CN117720598A - 一种肉桂酸衍生物及其制备方法与应用 - Google Patents

一种肉桂酸衍生物及其制备方法与应用 Download PDF

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CN117720598A CN202311663601.6A CN202311663601A CN117720598A CN 117720598 A CN117720598 A CN 117720598A CN 202311663601 A CN202311663601 A CN 202311663601A CN 117720598 A CN117720598 A CN 117720598A
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张勇慧
童擎一
陈霞
赵紫铭
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Huazhong University of Science and Technology
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Huazhong University of Science and Technology
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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
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Abstract

本发明属于医药技术领域,公开了一种肉桂酸衍生物及其制备方法与应用,该肉桂酸衍生物的结构式如式1A或式1B所示,其中,取代基R为0个至5个;不同取代位点上的R独立的选自:氟、氯、溴、碘、三氟甲基、氧三氟甲基、2,3‑苯基、甲基、甲氧基、酯基、羧基、羟基、烯丙氧基。本发明通过对肉桂酸衍生物的化学结构及它们的制备方法进行改进,设计得到的全新的肉桂酸衍生物,可用于制备药物,例如,通过抑制MAPK信号通路发挥治疗作用、通过抑制铁死亡发挥治疗作用、通过激活UDP‑葡萄糖醛酸基转移酶发挥解毒作用,尤其可用于治疗肝损伤。

Description

一种肉桂酸衍生物及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于医药技术领域,更具体地,涉及一种肉桂酸衍生物及其制备方法与应用。
背景技术
肉桂为我国传统中药材,在历代本草中皆列为上品,据《中国药典》2015年版、《国家中成药标准汇编》和《卫生部药品标准》等资料,在中国以肉桂入药的成药品种达565种。肉桂酸(cinnamic acid)是肉桂的主要有效单体成分之一,已被证明具有多种生理活性,包括抗氧化,抗癌,抗炎,杀菌,抗过敏和抗血栓形成等,对急性肝损伤的作用也有少量报道。肉桂酸在精细有机合成中也是非常重要的中间体,其衍生物在食品、医药、日化等方面有着广泛的应用,可用于合成治疗冠心病、骨骼松弛剂、局部麻醉剂、杀菌剂、止血药等重要药物。另外,许多肉桂酸衍生物,特别是那些含有酚羟基的化合物是公认的抗氧化剂,有很强的自由基清除能力。Muhammad等人报道肉桂酸衍生物2,4-二羟基5-甲氧基肉桂酸在2-50μg/mL浓度范围内对DPPH自由基的清除作用与抗氧化剂α-生育酚和维生素C接近;在抗糖基化实验中,该化合物表现出与标准药物芦丁相似的中等活性。基于抗氧化潜能,肉桂酸衍生物,如甲氧基肉桂酸乙己酯(桂皮酸酯)、对甲氧基肉桂酸异戊酯(氨氧酸酯)、奥克林和桂皮酸酯等在化妆品中也应用广泛。此外,一些肉桂酸的天然和合成衍生物还具有皮肤美白和抗衰老的特性,特别是4-羟基肉桂酸,目前被列为治疗色素沉着的候选新药。肉桂酸及其衍生物在预防和治疗糖尿病及其并发症方面也被广泛报道,其机制包括刺激胰岛素分泌、改善胰腺β细胞功能、抑制肝脏糖异生等。根据最新的综述,目前已报道的肉桂酸衍生物中,有多个在体外研究中展现了强于阳性对照或临床治疗药物的疗效,包括抗肿瘤、抗结核(肉桂酸本身也曾被用于肺结核治疗)、抗金黄色葡萄球菌、抗疟疾、对人乙酰胆碱酯酶(hAChE)、丁酰胆碱酯酶(hBuChE)的双重抑制作用(潜在的阿尔茨海默病治疗作用)等。此外,毒理学研究也证实了这些衍生物的安全性,有进一步开发的潜力。
另一方面,对乙酰氨基酚(APAP)是一种有效的解热镇痛药,但APAP过量是最主要的药物中毒和急性肝衰竭的诱因。APAP过量会大量消耗谷胱甘肽(GSH),导致中间代谢物N-乙酰基-对苯醌亚胺(NAPQI)的过量积累。NAPQI与细胞蛋白,尤其是线粒体蛋白中的巯基共价结合,导致肝细胞损伤和肝坏死。奥沙利铂(OXA)为第3代铂类抗癌药。肝损伤是OXA常见且较严重的不良反应,主要临床表现为脾肿大、血小板减少、肝功能异常和门静脉高压等。其发生机制与OXA诱导肝脏DNA损伤修复通路激活和氧化应激等反应,造成肝窦内皮细胞损伤,进而导致肝窦内血小板聚集和血管阻塞等密切相关。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求,本发明的目的在于提供一种肉桂酸衍生物及其制备方法与应用,其中通过对肉桂酸衍生物的化学结构及它们的制备方法进行改进,设计得到的全新的肉桂酸衍生物,可用于制备药物,例如,通过抑制MAPK信号通路发挥治疗作用、通过抑制铁死亡发挥治疗作用、通过激活UDP-葡萄糖醛酸基转移酶发挥解毒作用,尤其可用于治疗肝损伤。
为实现上述目的,按照本发明的一个方面,提供了一种肉桂酸衍生物,其特征在于,其结构式如式1A或式1B所示:
且排除式18:
对于式1A或式1B:
取代基R为0个至5个;当取代基R为1个至5个时,取代位点对应为苯环2号位、3号位、4号位、5号位、6号位中的任意1者至全部5者;不同取代位点上的R独立的选自:氟、氯、溴、碘、三氟甲基、氧三氟甲基、2,3-苯基、甲基、甲氧基、酯基、羧基、羟基、烯丙氧基;
虚实线代表碳碳单键或者碳碳双键。
作为本发明的进一步优选,所述肉桂酸衍生物的结构式具体为式5至
式17、式19至式30中的任意一者:
按照本发明的另一方面,本发明提供了上述肉桂酸衍生物的合成方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将如式3A所示的肉桂酸作为反应底物,和草酰氯在催化量的DMF的作用下发生取代反应,得到如式4A所示的肉桂酰氯;
