CN114315813B

CN114315813B - 一种抗糖尿病活性的水飞蓟宾化学修饰物及其制备方法

Info

Publication number: CN114315813B
Application number: CN202111567803.1A
Authority: CN
Inventors: 孟艳秋; 霍荣迪; 赵风菊; 刘家越; 李学城
Original assignee: Shenyang University of Chemical Technology
Current assignee: Shenyang University of Chemical Technology
Priority date: 2021-12-21
Filing date: 2021-12-21
Publication date: 2023-08-01
Anticipated expiration: 2041-12-21
Also published as: CN114315813A

Abstract

一种抗糖尿病活性的水飞蓟宾化学修饰物及其制备方法，涉及一种天然产物水飞蓟宾的结构改造技术，本发明通过对天然产物水飞蓟宾的天然产物进行结构修饰，得到一系列具有抗糖尿病活性的结构类似物。将水飞蓟宾与乙酸酐进行酰化，对C‑7位进行选择性氨解，最后与酰氯进行酰化反应；或是将水飞蓟宾氧化成2,3‑脱氢水飞蓟宾后对其3,5,7,20,23位的羟基进行酰化，得到一系列水飞蓟宾衍生物（Ⅰ₁~Ⅰ₁₃、Ⅱ₁~Ⅱ₄）。测定得出此类化合物对抗糖尿病靶点GK和PPARγ具有较好的激动作用。

Description

一种抗糖尿病活性的水飞蓟宾化学修饰物及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种天然产物抗糖尿病活性修饰物及其制备方法，特别是涉及一种抗糖尿病活性的水飞蓟宾化学修饰物及其制备方法。

背景技术

水飞蓟宾（Silybin）是从植物水飞蓟种子中提取的一种黄酮木脂素，由两种非对映异构体水飞蓟宾A和水飞蓟宾B等比例混合组成。分子式：C₂₅H₂₂O₁₀，分子量：482.436。熔点：164-174℃，密度：1.527g/cm³。水飞蓟宾纯品为类白色结晶粉末，无臭、味微苦涩，有引湿性。易溶于丙酮、乙酸乙酯、甲醇、乙醇，略溶于氯仿，几乎不溶于水。最新的研究发现水飞蓟宾可以保护胰腺细胞，减少肝葡萄糖生成（HGP）中葡萄糖的利用，具有治疗糖尿病的潜力。水飞蓟宾可增强雌激素受体(ER)的表达与激活，促进细胞自噬并抑制细胞凋亡，保护胰岛细胞免受/>与/>所致的细胞损伤，还可保护胰腺/>细胞免受由胰淀素(Amylin)与/>-淀粉样蛋白/>诱导产生的 ROS和RNS对细胞造成的损伤，水飞蓟宾能促进Sirt-1表达，生理性恢复自噬，从而逆转高血糖，修复受损胰腺/>细胞，对糖尿病及其多种并发症具有良好的治疗活性。

水飞蓟宾的化学结构式：

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有抗糖尿病活性的水飞蓟宾化学修饰物及其制备方法，本发明以水飞蓟宾为先导化合物，设计出一系列水飞蓟宾化学修饰物，此类化合物对抗糖尿病靶点GK和PPARγ具有较好的激动作用。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种抗糖尿病活性的水飞蓟宾化学修饰物，对水飞蓟宾的5个羟基进行结构修饰以得到水飞蓟宾类化合物，所述水飞蓟宾化学修饰物包括以下两类：

（1）在水飞蓟宾结构基础上进行修饰，C-3,5,20,23位羟基均用乙酰氧基取代，C-7位羟基取代基R₁结构式如下表所示：

(2)在水飞蓟宾结构基础上进行修饰，水飞蓟宾氧化为2,3-脱氢水飞蓟宾，C-3,5,7,20,23位羟基取代基R₂结构如下表所示：

一种抗糖尿病活性的水飞蓟宾化学修饰物制备方法，所述方法包括以下步骤：

（1）水飞蓟宾与乙酸酐反应得到3,5,7,20,23-五乙酸水飞蓟宾酯（A）；

（2）化合物A与丙胺反应得到3,5,20,23-四乙酸水飞蓟宾酯(B)；

（3）化合物B与相应的酰氯反应，得到化合物Ⅰ₁~Ⅰ₁₃；

（4）水飞蓟宾氧化得到2,3-脱氢水飞蓟宾（DHS）；

（5）DHS与相应的酰氯反应得到化合物Ⅱ₁~Ⅱ₄。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明进行详细说明：

