍生物的半合成方法、松香烷二萜衍生物和应用

技术领域

本发明涉及化合物领域，具体地说，涉及一种松香烷二萜和其衍生物的半合成方法、松香烷二萜衍生物和应用。

背景技术

松香烷类化合物一直都是植物化学家、有机合成化学家们研究的热点之一，最早的研究可以追溯到约公元19世纪，人们从松香中得到一个酸性化合物—松香酸；1968年，日本化学家Fujita首次通过化学方法合成了松香烷类化合物。近年来，报道的松香烷类化合物的化学合成更是不计其数。

Triptobenzene L和nepetaefolin F二种二萜成分由本课题组从莸属植物单花莸Caryopteris nepetaefolia和金腺莸C.aureoglandulosa中分离得到，其中nepetaefolinF为新化合物，该化合物具有典型的松香烷型二萜碳骨架结构，C环氧化脱氢形成苯环，C-3位氧化出1个羟基，C-19位氧化成羟甲基，继而被乙酰化。生理活性方面研究表明，该分子对1个非小细胞肺癌PDX模型具有较好的抗肿瘤活性(IC₅₀为6.3μM)，强于阳性药紫杉醇。

但上述2种植物体中的triptobenzene L和nepetaefolin F含量极低，限制了对其生物学活性的深入研究，利用化学合成的方法对其进行制备是解决这一问题的可行途径，但是设计从简单底物出发的全合成路线，会耗费过多时间。本课题组尝试通过更便捷有效的半合成手段对其进行制备，并通过一系列的结构修饰以期获得活性更高的新结构，为课题组后续深入开展该分子及其衍生物的抗肿瘤机制实验，体内药理实验，药物代谢动力学实验提供化合物基础。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种松香烷二萜和其衍生物的半合成方法、松香烷二萜衍生物和应用。

第一方面，本发明提供了一种结构如式(1)所示的松香烷二萜的合成方法，所述松香烷二萜的结构式为：

所述松香烷二萜的合成方法包括以下步骤：

1)脱羧反应，以脱氢松香酸1-1为原料，加甲苯、吡啶，四乙酸铅，100-140℃油浴加热回流1-3小时，得2-1—2-3三个产物；

2)烯丙位氧化，将上述2-1—2-3三个产物，加二氧化硒和叔丁基，过氧化氢条件下反应，其中2-2转化为仲醇产物3-1；

3)将3-1用苄基对仲醇羟基进行保护，得4-1，随后进行硼氢化氧化得伯醇产物5-1，伯羟基进一步DMP氧化，得烷基化产物6-1；

4)将6-1用叔丁醇钾作碱，碘甲烷作为亲电试剂进行烷基化反应，得产物7-1；

5)采用Luche还原醛基化合物7-1，得化合物8-1；

6)将硼烷二甲硫醚与三氟甲磺酸反应制备硼烷试剂，随后加入底物8-1，反应24小时后，再标准氧化处理后即可得到目标化合物松香烷二萜；

各化合物结构式如下：

第二方面，本发明提供了一种结构如式(2)所示的松香烷二萜衍生物的合成方法，所述松香烷二萜衍生物的结构式为：

所述松香烷二萜衍生物的合成方法是首先按照式(1)松香烷二萜的合成方法合成式(1)松香烷二萜，再将式(1)松香烷二萜进行乙酰化反应，得到目标化合物式(2)松香烷二萜衍生物。

第三方面，本发明提供了一种结构如式(3)所示的松香烷二萜衍生物的合成方法，所述松香烷二萜衍生物的结构式为：

所述松香烷二萜衍生物的合成方法是首先按照式(1)松香烷二萜的合成方法合成式(1)松香烷二萜，再将丙酸与式(1)松香烷二萜进行缩合反应，再经过硅胶柱层析，分离纯化得到目标化合物式(3)松香烷二萜衍生物。

第四方面，本发明提供了一种松香烷二萜衍生物或其药学上可接受的盐，所述松香烷二萜衍生物的结构式为：

作为本发明的一种实施方式，所述药学上可接受的盐为无机酸盐或有机酸盐。

作为一种具体实施例，所述无机酸盐为盐酸盐、硫酸盐、磷酸盐、二磷酸盐、氢溴酸盐或硝酸盐；所述有机酸盐为乙酸盐、马来酸盐、富马酸盐、酒石酸盐、琥珀酸盐、乳酸盐、对甲苯磺酸盐、水杨酸盐或草酸盐。