式3A中,取代基R1为0个至5个;当取代基R1为1个至5个时,取代位点对应为苯环2号位、3号位、4号位、5号位、6号位中的任意1者至全部5者;不同取代位点上的R1独立的选自:氟、氯、溴、碘、三氟甲基、氧三氟甲基、2,3-苯基、甲基、甲氧基、酯基;
虚实线代表碳碳单键或者碳碳双键;
(2)将步骤(1)得到的所述如式4A所示的肉桂酰氯与化合物KD发生取代反应,生成相应的肉桂酸衍生物,该肉桂酸衍生物的结构式满足式1A;或者,将步骤(1)得到的所述如式4A所示的肉桂酰氯与化合物MDG发生取代反应,生成相应的肉桂酸衍生物,该肉桂酸衍生物的结构式满足
式1B;
按照本发明的又一方面,本发明提供了上述肉桂酸衍生物的合成方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1:将如式Cinnamic acids所示的肉桂酸在碱性条件下,和烯丙基溴发生取代反应,生成如式2所示的肉桂酸酯;然后,将如式2所示的肉桂酸酯在碱性条件下水解,接着酸化得到如式3B所示的肉桂酸;
式Cinnamic acids中,羟基取代基为1个至5个,取代位点对应为苯环2号位、3号位、4号位、5号位、6号位中的任意1者至全部5者;取代基R2为0个至4个,并且羟基取代基和取代基R2的数量之和不超过5个;当取代基R2为非0个时,取代基R2的取代位点对应为苯环2号位、3号位、4号位、5号位、6号位中除羟基取代位点外的任意1者或若干;并且,不同取代位点上的R2独立的选自:氟、氯、溴、碘、三氟甲基、氧三氟甲基、2,3-苯基、甲基、甲氧基、酯基;
虚实线代表碳碳单键或者碳碳双键;
S2:将步骤S1得到的如式3B所示的肉桂酸作为反应底物,和草酰氯在催化量的DMF的作用下发生取代反应,得到如式4B所示的肉桂酰氯;
S3:将步骤S2得到的如式4B所示的肉桂酰氯与化合物KD发生取代反应,生成相应的肉桂酸衍生物,该肉桂酸衍生物的结构式满足式1A;或者,将步骤S2得到的如式4B所示的肉桂酰氯与化合物MDG发生取代反应,生成相应的肉桂酸衍生物,该肉桂酸衍生物的结构式满足式1B;
按照本发明的再一方面,本发明提供了上述肉桂酸衍生物在制备治疗肝损伤药物中的应用。
作为本发明的进一步优选,所述治疗肝损伤药物为治疗急性肝损伤的药物。
按照本发明的最后一方面,本发明还提供了包括式18在内的一种肉桂酸衍生物的多种应用,该肉桂酸衍生物的结构式如式1A或式1B所示:
对于式1A或式1B:
取代基R为0个至5个;当取代基R为1个至5个时,取代位点对应为苯环2号位、3号位、4号位、5号位、6号位中的任意1者至全部5者;不同取代位点上的R独立的选自:氟、氯、溴、碘、三氟甲基、氧三氟甲基、2,3-苯基、甲基、甲氧基、酯基、羧基、羟基、烯丙氧基;
虚实线代表碳碳单键或者碳碳双键;
其中:
第一方面的应用是该肉桂酸衍生物在制备通过抑制MAPK信号通路从而发挥治疗作用的药物中的应用;
第二方面的应用是该肉桂酸衍生物在制备通过抑制铁死亡从而发挥治疗作用的药物中的应用;
第三方面的应用是该肉桂酸衍生物在制备通过激活UDP-葡萄糖醛酸基转移酶从而发挥治疗作用的药物中的应用。
通过本发明所构思的以上技术方案,与现有技术相比,本发明综合结构拼合、生物电子等排等药物设计理念,设计和合成了多个肉桂酸衍生物,它们具有通式1A、1B所示化学结构。合成的全新肉桂酸衍生物结构稳定,在有效浓度范围内无细胞毒(如后文实施例所示例的,实施例实验了浓度为10μM~1000μM的肉桂酸衍生物,已验证浓度为1mM无毒且有效,且浓度10μM有效)。
具体说来,本发明能够取得以下有益效果:
(1)本发明提供了全新的、具有特定化学结构的肉桂酸衍生物,它们满足通式1A、1B。本发明后文实施例利用高分辨质谱,核磁共振氢谱,核磁共振碳谱等技术手段对所合成的肉桂酸衍生物进行了综合分析,确定了它们的化学结构,部分肉桂酸衍生物(例如,化合物5–17、19–30)的化学结构如下所示:
(2)本发明针对上述具有特定化学结构的肉桂酸衍生物,还根据原料是否市售提供了2种合成路线,它们分别如下。
其中,R1和R2均可以为0个。
路线(a)的起始原料为式3A化合物,可直接经由商业途径购买获得,其中R1为氟、氯、溴、碘、三氟甲基、氧三氟甲基、2,3-苯基、甲基、甲氧基、酯基中的任意一个或任意几个基团(≥2个,相同或不同基团的组合),取代位点为2号位、3号位、4号位、5号位、6号位中的任意1者或多者;路线(b)的起始原料为式Cinnamic acids化合物(式中,羟基≥1个,相应取代位点为2号位、3号位、4号位、5号位、6号位中的任意1者或多者;不同取代位点上的R2独立的选自氟、氯、溴、碘、三氟甲基、氧三氟甲基、2,3-苯基、甲基、甲氧基、酯基;取代位点为2号位、3号位、4号位、5号位、6号位中剩余的位点;并且,当R2≥2个时,可以是相同或不同基团的组合),是先制得中间产物式3B化合物(式3B化合物暂无商业购买途径)。式3A和式3B化合物可分别作为反应底物,和草酰氯在催化量的DMF的作用下发生取代反应,得到式4A和式4B化合物。它们继续与KD发生取代反应,生成相应的肉桂酸衍生物满足式1A;若是与MDG发生取代反应,生成相应的肉桂酸衍生物满足式1B。
以路线(b)为例(后文步骤三至步骤四是路线(a)共有的,放在一起进行说明),步骤一:苯环上含有羟基取代基(≥1个羟基)的肉桂酸,在碱性条件下,和烯丙基溴发生取代反应(即,合成路线中的反应i),生成肉桂酸酯2;步骤二:由上述步骤一所得的肉桂酸酯2,在碱性条件下发生水解反应(即,合成路线中的反应ii),继而经过酸化(即,合成路线中的反应iii)得到苯环上含有烯丙氧基取代基的肉桂酸3B;步骤三:将直接经由商业途径购买得到的含有或者不含有取代基的肉桂酸3A或者苯环上含有烯丙氧基取代基(≥1个烯丙氧基)的肉桂酸3B作为反应底物,分别和草酰氯在催化量的DMF的作用下发生取代反应(即,合成路线中的反应iv);步骤四:将KD或者MDG分别作为反应底物,和肉桂酰氯4发生取代反应(即,合成路线中的反应v),生成相应的肉桂酸衍生物5–30。
本发明中使用肉桂酰氯作为反应底物之一,吡啶作为碱,分别和KD或者MDG发生取代反应,成功地得到了目标的肉桂酸衍生物。上述合成路线确保了具有如通式1A、1B所示结构的目标肉桂酸衍生物的制备。如后文对比例所示例的,发明人在研发过程中还尝试了DCC或者EDCI促进的酯缩合反应,它们二者均未能成功地提供目标的肉桂酸衍生物。
(3)本发明采用APAP诱导的急性肝损伤(ALI)细胞模型和小鼠模型初步筛选发现这些肉桂酸衍生物具有抗ALI作用。同时构建了OXA诱导的ALI模型,进一步验证了这些肉桂酸衍生物的抗ALI作用。以后文实施例为例,化合物16、28抗肝损伤效果强于阳性药N-乙酰-L-半胱氨酸(NAC)。