1、水飞蓟种子以正己烷预脱脂后，以无水乙醇作为提取溶剂，加热溶解，活性炭脱色，滤液放置析出白色结晶，乙酸乙酯-甲醇重结晶得水飞蓟宾。

2、以水飞蓟宾为起始原料，吡啶为溶剂，室温下加入乙酸酐与DMAP，反应结束后将冰水倒入混合物中抽滤干燥得到3,5,7,20,23-五乙酸水飞蓟宾酯（A）。

3、将化合物A溶于吡啶中，冰浴下加入丙胺，待反应结束后，用冰醋酸淬灭反应，在将反应混合物倒入冰水抽滤干燥得到3,5,20,23-四乙酸水飞蓟宾酯(B)。

4、将化合物B溶于THF溶液，加入酰氯（苯甲酰氯、对氟苯甲酰氯、丙酰氯、丙烯酰氯、(3,3-二甲基)丙烯酰氯、叔丁酰氯、环丙酰氯、正丁酰氯、异丁酰氯、氯乙酰氯、对氯苯甲酰氯、烟酰氯和乙酰氯），然后加入三乙胺，反应结束后减压过滤除去沉淀物，减压蒸发溶剂，残余物在甲醇中重结晶，过滤得到化合物Ⅰ₁~Ⅰ₁₃。

其中R₁结构式如下所示：

5、以水飞蓟宾为原料，和NaOH在乙醇中加热回流，后经甲醇重结晶得到2,3-脱氢水飞蓟宾（DHS）。

6、将DHS溶于THF中，加入酰氯（丙酰氯、丙烯酰氯、异丁酰氯和乙酰氯），然后加入三乙胺，反应结束后，减压过滤除去沉淀物，减压蒸发溶剂，残余物在甲醇中重结晶，过滤得到化合物Ⅱ₁~Ⅱ₄。

其中R₂结构式如下所示：

以罗格列酮和吡格列酮为阳性对照物，以DMSO为阴性对照物，采用体外酶活力实验和反式激活实验对水飞蓟宾及其所合成的化合物进行初步的体外抗糖尿病活性测试。研究表明所合成的化合物对抗糖尿病靶点GK和PPARγ具有较好的激动作用。化合物结构及体外实验结果如下表。

β:DMSO活性定义为1.00（fold）。

PPARγ的反式激活实验表明，水飞蓟宾衍生物 Ⅰ_1-13的活性均优于水飞蓟宾。拼合脂肪族侧链的衍生物具有比拼合芳香族侧链更好的活性，表明PPARγ的结合口袋对柔性亲脂基团具有更好的亲和力。其中，分别被丙烯酰基和乙酰基取代的化合物 Ⅰ₅和 Ⅰ₁₃显示出较好的激动活性。

GK的的体外酶活力实验结果表明，拼合芳香族侧链的水飞蓟宾衍生物 Ⅰ₁、Ⅰ₂、Ⅰ₁₁、Ⅰ₁₂表现出较低或无GK激动活性；当C-7被具有较大空间位阻的叔丁基与环丙基取代时（Ⅰ₆、Ⅰ₇），对GK的激动活性略有降低；拼合了小位阻脂肪族侧链的水飞蓟宾衍生物 Ⅰ₃、Ⅰ₅、Ⅰ₈、Ⅰ₉、Ⅰ₁₃表现出较好的GK激动活性。表明GK的活性空腔对配体的大小有严格限制且对较小空间位阻的侧链更有亲和力。

基于前期构效关系的结果，当C-7-OH分别用丙烯酰基和乙酰基取代时，化合物Ⅰ₅和 Ⅰ₁₃对GK和PPARγ均表现出良好的激动活性。经虚拟筛选得到的 Ⅰ、Ⅱ类衍生物对GK和PPARγ的激动活性均高于母核水飞蓟宾，一定程度上佐证了虚拟筛选的合理性。