第五方面，本发明提供了式(3)松香烷二萜衍生物或其药学上可接受的盐在制备抗肿瘤药物中的应用。

作为本发明的一种实施方式，所述肿瘤选自胃癌、肝癌、肺癌、结肠癌、胰腺癌、乳腺癌、子宫颈癌、鼻咽癌、淋巴瘤、卵巢癌、膀胱癌、前列腺癌、胶质瘤、黑色素瘤和头颈部肿瘤。

第六方面，本发明提供了一种药物组合物，所述药物组合物包含式(3)松香烷二萜衍生物或其药学上可接受的盐，以及药学上可接受的载体。

作为本发明的一种实施方式，所述药学上可接受的载体选自稀释剂、防腐剂、填充剂、流动调控剂、促渗透剂、崩解剂、润湿剂、乳化剂、悬浮剂、增甜剂、抗细菌剂、抗真菌剂、润滑剂和分散剂。

本发明优点在于：

1、提供了结构如式(1)的化合物松香烷二萜triptobenzene L[(3β)-Abieta-8(14),9(11),12-trien-3,19-diol)]的半合成方法，以脱氢松香酸为原料，经脱羧、烯丙位氧化、硼氢化氧化、烷基化等六步反应得到，该方法操作简单、安全，为研究该化合物的生物学活性提供了便利。

2、基于式(1)化合物与乙酸酐的乙酰化反应，制备得到结构如式(2)的化合物nepetaefolin F(19-acetyl-triptobenzene L)，该方法操作简单、安全，为研究该化合物的生物学活性提供了便利。

3、基于式(1)化合物与环丙甲酸的缩合反应，合成了结构如式(3)的化合物19-cyclopropanecarboxyl-triptobenzene L，并证实该化合物具有更强的抗肿瘤活性，且显著强于本课题组合成的其他衍生物。

附图说明

图1：化合物1的合成路线图。

图2：化合物2的合成路线图。

图3：化合物3的合成路线图。

图4：化合物1、2、3对MGC803细胞活力的影响。

具体实施方式

下面结合附图对本发明提供的具体实施方式作详细说明。

实施例1

本实施例1的松香烷二萜的结构式如下：

该松香烷二萜的半合成方法包括以下步骤：

1)将原料脱氢松香酸1-1(25g，83mmol)倒入到茄形瓶中，加入磁子和溶剂甲苯125ml，再依次加入超干吡啶15ml，四乙酸铅(74g，207.5mmol)，120℃油浴加热回流2小时后，原料转化完全，用硅藻土过滤反应体系，得到棕色澄清溶液，40℃下油泵旋干甲苯。而后进行硅胶柱层析，PE即可洗脱下产物，三个产物无法分离，核磁氢谱表明该反应得到三者比例约为3:3:2。浓缩后为无色油状物2-1—2-3(21.4g)，产率66％。

2)将上述三种混合物2-1—2-3在二氧化硒和叔丁基过氧化氢条件下，顺利地发生烯丙位氧化，可得到仲醇化合物3-1，产率64％。

3)从3-1开始，利用苄基对仲醇羟基进行保护，在不加相转移催化剂的条件下，反应时间较长，加入四丁基碘化铵后可以显著缩短反应时间拿到产物4-1。随后利用硼试剂对末端双键进行硼氢化氧化可得伯醇产物5-1，伯羟基进一步DMP氧化后即可得到烷基化底物6-1。