NAC是目前临床上唯一用于APAP导致ALI的解毒剂,但是只对于APAP中毒8小时内的病人有效,对APAP中毒晚期和肝损情况十分严重的病人无效,其大量使用也会延长病人的肝脏恢复和再生时间。而本发明研发的肉桂酸衍生物具有强于阳性对照NAC的作用。
另外,常见的参与药物代谢的酶中,UGT酶(尿苷二磷酸葡萄糖醛酸转移酶)占比第二,是人体Ⅱ相代谢中最重要的酶之一。UGT酶是一种结合在内质网上的膜蛋白,它在把葡萄糖醛酸从UDP-葡萄糖醛酸UDP-glucuronic acid(UDPGA)转移到其他分子(通常是疏水分子)上的过程中起到催化作用。UGT酶利用葡萄糖醛酸为糖基供体,广泛催化内源性(如胆红素、脂肪酸、甾体类激素、食物中的化合物、药物、环境污染物等)和外源性化学物质发生结合反应,通常结合反应后的化合物更具水溶性,易于排出体外,从而起到解毒的作用,也参与很多药物的代谢清除过程。因此,本发明发现的可用于与MAPK信号通路激活、铁死亡反应、肝脏解毒相关机制有关疾病的、全新的肉桂酸衍生物,对相关新药的开发具有重要意义。
如后文实施例所示例的,本发明采用APAP诱导的ALI细胞和小鼠模型证实多个肉桂酸衍生物具有抗ALI作用,且强于阳性对照NAC。同时构建了OXA诱导的细胞和小鼠ALI模型,进一步验证了上述化合物(即,以化合物式16、式28为代表的满足通式1A、1B的肉桂酸衍生物)的抗ALI作用。进一步的机制研究表明,本发明肉桂酸衍生物发挥作用与抑制体内的MAPK信号通路激活、铁死亡反应,增强UDP-葡萄糖醛酸基转移酶活性有关。本发明发现了与MAPK信号通路激活、铁死亡反应、UDP-葡萄糖醛酸基转移酶激活有关疾病治疗药物制备相关的、全新的肉桂酸衍生物,对相关新药的开发具有重要意义。
在过去的50年里,研究人员一直在努力开发可能有效治疗APAP导致的ALI的药物,目前报道的有一定的前景的化合物包括4-甲基吡唑(4MP,CYP450酶和JNK抑制剂),calmangafodipir(CMFP,SOD模拟物),二甲双胍和亚甲基蓝,但这些活性分子目前仍未成为药物上市,若能提供更多的抗ALI候选活性分子,无疑能够丰富抗ALI药物的临床前研究、大大促进相关药物的研发。同时,也有许多其他分子和天然产物被报道在ALI模型中有效,但大多数研究在实验设计上存在明显缺陷;例如,在APAP造模前对小鼠进行化合物预处理再判定疗效,有的甚至预处理一个月,这与临床情况完全不符,阻碍了这些化合物的进一步开发。因此,在NAC被批准用于临床治疗ALI 50多年后,市场上仍然没有其他药物。
而本发明,如后文实施例所示例的,我们先建立APAP中毒1h的实验模型(此时肝损伤已经发生),然后给予试验化合物,类似于患者在临床就医的情况。然后,在此基础上评价化合物的肝保护作用。同时,我们建立了高剂量APAP诱导的小鼠急性肝衰竭(ALF)模型,可以模拟临床中过量摄入APAP引起的ALF患者或普通剂量APAP中毒的晚期患者。这些患者在临床上基本上是无法治愈的,即使使用NAC治疗也无效。以式16、式28化合物为例,基于ALF小鼠模型的生存实验表明,CK16和CG28处理均能显著延长小鼠的生存时间,而NAC则没有。这些结果证明CK16和CG28均比NAC具有更强的肝保护作用。从作用机制上看,新型肉桂酸衍生物CK16和CG28通过激活UDP-糖基转移酶和增强APAP糖醛酸化作用减轻APAP肝毒性,同时抑制MAPK信号通路激活、铁死亡反应。与NAC相比,它们效果更好,机制上也完全不同,具有一定的优势和新颖性。CK16和CG28也是目前发现的仅有的两种UGT活化剂,目前没有类似机制的化合物报道。
附图说明
图1为肉桂酸衍生物细胞毒活性筛选。图中每个灰度填充的柱状分别对应使用不同浓度的KD、MDG、化合物5至化合物30的实验结果;第1个空白颜色的柱状,对应施加DMSO(<0.1%)的阴性对照组;余下其他灰色的柱状,“-”表示不施加对应的化合物(如,KD、化合物5、化合物9、NAC等;下同);“+”表示施加对应的化合物;具体数值则表示施加对应化合物、且化合物浓度大小满足该数值。
图2为肉桂酸衍生物抗APAP诱导的肝损伤活性的小鼠模型筛选。该图为APAP注射后1小时再注射多个待测化合物,23小时后结束实验收集标本,检测各实验组血清谷丙转氨酶和谷草转氨酶水平;图中“Control”组为正常小鼠,“APAP”组为模型组,“NAC”为阳性对照组。
图3为肉桂酸衍生物CK16和CG28抗APAP诱导的肝损伤活性。其中,图3中的A为随实验时间对小鼠的操作处理示意;图3中的B为用NAC(50、100、200、300毫克/千克)处理小鼠的血清谷丙转氨酶和谷草转氨酶水平;图3中的C为用CK16或CG28或NAC处理小鼠的血清谷丙转氨酶和谷草转氨酶水平;图3中的D为具有代表性的肝脏照片和H&E染色的肝脏切片;图3中的E为不同组肝脏坏死面积的量化结果;图3中的F为肝脏TUNEL、HMGB1和p-MLKL染色的代表性图像;图3中的G为小鼠腹腔注射APAP(600mg/kg)1小时后用CK16或CG28或NAC治疗,记录各组24小时内的存活率。以图3中的A为例,它是在APAP注射后1小时再注射多个待测化合物,23小时后结束实验收集标本检测所得结果;图3中的B至F中的数据遵循也该实验设计。
图4为肉桂酸衍生物CK16和CG28抗奥沙利铂诱导的肝损伤活性。其中,图4中的A为奥沙利铂体内动物实验中不同处理组小鼠的血清谷丙转氨酶和谷草转氨酶水平;图4中的B为CK16或CG28或NAC对体外奥沙利铂诱导的急性肝损伤细胞模型的活性检测。
图5为肉桂酸衍生物CK16和CG28抑制体内MAPK信号通路激活。图5中的蛋白免疫印迹分析检测对照组小鼠、APAP组小鼠和CK16(或CG28)给药小鼠在APAP处理24小时后肝脏p-P38、P38、p-ERK1/2、ERK1/2、p-JNK和JNK的表达,β-actin为蛋白表达内参。
图6为肉桂酸衍生物CK16和CG28抑制体内铁死亡反应。其中,图6中的A为免疫组化染色显示肝组织中4-HNE的表达(比例尺:80μm);图6中的B为免疫组织化学染色显示肝组织中DAB增强普鲁士蓝的表达(比例尺:200μm);图6中的C为蛋白免疫印迹分析显示对照组小鼠、APAP组小鼠和CK16或CG28组小鼠在APAP处理24小时后肝脏GPX4、FSP1、SLC7A11、TfR1、FTL、FTH1、FPN和FABP4的表达情况,β-actin为蛋白表达内参;图6中的D为RT-PCR检测小鼠肝脏中FGF21、DHODH、FTH1、GPX4、SLC7A11、DHFR、TfR1、FPN、FTL和GCH1的mRNA表达。