在实验范围内，所有DHS衍生物都表现出较高的GK和PPARγ激动活性。因此，DHS可能是一种更好的芳香族骨架，同时说明，扩大芳香骨架的共轭体系是提高水飞蓟宾衍生物对GK和PPARγ激动活性的可行方法。其中，衍生物 Ⅱ₄的活性最好，对GK和PPARγ的激动活性分别为188%和90.65%。

下面结合实施例对本发明进行进一步说明。

实施例1

7-丙烯酰氧基-3,5,20,23-四乙酸水飞蓟宾酯（Ⅰ₅）的制备

将化合物B（0.325 g，0.5 mmol）溶于THF（5 mL）溶液中，加入丙烯酰氯（40 μL，0.5mmol，1 eq），然后加入三乙胺（140 μL，1 mmol，2 eq），室温下搅拌1小时，TLC检测反应终点。反应结束后，减压过滤除去沉淀物（三乙胺盐酸盐），减压蒸发溶剂（THF），残余物在甲醇中重结晶，过滤得白色固体得白色固体 Ⅰ₅（0.301 g），产率：85.6％，熔点：121-126℃。¹HNMR (600 MHz, DMSO-d₆): δ 7.29 – 6.83 (m, 8H), 6.56 (d, J = 17.3 Hz, 1H, CH),6.40 (ddd, J = 17.2, 10.5, 1.0 Hz, 1H, CH), 6.20 (d, J = 10.4 Hz, 1H, CH),6.00 (t, J = 11.9 Hz, 1H), 5.70 (d, J = 12.4 Hz, 1H), 5.12 (t, J = 7.9 Hz,1H), 4.67 – 4.59 (m, 1H), 4.14 (d, J = 11.9 Hz, 1H), 3.97 (dd, J = 12.4, 5.0Hz, 1H), 3.79 (s, 3H, OCH₃), 2.30 (s, 3H, CH₃), 2.27 (s, 3H, CH₃), 2.01 (s,3H, CH₃), 1.98 (s, 3H, CH₃); ESI-MS m/z [M+Na] ⁺:727.21

实施例2

3,5,7,20,23-五乙酸水飞蓟宾酯（Ⅰ₁₃）的制备

将化合物B（0.325 g，0.5 mmol）溶于THF（5 mL）溶液中，加入乙酰氯（35 μL，0.5mmol，1 eq），然后加入三乙胺（140 μL，1 mmol，2 eq），室温下搅拌1小时，TLC检测反应终点。反应结束后，减压过滤除去沉淀物（三乙胺盐酸盐），减压蒸发溶剂（THF），残余物在甲醇中重结晶，过滤得白色固体 Ⅰ₁₃（0.290 g），产率：81.2％，熔点：111-117℃。¹H NMR (600MHz, DMSO-d₆): δ 7.28 – 7.24 (m, 2H), 7.17 – 7.03 (m, 4H), 6.89 (d, J = 3.0Hz, 1H), 6.78 (d, J = 2.2 Hz, 1H), 5.98 (t, J = 12.3 Hz, 1H), 5.68 (d, J =12.3 Hz, 1H), 5.12 (t, J = 7.9 Hz, 1H), 4.67 – 4.59 (m, 1H), 4.14 (d, J =12.2, 2.7 Hz, 1H), 3.97 (dd, J = 12.5, 5.0 Hz, 1H), 3.79 (s, 3H, OCH₃), 2.30(s, 3H, CH₃), 2.28 (s, 3H, CH₃), 2.27 (s, 3H, CH₃), 2.01 (s, 3H, CH₃), 1.97(s, 3H, CH₃); ESI-MS m/z [M+Na] ⁺:715.17