4)用叔丁醇钾作碱，碘甲烷作为亲电试剂进行烷基化反应，得产物7-1。

5)采用Luche还原醛基化合物7-1，得化合物8-1。

6)取一干燥茄形瓶，加入磁子，抽换氩气3次。放入-78℃冷浴中，依次加入BH₃·DMS(5.7ml，56.3mmol)，TfOH(5.1ml，56.3mmol)，搅拌35min。底物8-1(1.6g，5.63mmol)抽换氩气3次，溶于新蒸无水二氯甲烷(110ml)，加入到上述硼烷体系中，升至室温反应，而后升至-20℃反应24小时。次日，取样点板，TLC显示原料无剩余。将反应体系置于冰浴中降温，依次缓慢加入NaOH(aq.,2M,8.4ml)，H₂O₂(30％in water，2ml)，加入完毕后，移至室温反应2小时。加入饱和Na₂S₂O₃水溶液淬灭，静置分层，放出有机相。二氯甲烷(4×50mL)萃取水相，合并有机相后水洗，无水硫酸钠干燥，过滤浓缩，快速柱层析纯化(PE/EA＝3:1)，得到白色固体，其结构式如1(triptobenzene L)(681mg)，产率40％。

Triptobenzene L(结构式1)的理化常数和碳氢数据：

白色固体，[α]25D+25.5(c 1.0,CH₂Cl₂)；¹H NMR(400MHz,CDCl₃)δ7.15(d,J＝8.2Hz,1H),6.99(dd,J＝8.2,2.1Hz,1H),6.89(d,J＝2.0Hz,1H),4.33(d,J＝11.2Hz,1H),3.51(dd,J＝11.8,4.6Hz,1H),3.43(d,J＝11.2Hz,1H),2.98–2.78(overlapped,4H),2.34(dt,J＝13.3,3.5Hz,1H),2.07–1.86(m,3H),1.72–1.59(m,1H),1.54(td,J＝13.5,3.8Hz,1H),1.45(dd,J＝12.5,1.9Hz,1H),1.31(s,3H),1.22(d,J＝6.9Hz,6H),1.16(s,3H)；¹³CNMR(101MHz,CDCl₃)δ146.3,146.0,134.5,126.9,124.6,124.2,80.7,64.3,50.8,42.9,37.2,36.9,33.6,31.2,28.6,26.1,24.1,24.1,22.7,19.1；HRMS(ESI)calcd.for C₂₀H₃₀O₂Na[M+Na]⁺:325.2143,found:325.2144。

实施例2

本实施例2的松香烷二萜衍生物的结构式如下：

取一干燥茄形瓶，加入底物1(40mg，0.133mmol)，抽换氩气3次。氩气保护下，将上述化合物溶于无水二氯甲烷(2ml)，依次加入DMAP(1.7mg，0.0133mmol)，吡啶(21.4μl，0.266mmol)，反应2min后注射乙酸酐(13.7μl，0.146mmol)，过夜反应。次日，TLC显示原料仍有剩余，且有3位羟基乙酰基保护副产物。NaHCO₃水溶液淬灭反应，乙酸乙酯(4×2mL)萃取，合并有机相后水洗，无水硫酸钠干燥，过滤浓缩，快速柱层析纯化(PE/EA＝5:1)，得到白色固体，其结构式如2(nepetaefolin F)(20mg)，回收原料(10mg)，产率60％。

Nepetaefolin F的理化常数和碳氢数据：

白色固体,[α]25D+40(c 1.0,CH₂Cl₂)；¹H NMR(400MHz,CDCl₃)δ7.16(d,J＝8.2Hz,1H),7.00(d,J＝8.2Hz,1H),6.89(s,1H),4.43(d,J＝11.7Hz,1H),4.24(d,J＝11.7Hz,1H),3.36(dd,J＝11.3,5.0Hz,1H),2.94(dd,J＝17.1,6.2Hz,1H),2.83(overlapped,2H),2.34(dt,J＝13.3,3.6Hz,1H),2.08(s,3H),2.00(dd,J＝13.3,6.9Hz,1H),1.91(m,1H),1.86(m,1H),1.78(m,1H),1.56(td,J＝13.0,4.7Hz,1H),1.48(dd,J＝12.5,1.9Hz,1H),1.22(s,6H),1.20(d,J＝6.0Hz,6H)；¹³C NMR(100MHz,CDCl₃)δ171.3,146.1,146.1,134.5,126.9,124.9,124.3,79.1,65.4,51.2,42.5,37.4,37.3,33.6,31.5,28.2,25.6,24.1,24.1,22.6,21.3,19.7；LRMS(ESI):367.1[M+Na]⁺；HRMS(ESI)calcd.for C₂₂H₃₂O₃Na[M+Na]⁺:367.2249,found:367.2247。