图7为肉桂酸衍生物CK16和CG28增加UDP-葡萄糖醛酸基转移酶活性。其中,图7中的A为37℃时荧光底物葡萄糖醛酸化在小鼠供体肝微粒体(MLMs,0.05mg/mL)中的反应动力学,以及CK16或CG28和非选择性UGT配体双氯芬酸对MLMs中UGT活性的抑制。在空白反应条件下,用载体(测定缓冲液)代替辅助因子UDPGA;CK16或CG28激活MLMs中UGT的剂量-反应曲线,通过与仅含载体的反应活性进行比较,计算各浓度的活性百分比;图7中的B为小鼠血清中APAP-Cys、APAP-Gluc和APAP-Sulf的水平。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。此外,下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
后文实施例1使用的化合物KD是参照现有技术方法(Journal ofEthnopharmacology 2007,114,141–145)自行从天然植物——金线莲中提取分离得到的;化合物MDG为从试剂商城购买获得,中文名为甲基-α-D-吡喃葡萄糖苷,CAS号为97-30-3。原料式3A化合物、原料式Cinnamic acids化合物均从试剂商城购买获得。
实施例1:肉桂酸衍生物的合成方法及结构鉴定(一)肉桂酸衍生物的合成,其合成路线如下所示:
本发明式5–30所使用的合成路线及关键的反应原料如下表所示:
以肉桂酸衍生物28为例,其合成过程中所需的底物原料和合成中间体,如下所示:
合成路线中的反应按如下细化操作进行:
(i-iii)合成肉桂酸3B(苯环上有≥1个烯丙氧基取代基)
在干燥的反应瓶中加入磁子,肉桂酸(Cinnamic aids,30mmol,1.0equiv.)和碳酸钾(x mmol.假设一个化合物有一个羟基和一个羧基,x=180mmol=6.0equiv.;假设一个化合物有两个羟基和一个羧基,x=270mmol=9.0equiv.;以后文肉桂酸衍生物28的制备为例,肉桂酸衍生物28结构中有1个烯丙氧基,合成28的原料肉桂酸中含有1个羟基和1个羧基,则应该加入碳酸钾180mmol,即6.0equiv.),加入120mL乙腈作为反应用溶剂,搅拌的条件下缓慢分批以注射的方式加入烯丙基溴(x mmol,等同于碳酸钾的物质的量;溶于适量的乙腈溶剂),随后,将反应瓶移至80℃油浴锅中加热回流,过夜反应。次日,将反应瓶移至室温冷却,通过TLC点板,监测反应情况,待反应完全,将反应液过滤,用乙酸乙酯洗涤滤渣,收集滤液(乙腈和乙酸乙酯的混合溶液),在旋转蒸发仪的条件下浓缩,将浓缩液用乙酸乙酯溶解,经由乙酸乙酯和水作为两相萃取三次,收集乙酸乙酯层,加入无水硫酸钠干燥,过滤,经由旋转蒸发仪浓缩,得到肉桂酸酯2,无需再经其它纯化处理,可直接用于下一步。
将上一步骤所得的肉桂酸酯2(25mmol,1.0equiv.)加入至干燥的反应瓶中,加入磁子,加入甲醇和水的混合溶剂(40mL:40mL)后置于室温下搅拌,将氢氧化钠(100mmol,4.0equiv.)缓慢分批加入至反应体系中,加完后将反应瓶移至60℃油浴锅中加热回流,过夜反应。次日,将反应瓶移至室温冷却,通过TLC点板监测反应情况,待反应完全,在旋转蒸发仪的条件下进行初步的浓缩,去除甲醇溶剂,随后,将浓缩液用二氯甲烷溶解,经由二氯甲烷和水作为两相萃取三次,收集水层,将水层置于分液漏斗中,加入1M HCl水溶液,调节pH至1~2,加入适量的乙酸乙酯,萃取三次,收集乙酸乙酯层,同时TLC对水层进行点板,观察水层中的有机物是否被乙酸乙酯萃取干净,在收集得到的乙酸乙酯层中加入无水硫酸钠干燥,过滤,经由旋转蒸发仪浓缩,得到肉桂酸3B,无需再经其它纯化处理,可直接用于下一步。
(iv)合成肉桂酰氯4A或者4B(苯环上有≥1个烯丙氧基取代基)
将经由商业途径购买获得的肉桂酸3A(15mmol,1.0equiv.)或者经由上述步骤制备得到的肉桂酸3B(15mmol,1.0equiv.)分别加入至干燥的反应瓶中,加入磁子,加入40mL无水二氯甲烷,加入催化量的N,N-二甲基甲酰胺(0.75mmol,0.05equiv.),以注射的方式缓慢逐滴加入草酰氯(45mmol,3.0equiv.),将反应液继续在室温下搅拌2-6h,TLC板监测反应完全后即可处理,注意在该反应体系中会产生气体,因此,在加料的过程中应注意气体的平衡。反应完成后,在旋转蒸发仪的条件下进行浓缩,去除溶剂,得到肉桂酰氯4A或者4B,无需再经其它纯化处理,可直接用于下一步。
(v)合成肉桂酸衍生物5–30
在干燥的反应瓶中分别加入KD(10mmol,1.0equiv.)或者MDG(10mmol,1.0equiv.),加入磁子,加入干燥的无水吡啶(100mmol,10.0equiv.),加入适量的无水二氯甲烷作溶剂,将反应瓶至于-10℃条件下搅拌,将由上述步骤制备得到的肉桂酰氯4A(11mmol,1.1equiv.)或者4B(11mmol,1.1equiv.)分别溶于无水二氯甲烷中,以注射的方式缓慢逐滴加入至反应瓶中,随后,将反应瓶移至室温条件下继续搅拌过夜,次日,TLC点板,监测反应完成后,加入少量的甲醇淬灭该反应体系,在旋转蒸发仪的条件下进行浓缩,将浓缩液经二氯甲烷溶解转移至分液漏斗中,加入1M HCl水溶液,调节pH至5~6,经由二氯甲烷和水作为两相萃取约六次,至二氯甲烷层不含有目标化合物,收集二氯甲烷层,加入无水硫酸钠干燥,过滤,经由旋转蒸发仪浓缩,得到粗产物,加入适量二氯甲烷溶解粗产物,加入100-200目硅胶进行拌样,进行柱层析分离(200-300目硅胶,石油醚:乙酸乙酯=3:1–1:4),分别得到肉桂酸衍生物5–30。
(二)肉桂酸衍生物5–30的结构鉴定
对肉桂酸衍生物5–30的高分辨质谱,核磁共振氢谱,核磁共振碳谱等数据进行综合分析,从而确定该化合物的结构。结果如下:
((2R,3S,4S,5R,6R)-3,4,5-trihydroxy-6-(((R)-5-oxotetrahydrofuran-3yl)oxy)tetrahydro-2H-pyran-2-yl)methyl cinnamate(5)
1H),3.42–3.34(m,2H),3.25–3.19(m,1H),2.85(dd,J=18.0,6.5Hz,1H),2.64(ddd,J=18.0,2.1,0.9Hz,1H).13C NMR(150MHz,MeOD)δ178.4,168.4,146.6,135.7,131.6,130.0,129.3,118.6,104.0,77.7,76.7,76.1,75.5,74.8,71.5,64.6,36.0.HRMS(ESI):calcd.ForC19H22O9Na[M+Na]+:417.1156,found 417.1163.