实施例3

3,5,7,20,23-五丙酸-2,3-脱氢水飞蓟宾酯（Ⅱ₁）的制备

将DHS（0.241 g，0.5 mmol）溶于THF（30 mL）中，加入丙酰氯（245 μL，3 mmol），然后加入三乙胺（700 μl），室温下搅拌1小时，TLC检测反应终点。反应结束后，减压过滤除去沉淀物（三乙胺盐酸盐），减压蒸发溶剂（THF），残余物在甲醇中重结晶，过滤得到化合物Ⅱ₁。得白色固体（0.329 g），产率：86.5％，熔点：156-162℃。¹H NMR (600 MHz, DMSO-d₆):δ 7.67 – 7.03 (m, 8H), 5.19 (d, J = 7.7 Hz, 1H), 4.80 – 4.68 (m, 1H), 4.21(dd, J = 12.6, 3.1 Hz, 1H), 4.03 (dd, J = 12.6, 4.9 Hz, 1H), 3.79 (s, 3H,OCH₃), 2.70 – 2.57 (m, 8H, CH₂×4), 2.38 – 2.25 (m, 2H, CH₂), 1.18 – 1.10 (m,12H, CH₃×4), 1.00 (t, J = 7.5 Hz, 3H, CH₃); ESI-MS m/z [M+Na] ⁺:785.26

实施例4

3,5,7,20,23-五乙酸-2,3-脱氢水飞蓟宾酯（Ⅱ₄）的制备

将DHS（0.241 g，0.5 mmol）溶于THF（30 mL）中，加入加入乙酰氯（215 μL，3mmol），然后加入三乙胺（700 μl），室温下搅拌1小时，TLC检测反应终点。反应结束后，减压过滤除去沉淀物（三乙胺盐酸盐），减压蒸发溶剂（THF），残余物在甲醇中重结晶，过滤得到化合物Ⅱ₄。得黄色固体Ⅱ₄（0.272 g），产率：78.9％，熔点：144-148℃。¹H NMR (600 MHz,DMSO-d₆): δ 7.65 (d, J = 2.2 Hz, 1H), 7.60 (d, J = 2.2 Hz, 1H), 7.51 (dd, J =8.6, 2.2 Hz, 1H), 7.31 (d, J = 1.9 Hz, 1H), 7.22 (d, J = 8.6 Hz, 1H), 7.18(d, J = 8.0 Hz, 1H), 7.14 (d, J = 2.2 Hz, 1H), 7.10 (dd, J = 8.2, 1.9 Hz,1H), 5.20 (d, J = 7.8 Hz, 1H), 4.75 (ddd, J = 7.9, 4.9, 3.0 Hz, 1H), 4.19(dd, J = 12.5, 3.0 Hz, 1H), 4.02 (dd, J = 12.6, 5.0 Hz, 1H), 3.81 (s, 3H,OCH₃), 2.33 (s, 6H, CH₃×2), 2.33 (s, 3H, CH₃), 2.28 (s, 3H, CH₃), 2.03 (s,3H, CH₃); ESI-MS m/z [M+Na] ⁺:713.16。

Claims

1.一种抗糖尿病活性的水飞蓟宾化学修饰物，其特征在于，所述水飞蓟宾化学修饰物为以下两类：

(1)R₁结构式如下所示：

(2)R₂结构如下所示：

2.一种如权利要求1所述的抗糖尿病活性的水飞蓟宾化学修饰物的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下制备步骤：

(1)水飞蓟宾与乙酸酐反应得到3,5,7,20,23-五乙酸水飞蓟宾酯(A)；

(2)化合物A与丙胺反应得到3,5,20,23-四乙酸水飞蓟宾酯(B)；

(3)化合物B与相应的酰氯反应，得到化合物Ⅰ₁～Ⅰ₁₃；

所述相应的酰氯为苯甲酰氯、对氟苯甲酰氯、丙酰氯、丙烯酰氯、(3,3-二甲基)丙烯酰氯、叔丁酰氯、环丙酰氯、正丁酰氯、异丁酰氯、氯乙酰氯、对氯苯甲酰氯、烟酰氯或乙酰氯；

或者：

(1)水飞蓟宾氧化得到2,3-脱氢水飞蓟宾(DHS)；

(2)DHS与相应的酰氯反应得到化合物Ⅱ₁～Ⅱ₄；

所述相应的酰氯为丙酰氯、丙烯酰氯、异丁酰氯或乙酰氯。