该化合物对基于PDX模型的体外抗肿瘤活性：

1、分离肿瘤细胞

从液氮罐中复苏4个PDX(Patient-derived xenograft)模型，包括2个非小细胞肺癌PDX模型(LUPF045与LUPF003)，以及2个卵巢癌PDX模型(OVPF038与OVPF008)。然后将已复苏的肿瘤组织种植于SCID小鼠皮下，待肿瘤组织体积超过800mm³时剥取肿瘤，浸没于HBSS缓冲液中。在冰上将密封的肿瘤组织转运至细胞房，于生物安全柜中除去非肿瘤组织和坏死组织。接着将肿瘤组织切成小块(1-3mm³)，在37℃使用胶原酶消化肿瘤块1-2小时。通过筛网收集单细胞悬液，然后1000rpm离心3分钟除去上清液，并用新鲜培养基重悬细胞。接着将细胞悬液铺在已含15mL Histopaque溶液的50mL离心管中，再次离心(400g×30min)，收集中间层细胞并用新鲜培养基漂洗3次，最后用无血清培养基重悬细胞，调整细胞浓度至1.4×10⁵/mL。

2、药物配制

将待测化合物及紫杉醇溶于DMSO并配制成20mM药物。然后用PC-1培养基将药物梯度稀释至20×中间浓度。

3、ATP-TCA测试药物体外抗肿瘤增殖作用

每个96孔板孔中分别加入7.5μL不同浓度的20×药和培养基，具体如下：

药物处理组：142.5μL细胞悬液，7.5μL药液；

对照组：142.5μL细胞悬液，7.5μL培养基；

空白对照组：150μL培养基。

各孔添加完毕后，检测细胞的ATP含量。接着，在37℃细胞培养箱中连续培养6天后，向每孔加入50μL CellTiter-Glo试剂，混匀反应后，取80μL于多功能酶标仪中检测ATP含量。抑制率(％)＝[(V对照组-V空白对照组)-(V药物处理组-V空白对照组)]/(V对照组-V空白对照组)×100％。

表1 2对4种PDX模型的体外抗肿瘤活性

^a Mean±SD(n＝3).^c Positive control.

结果显示化合物2对非小细胞肺癌PDX模型(LUPF045)具有较好的抗肿瘤效果，并且活性强于紫杉醇。

实施例3

本实施例3的松香烷二萜衍生物的结构式如下：

将丙酸与20mg的triptobenzene L(结构式1)进行缩合，分别得到双取代产物9-1和单取代产物19-cyclopropanecarboxyl-triptobenzene L(结构式3)，经过硅胶柱层析，采用石油醚-乙酸乙酯溶剂体系进行梯度洗脱，分离纯化得到triptobenzene L的衍生物，其结构式如3。

19-cyclopropanecarboxyl-triptobenzene L的理化常数和碳氢数据：

白色固体，¹H NMR(400MHz,CDCl₃)δ7.16(d,J＝8.2Hz,1H),7.00(dd,J＝8.1,2.1Hz,1H),6.89(d,J＝2.0Hz,1H),4.45(d,J＝11.7Hz,1H),4.23(d,J＝11.7Hz,1H),3.35(dd,J＝11.4,4.9Hz,1H),2.94(dd,J＝17.0,6.1Hz,1H),2.83(overlapped,2H),2.34(dt,J＝13.2,3.5Hz,1H),2.01(dd,J＝13.1,6.8Hz,1H),1.96–1.83(m,2H),1.83–1.72(m,1H),1.68–1.49(m,2H),1.48(dd,J＝12.4,1.9Hz,1H),1.23(s,3H),1.22(d,J＝6.9Hz,6H),1.19(s,3H),1.01(m,2H),0.88(m,2H)；¹³C NMR(101MHz,CDCl₃)δ175.2,146.2,146.1,134.5,126.9,124.9,124.3,79.1,65.4,51.3,42.7,37.4,37.3,33.6,31.5,28.2,25.6,24.1,22.6,19.7,13.2,8.7；HRMS(ESI)calcd.for C₂₄H₃₄O₃Na[M+Na]⁺:393.2406,found:393.2406.