((2R,3S,4S,5R,6R)-3,4,5-trihydroxy-6-(((R)-5-oxotetrahydrofuran-3-yl)oxy)tetrahydro-2H-pyran-2-yl)methyl 3-phenylpropanoate(6)
8.9Hz,1H),3.17(dd,J=9.2,7.8Hz,1H),2.94(t,J=7.6Hz,2H),2.83(dd,J=18.0,6.6Hz,1H),2.68(t,J=7.6Hz,2H),2.62(ddd,J=18.0,2.1,0.9Hz,1H).13C NMR(150MHz,MeOD)δ177.0,173.0,140.6,128.1,128.0,125.9,102.6,76.3,75.3,74.7,74.0,73.3,70.0,63.1,35.4,34.7,30.5.HRMS(ESI):calcd.for C19H24O9Na[M+Na]+:419.1313,found 419.1312.
((2R,3S,4S,5R,6R)-3,4,5-trihydroxy-6-(((R)-5-oxotetrahydrofuran-3-yl)oxy)tetrahydro-2H-pyran-2-yl)methyl(E)-3-(4-fluorophenyl)acrylate(7)
3.23–3.19(m,1H),2.85(dd,J=18.0,6.6Hz,1H),2.63(ddd,J=18.1,2.1,0.9Hz,1H).13CNMR(150MHz,MeOD)δ178.4,168.3,165.4(d,J=249Hz),145.3,132.2(d,J=3Hz),131.5(d,J=9Hz),118.5(d,J=3Hz),116.9(d,J=22.5Hz),104.0,77.7,76.7,76.1,75.5,74.8,71.5,64.6,36.0.HRMS(ESI):calcd.for C19H21FO9Na[M+Na]+:435.1062,found 435.1059.
((2R,3S,4S,5R,6R)-3,4,5-trihydroxy-6-(((R)-5-oxotetrahydrofuran-3-yl)oxy)tetrahydro-2H-pyran-2-yl)methyl(E)-3-(4-chlorophenyl)acrylate(8)
3.42–3.33(m,2H),3.25–3.17(m,1H),2.85(dd,J=18.0,6.5Hz,1H),2.63(dd,J=17.9,2.1Hz,1H).13C NMR(100MHz,MeOD)δ178.5,168.2,145.2,137.5,134.6,130.9,130.3,119.6,104.2,77.8,76.8,76.2,75.6,74.9,71.6,64.8,36.2.HRMS(ESI):calcd.forC19H21ClO9Na[M+Na]+:451.0766,found 451.0769,453.0742.
((2R,3S,4S,5R,6R)-3,4,5-trihydroxy-6-(((R)-5-oxotetrahydrofuran-3-yl)oxy)tetrahydro-2H-pyran-2-yl)methyl(E)-3-(4-bromophenyl)acrylate(9)
=8.3Hz,1H),2.85(dd,J=18.1,6.5Hz,1H),2.63(dd,J=18.1,1.9Hz,1H).13C NMR(150MHz,MeOD)δ178.4,168.1,145.1,134.8,133.2,130.9,125.6,119.6,104.0,77.7,76.7,76.1,75.5,74.8,71.5,64.7,36.0.HRMS(ESI):calcd.for C19H21BrO9Na[M+Na]+:495.0261,found 495.0264,497.0243.
((2R,3S,4S,5R,6R)-3,4,5-trihydroxy-6-(((R)-5-oxotetrahydrofuran-3-yl)oxy)tetrahydro-2H-pyran-2-yl)methyl(E)-3-(4-(trifluoromethyl)phenyl)acrylate(10)
4.6Hz,1H),4.42(d,J=7.8Hz,1H),4.38(dd,J=11.9,5.9Hz,1H),3.57(ddd,J=8.6,5.8,2.2Hz,1H),3.41–3.36(m,2H),3.22(t,J=8.2Hz,1H),2.85(dd,J=18.0,6.5Hz,1H),2.64(dd,J=18.1,2.0Hz,1H).13C NMR(150MHz,MeOD)δ178.4,167.8,144.5,139.5,132.8(q,J=31.5Hz),129.8,126.9(q,J=4.5Hz),125.4(d,J=270Hz),121.6,104.0,77.9,76.7,76.1,75.5,74.8,71.5,64.8,36.0.HRMS(ESI):calcd.for C20H21F3O9Na[M+Na]+:485.1030,found485.1042.
((2R,3S,4S,5R,6R)-3,4,5-trihydroxy-6-(((R)-5-oxotetrahydrofuran-3-yl)oxy)tetrahydro-2H-pyran-2-yl)methyl(E)-3-(naphthalen-1-yl)acrylate(11)
Hz,1H),4.52(ddd,J=10.3,1.8,0.9Hz,1H),4.45(d,J=4.8Hz,1H),4.46–4.39(m,2H),3.60(ddd,J=9.6,6.0,2.3Hz,1H),3.43–3.38(m,2H),3.27–3.21(m,1H),2.84(dd,J=18.1,6.6Hz,1H),2.64(ddd,J=18.1,2.1,0.9Hz,1H).HRMS(ESI):calcd.for C23H24O9Na[M+Na]+:467.1313,found 467.1308.
((2R,3S,4S,5R,6R)-3,4,5-trihydroxy-6-(((R)-5-oxotetrahydrofuran-3-yl)oxy)tetrahydro-2H-pyran-2-yl)methyl(E)-3-(p-tolyl)acrylate(12)
3.37–3.25(m,2H),3.20–3.10(m,1H),2.76(dd,J=18.0,6.5Hz,1H),2.55(dd,J=18.0,2.0Hz,1H),2.26(s,3H).13C NMR(100MHz,MeOD)δ178.4,168.6,146.6,142.3,132.9,130.7,129.3,117.5,104.0,77.7,76.6,76.1,75.5,74.7,71.5,64.6,36.0,21.5.HRMS(ESI):calcd.for C20H24O9Na[M+Na]+:431.1313,found 431.1310.
((2R,3S,4S,5R,6R)-3,4,5-trihydroxy-6-(((R)-5-oxotetrahydrofuran-3-yl)oxy)tetrahydro-2H-pyran-2-yl)methyl(E)-3-(4-methoxyphenyl)acrylate(13)
J=8.1,3.6,2.2Hz,1H),3.40–3.33(m,2H),3.21(td,J=7.7,1.5Hz,1H),2.85(dd,J=18.1,6.6Hz,1H),2.63(ddd,J=18.0,2.0,0.8Hz,1H).13C NMR(150MHz,MeOD)δ178.4,168.8,163.2,150.0,146.4,131.0,128.2,115.8,115.4,104.0,77.7,76.6,76.1,75.5,74.7,71.5,64.5,55.9,36.0.HRMS(ESI):calcd.for C20H24O10Na[M+Na]+:447.1262,found447.1258.
((2R,3S,4S,5R,6R)-3,4,5-trihydroxy-6-(((R)-5-oxotetrahydrofuran-3-yl)oxy)tetrahydro-2H-pyran-2-yl)methyl(E)-3-(4-(allyloxy)phenyl)acrylate(14)
4.54(dd,J=11.9,2.2Hz,1H),4.49(dd,J=10.3,1.9Hz,1H),4.47–4.40(m,1H),4.41(d,J=7.8Hz,1H),4.35(dd,J=11.9,6.1Hz,1H),3.56(ddd,J=8.7,6.2,2.2Hz,1H),3.44–3.31(m,2H),3.22(t,J=8.3Hz,1H),2.85(dd,J=18.0,6.5Hz,1H),2.63(dd,J=17.8,2.0Hz,1H).13C NMR(100MHz,MeOD)δ178.4,168.8,162.1,146.4,134.5,131.0,128.4,117.8,116.2,115.9,104.0,77.9,76.6,76.1,75.5,74.7,71.5,69.8,64.5,36.0.HRMS(ESI):calcd.for C22H26O10Na[M+Na]+:473.1418,found 473.1413.
((2R,3S,4S,5R,6R)-3,4,5-trihydroxy-6-(((R)-5-oxotetrahydrofuran-3-yl)oxy)tetrahydro-2H-pyran-2-yl)methyl(E)-3-(3-(allyloxy)-4-methoxyphenyl)acrylate(15)
2.1Hz,1H),4.60(dt,J=5.4,1.6Hz,2H),4.54(dd,J=11.9,2.2Hz,1H),4.49(dd,J=10.2,1.9Hz,1H),4.45(d,J=4.7Hz,1H),4.40(d,J=7.8Hz,1H),4.35(dd,J=11.9,6.0Hz,1H),3.86(s,3H),3.55(ddd,J=8.6,6.0,2.3Hz,1H),3.44–3.34(m,2H),3.26–3.17(m,1H),2.85(dd,J=18.0,6.5Hz,1H),2.63(dd,J=17.9,2.1Hz,1H).13C NMR(100MHz,MeOD)δ178.3,168.7,153.3,149.6,146.6,134.7,128.6,124.3,117.9,116.2,113.7,112.9,104.0,77.7,76.6,76.1,75.5,74.8,71.5,70.9,64.5,56.5,36.0.HRMS(ESI):calcd.for C23H28O11Na[M+Na]+:503.1524,found 503.1521.
((2R,3S,4S,5R,6R)-3,4,5-trihydroxy-6-(((R)-5-oxotetrahydrofuran-3-yl)oxy)tetrahydro-2H-pyran-2-yl)methyl(E)-3-(4-(allyloxy)-3,5-dimethoxyphenyl)acrylate(16)
(dd,J=12.0,6.0Hz,1H),3.86(s,6H),3.55(ddd,J=8.6,5.9,2.3Hz,1H),3.42–3.33(m,2H),3.24–3.18(m,1H),2.85(dd,J=18.1,6.6Hz,1H),2.63(dd,J=18.0,2.0Hz,1H).13CNMR(150MHz,MeOD)δ178.3,168.5,155.0,146.7,139.9,135.6,131.5,118.1,117.9,106.7,104.1,77.7,76.7,76.1,75.5,75.1,74.8,71.5,64.5,56.7,36.0.HRMS(ESI):calcd.forC24H30O12Na[M+Na]+:533.1629,found 533.1630.
((2R,3S,4S,5R,6R)-3,4,5-trihydroxy-6-(((R)-5-oxotetrahydrofuran-3-yl)oxy)tetrahydro-2H-pyran-2-yl)methyl(E)-3-(3,4-bis(allyloxy)phenyl)acrylate(17)
J=11.9,2.3Hz,1H),4.49(ddd,J=10.4,1.9,0.9Hz,1H),4.44(dd,J=10.4,4.8Hz,1H),4.40(d,J=7.8Hz,1H),4.35(dd,J=11.9,6.1Hz,1H),3.58–3.52(m,1H),3.42–3.33(m,2H),3.24–3.18(m,1H),2.85(dd,J=18.1,6.6Hz,1H),2.63(ddd,J=18.0,2.2,0.9Hz,1H).13C NMR(150MHz,MeOD)δ178.3,168.7,152.3,150.0,146.6,134.8,134.5,128.9,124.1,117.8,117.7,116.3,114.8,114.2,104.0,77.7,76.7,76.1,75.5,74.8,71.5,71.0,70.7,64.5,36.0.HRMS(ESI):calcd.for C25H30O11Na[M+Na]+:529.1680,found 529.1684.
((2R,3S,4S,5R)-3,4,5-trihydroxy-6-methoxytetrahydro-2H-pyran-2-yl)methyl cinnamate(18)
131.6,130.0,129.3,118.6,101.3,75.0,73.5,71.9,71.1,64.9,55.6.HRMS(ESI):calcd.for C16H20O7Na[M+Na]+:347.1101,found 347.1104.
((2R,3S,4S,5R)-3,4,5-trihydroxy-6-methoxytetrahydro-2H-pyran-2-yl)methyl(E)-3-(4-fluorophenyl)acrylate(19)
248Hz),145.1,132.2(d,J=3Hz),131.5(d,J=9Hz),118.5(d,J=2Hz),116.9(d,J=22Hz),101.3,75.0,73.5,71.9,71.1,65.0,55.6.HRMS(ESI):calcd.for C16H19FO7Na[M+Na]+:365.1007,found 365.1016.
((2R,3S,4S,5R)-3,4,5-trihydroxy-6-methoxytetrahydro-2H-pyran-2-yl)methyl(E)-3-(4-chlorophenyl)acrylate(20)
168.2,144.9,137.3,134.4,130.7,130.2,119.5,101.3,75.0,73.5,71.9,71.1,65.0,55.6.HRMS(ESI):calcd.for C16H19ClO7Na[M+Na]+:381.0712,found 381.0709,383.0677.
((2R,3S,4S,5R)-3,4,5-trihydroxy-6-methoxytetrahydro-2H-pyran-2-yl)methyl(E)-3-(4-bromophenyl)acrylate(21)
145.0,134.8,133.2,130.9,125.5,119.6,101.3,75.0,73.5,71.9,71.1,65.0,55.6.HRMS(ESI):calcd.for C16H19BrO7Na[M+Na]+:425.0206,found 425.0201,427.0181.
((2R,3S,4S,5R)-3,4,5-trihydroxy-6-methoxytetrahydro-2H-pyran-2-yl)methyl(E)-3-(4-(trifluoromethyl)phenyl)acrylate(22)
MeOD)δ167.8,144.4,139.5,132.7(q,J=31.5Hz),129.7,126.9(q,J=4.5Hz),125.4(d,J=270Hz),121.6,101.3,75.0,73.5,71.9,71.1,65.1,55.6.HRMS(ESI):calcd.forC17H19F3O7Na[M+Na]+:415.0975,found 415.0982.
((2R,3S,4S,5R)-3,4,5-trihydroxy-6-methoxytetrahydro-2H-pyran-2-yl)methyl(E)-3-(naphthalen-1-yl)acrylate(23)
(m,1H),3.67(dd,J=9.7,8.9Hz,1H),3.48–3.44(m,1H),3.44(s,3H),3.40(dd,J=10.1,8.8Hz,1H).13C NMR(150MHz,MeOD)δ167.0,141.7,133.8,131.3,131.1,130.5,128.5,126.7,125.9,125.2,124.8,122.6,119.7,99.94,73.7,72.1,70.6,69.8,63.7,54.3.HRMS(ESI):calcd.for C20H22O7Na[M+Na]+:397.1258,found 397.1261.