该化合物对胃癌细胞MGC803活力影响：

1、药物配制

3和阳性药紫杉醇用DMSO溶解，配成100mmol/l的母液。分别用培养基稀释，3测试浓度为200μmol/l，160μmol/l，100μmol/l，80μmol/l，60μmol/l，40μmol/l，20μmol/l，10μmol/l，3μmol/l，1μmol/l。紫杉醇给药浓度为0.01μmol/l。

2、细胞培养

胃癌细胞MGC803生长于含有10％胎牛血清的1640培养液中，并在5％CO₂、饱和湿度和37℃的培养箱中培养，取对数生长期细胞用于实验。

3、CCK-8测试药物对MGC803细胞活力的影响

MGC803细胞以0.8×10⁵个/mL的密度接种于96孔板，贴壁后用不同浓度的3和0.01μmol/l的紫杉醇(阳性对照药)处理24h后，取出，弃上清，每孔加入10μL CCK-8溶液和90μL完全培养基，将培养板在培养箱内孵育45min后，用酶标仪测定在450nm处的吸光度(OD值)。只有CCK-8溶液和完全培养基的孔记为完全空白组，所有组别均至少有三个复孔。细胞活力(％)＝[A(加药)-A(空白)]/[A(0加药)-A(空白)]×100。

CCK结果(图4)显示，3可使胃癌细胞MGC803细胞活力降低，其IC₅₀为20.92μM，抗肿瘤活性显著强于化合物1和2。且研究过程中发现其抗肿瘤活性显著强于合成的其他衍生物。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种松香烷二萜的合成方法，其特征在于，所述松香烷二萜的结构式为：

所述松香烷二萜的合成方法包括以下步骤：

5)采用Luche还原醛基化合物7-1，得化合物8-1；

各化合物结构式如下：

2.一种松香烷二萜衍生物的合成方法，其特征在于，所述松香烷二萜衍生物的结构式为：

所述松香烷二萜衍生物的合成方法是首先按照权利要求1所述的松香烷二萜的合成方法合成所述松香烷二萜，再将所述松香烷二萜进行乙酰化反应，得到目标化合物松香烷二萜衍生物。

3.一种松香烷二萜衍生物的合成方法，其特征在于，所述松香烷二萜衍生物的结构式为：

所述松香烷二萜衍生物的合成方法是首先按照权利要求1所述的松香烷二萜的合成方法合成所述松香烷二萜，再将丙酸与所述松香烷二萜进行缩合反应，再经过硅胶柱层析，分离纯化得到目标化合物松香烷二萜衍生物。

4.一种松香烷二萜衍生物或其药学上可接受的盐，其特征在于，所述松香烷二萜衍生物的结构式为：

5.根据权利要求4所述的松香烷二萜衍生物或其药学上可接受的盐，其特征在于，所述药学上可接受的盐为无机酸盐或有机酸盐。

6.根据权利要求5所述的松香烷二萜衍生物或其药学上可接受的盐，其特征在于，所述无机酸盐为盐酸盐、硫酸盐、磷酸盐、二磷酸盐、氢溴酸盐或硝酸盐；所述有机酸盐为乙酸盐、马来酸盐、富马酸盐、酒石酸盐、琥珀酸盐、乳酸盐、对甲苯磺酸盐、水杨酸盐或草酸盐。

7.权利要求4-6任一所述的松香烷二萜衍生物或其药学上可接受的盐在制备抗肿瘤药物中的应用。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述肿瘤选自胃癌、肝癌、肺癌、结肠癌、胰腺癌、乳腺癌、子宫颈癌、鼻咽癌、淋巴瘤、卵巢癌、膀胱癌、前列腺癌、胶质瘤、黑色素瘤和头颈部肿瘤。

9.一种药物组合物，其特征在于，所述药物组合物包含权利要求4-6任一所述的松香烷二萜衍生物或其药学上可接受的盐，以及药学上可接受的载体。

10.根据权利要求9所述的药物组合物，其特征在于，所述药学上可接受的载体选自稀释剂、防腐剂、填充剂、流动调控剂、促渗透剂、崩解剂、润湿剂、乳化剂、悬浮剂、增甜剂、抗细菌剂、抗真菌剂、润滑剂和分散剂。