((2R,3S,4S,5R)-3,4,5-trihydroxy-6-methoxytetrahydro-2H-pyran-2-yl)methyl(E)-3-(p-tolyl)acrylate(24)
(m,1H),2.34(s,3H).13C NMR(100MHz,MeOD)δ168.6,146.5,142.2,132.9,130.7,129.3,117.5,101.2,75.0,73.4,71.9,71.1,64.9,55.6,21.5.HRMS(ESI):calcd.for C17H22O7Na[M+Na]+:361.1258,found 361.1254.
((2R,3S,4S,5R)-3,4,5-trihydroxy-6-methoxytetrahydro-2H-pyran-2-yl)methyl(E)-3-(4-methoxyphenyl)acrylate(25)
(m,1H).13C NMR(150MHz,MeOD)δ168.9,163.2,146.3,131.0,128.2,115.9,115.4,101.3,75.0,73.5,71.9,71.1,64.8,55.9,55.6.HRMS(ESI):calcd.for C17H22O8Na[M+Na]+:377.1207,found 377.1207.
((2R,3S,4S,5R)-3,4,5-trihydroxy-6-methoxytetrahydro-2H-pyran-2-yl)methyl(E)-3-(4-(allyloxy)phenyl)acrylate(26)
(dd,J=11.9,2.2Hz,1H),4.32(dd,J=11.9,5.9Hz,1H),3.78(ddd,J=10.1,5.9,2.2Hz,1H),3.64(t,J=9.2Hz,1H),3.44(d,J=3.7Hz,1H),3.41(s,3H),3.35(dd,J=10.1,8.9Hz,1H).13C NMR(100MHz,MeOD)δ168.9,162.1,146.3,134.5,131.0,128.4,117.8,116.2,116.0,101.3,75.1,73.5,71.9,71.1,69.8,64.8,55.6.HRMS(ESI):calcd.for C19H24O8Na[M+Na]+:403.1363,found 403.1357.
((2R,3S,4S,5R)-3,4,5-trihydroxy-6-methoxytetrahydro-2H-pyran-2-yl)methyl(E)-3-(3-(allyloxy)-4-methoxyphenyl)acrylate(27)
11.8,5.9Hz,1H),3.87(s,3H),3.78(ddd,J=10.1,5.9,2.2Hz,1H),3.64(t,J=9.3Hz,1H),3.46–3.41(m,1H),3.42(s,3H),3.36(dd,J=10.0,8.9Hz,1H).13C NMR(150MHz,MeOD)δ167.5,152.0,148.2,145.2,133.4,127.2,123.0,116.5,114.8,112.3,111.5,99.9,73.7,72.1,70.5,69.8,69.6,63.4,55.0,54.2.HRMS(ESI):calcd.for C20H26O9Na[M+Na]+:433.1469,found 433.1471.
((2R,3S,4S,5R)-3,4,5-trihydroxy-6-methoxytetrahydro-2H-pyran-2-yl)methyl(E)-3-(4-(allyloxy)-3,5-dimethoxyphenyl)acrylate(28)
1H),3.42(s,3H),3.36(dd,J=10.1,8.9Hz,1H).13C NMR(150MHz,MeOD)δ167.2,153.6,145.2,138.5,134.2,130.2,116.7,116.5,105.3,99.9,73.7,73.6,72.1,70.5,69.7,63.5,55.3,54.3.HRMS(ESI):calcd.for C21H28O10Na[M+Na]+:463.1575,found 463.1580.
((2R,3S,4S,5R)-3,4,5-trihydroxy-6-methoxytetrahydro-2H-pyran-2-yl)methyl(E)-3-(3,4-bis(allyloxy)phenyl)acrylate(29)
3.78(ddd,J=10.1,5.8,2.2Hz,1H),3.64(dd,J=9.6,8.9Hz,1H),3.45–3.42(m,1H),3.42(s,3H),3.36(dd,J=10.1,8.9Hz,1H).13C NMR(150MHz,MeOD)δ167.5,150.9,148.6,145.1,133.4,133.1,127.5,122.8,116.5,116.3,114.9,113.4,112.8,99.9,73.7,72.1,70.5,69.8,69.6,69.3,63.4,54.3.HRMS(ESI):calcd.for C22H28O9Na[M+Na]+:459.1626,found459.1624.
((2R,3S,4S,5R,6R)-3,4,5-trihydroxy-6-(((R)-5-oxotetrahydrofuran-3-yl)oxy)tetrahydro-2H-pyran-2-yl)methyl(E)-3-(3-fluorophenyl)acrylate(30)
2.1Hz,1H),3.41–3.33(m,2H),3.25–3.18(m,1H),2.86(dd,J=18.0,6.5Hz,1H),2.63(dd,J=18.4,2.1Hz,1H).13C NMR(100MHz,MeOD)δ178.4,168.0,164.5(d,J=244Hz),145.1(d,J=3Hz),138.1(d,J=8Hz),131.8(d,J=8Hz),125.5(d,J=3Hz),120.3,118.2(d,J=21Hz),115.3(d,J=22Hz),104.0,77.7,76.7,76.1,75.5,74.7,71.5,64.7,36.0.HRMS(ESI):calcd.for C19H21FO9Na[M+Na]+:435.1062,found 435.1068.
对比例
除了上述实施例1的制备方法,为了制备得到肉桂酸衍生物5–30,发明人还尝试了两种常见的酯缩合方法,即,DCC、EDCI促进的酯缩合反应,但二者均未能成功地制得目标的肉桂酸衍生物。以化合物5为例:
方法一:EDCI促进的酯缩合反应:在一个干燥的反应瓶中加入EDCI(1-乙基-3(3-二甲基丙胺)碳二亚胺,0.34mmol,1.7equiv.)和4-DMAP(4-二甲氨基吡啶,0.02mmol,0.1equiv.),加入无水二氯甲烷(4mL)作为溶剂,将反应瓶移至0℃条件下,缓慢加入三乙胺(0.4mmol,2.0equiv.),随后,缓慢分批加入肉桂酸(0.3mmol,1.5equiv.),继续在0℃条件下搅拌15分钟,加入MDG(0.2mmol,1.0equiv.),将反应瓶移至室温条件下继续搅拌过夜,次日,TLC点板,未发现目标产物5。
方法二:DCC促进的酯缩合反应:在一个干燥的反应瓶中加入肉桂酸(0.24mmol,1.2equiv.),加入磁子,加入无水二氯甲烷溶剂(4mL)作为溶剂,在0℃条件下搅拌,加入MDG(0.2mmol,1.0equiv.),随后,向反应瓶中依次加入DMAP(0.02mmol,0.1equiv.)和DCC(二环己基碳二亚胺,0.3mmol,1.5equiv.),将反应瓶移至室温条件下继续搅拌过夜,次日,TLC点板,未发现目标产物5。
实施例2:肉桂酸衍生物细胞毒及抗肝损伤活性的确定
(1)采用细胞活力测定技术(CCK-8试剂盒),首先对肉桂酸衍生物的细胞毒作用进行评价,采用原代永生化小鼠正常肝细胞系AML12作为靶细胞,用肉桂酸衍生物(10,100,1000μM),处理AML12细胞48小时,随后加入CCK-8试剂检测活细胞比例。结果显示,除了化合物21,22,23在1000μM浓度下细胞的生存率低于50%外,其他化合物在所有浓度都对细胞无毒性作用,说明该类化合物总体比较安全(图1)。
(2)C57BL/6J小鼠腹腔注射300mg/kg APAP构建小鼠急性肝损伤模型,APAP注射1h后对小鼠腹腔注射不同的肉桂酸衍生物(200mg/kg)和NAC(300mg/kg),APAP作用24h后结束实验,采集相关小鼠样本进行相关检测;注射APAP 24h后的小鼠血清谷丙转氨酶(ALT)和谷草转氨酶(AST)水平均明显升高,其中ALT活性升高表示肝脏炎症活动的程度,AST代表肝细胞已经发生坏死,是公认的重度肝损伤的标志物。从AST的结果来看,化合物5,12,13,14,15,16,18,21,22,27,28,29,30不同程度的降低了因APAP处理而升高的AST水平,化合物12,16,22,28,29不同程度的降低了因APAP处理而升高的ALT水平,其中尤其以化合物16和28表现出较强的对抗APAP诱导的急性肝损伤的作用,这表现在同时降低的ALT和AST水平上,甚至和阳性对照NAC的效果接近,这极大的展现出化合物16和28的对抗APAP诱导的急性肝损伤的治疗潜力(图2)。图中“Control”组为正常小鼠,“APAP”组为模型组,“NAC”为阳性对照组。
本发明发明人前期研究报道了如式18所示的肉桂酸衍生物(化合物MCGP),它主要是应用于对乙酰氨基酚(APAP)诱导的药物性肝损伤和四氯化碳诱导的化学性肝损伤,其机制可能与抑制氧化应激、抑制肝细胞凋亡、促进肝脏再生有关(参考文献:Front.Pharmacol.2022,13,873938.)。该论文中的给药方式与本发明有明显的区别:该论文中使用MCGP预给药10天后再进行ALI小鼠造模,而本发明则是在小鼠ALI造模后,肝损伤已经发生的情况下再给予肉桂酸衍生物(式1A–1B)进行治疗,本发明中的这个实验方案更符合临床实际情况,因为临床中的大部分ALI患者在自身发生ALI之前难以预料到自己会发生ALI,不会提前服用药物。更重要的是,在本发明的实验中,MCGP的抗肝损伤作用微弱,而本发明所述的多个化合物(如化合物5,12,13,14,15,16,21,22,27,28,29,30)展示了强于MCGP的抗肝损伤作用。
实施例3:代表性化合物16(记为CK16)和化合物28(记为CG28)抗肝损伤,通过抑制MAPK信号通路激活发挥作用、通过抑制铁死亡反应发挥作用、通过激活UDP-葡萄糖醛酸基转移酶发挥作用效果的确定
(1)为了证实CK16和CG28对APAP引起的急性肝损伤的作用,小鼠腹腔注射300mg/kg APAP 1h后接受不同浓度的CK16和CG28(100,200,300mg/kg)处理(见图3中的A)。溶剂为2%DMSO和98%玉米油(体积比为:2:98),作为对照。对NAC的给药浓度进行了一个探索,发现只有在300mg/kg时,NAC显著缓解了APAP诱导的血清ALT和AST的增加,所以接下来实验我们选用300mg/kg NAC作为阳性参考(见图3中的B)。注射APAP后1h腹腔注射CK16和CG28可以明显降低APAP导致的小鼠的ALT和AST水平的升高(见图3中的C)。H&E染色的组织学显示CK16和CG28明显改善APAP所致的肝脏出血、脂肪变性、肝细胞膨胀和坏死(见图3中的D、E)。此外,肝脏标本的免疫荧光染色显示,CK16和CG28给药小鼠的TUNEL阳性细胞数目明显低于APAP处理组,CK16和CG28处理可显著抑制HMGB1在APAP处理的小鼠中易位至细胞质。小鼠肝脏组织免疫化学染色结果表明与APAP模型组相比,p-MLKL的表达量在CK16和CG28给药后明显减少(见图3中的F)。我们还通过腹腔注射致死剂量的APAP(600mg/kg)检测了CK16和CG28对APAP导致的死亡率的影响。每4小时监测一次小鼠的存活率,直至给药后24小时。在此观察期间,CK16和CG28给药明显提高了小鼠的生存率,并且CK16和CG28处理组小鼠的生存率明显高于NAC组,可以看出CK16和CG28小鼠对APAP引起的肝损伤有比NAC更强的缓解能力(见图3中的G)。综上所述,这些结果表明CK16和CG28可有效改善APAP诱导的小鼠急性肝损伤。
(2)进一步,采用奥沙利铂(Oxaliplatin,OXA)诱导的肝损伤模型检测了CK16和CG28抗肝损伤作用。OXA溶于5%葡萄糖溶液(质量百分比)中,8mg/kg腹腔注射小鼠诱导急性肝损伤模型,CK16和CG28溶于2%DMSO和98%玉米油(体积比为:2:98)后以100mg/kg的剂量在OXA处理后1小时腹腔注射给药。NAC溶于生理盐水后以300mg/kg的剂量在OXA处理后1小时腹腔注射给药。该实验持续三天,每天给药一次,OXA作用三天后,采集肝脏和血液进行进一步实验。结果显示腹腔注射CK16和CG28可以明显降低OXA导致的小鼠的ALT和AST水平的升高(见图4中的A),表明CK16和CG28对OXA诱导的小鼠急性肝损伤有一定的保护作用。采用OXA(35μM)处理AML12细胞系构建肝损伤细胞模型,同时用CK16和CG28(6.25,12.5,25,50,100μM),共同处理AML12细胞24小时,NAC(10mM)处理组作为阳性对照参考,随后加入CCK-8试剂检测活细胞比例。结果显示,CK16和CG28对OXA诱导的体外细胞肝损伤模型显示出一定的改善作用(见图4中的B)。这些结果显示出肉桂酸衍生物CK16和CG28具有抗奥沙利铂诱导的肝损伤活性。
(3)采用APAP诱导的肝损伤模型来评估肉桂酸衍生物CK16和CG28抑制体内MAPK信号通路激活和铁死亡反应
APAP模型组小鼠在接受APAP 24小时后,小鼠肝组织中的MAPK家族蛋白(P38、ERK1/2和JNK)都发生明显的磷酸化,表明该通路的激活,而CK16或CG28治疗组中MAPK家族蛋白的磷酸化被显著抑制(见图5)。
免疫组化分析表明,在APAP模型组中,4-HNE明显上调,而CK16或CG28能明显阻止这种上调(见图6中的A),这表明CK16和CG28能减少APAP处理小鼠肝脏中的脂质积累以及铁死亡的发生。并且CK16或CG28能明显减少铁离子的积累(见图6中的B)。通过qRT-PCR检测铁死亡相关基因的表达,CK16和CG28显著改变了铁死亡相关基因的表达。具体而言,增加了FTH1、DHODH、FGF21、SLC7A11、FTL、DHFR、FPN和GCH1的表达,这些基因是铁氧化的负调控基因(见图6中的C)。免疫印迹结果显示,与APAP模型组相比,CK16和CG28提高了GPX4和FSP1的表达水平,而这两种蛋白的表达水平与对照组小鼠基本相似。与qRT-PCR的结果一致,CK16和CG28也显著提高了肝脏中其他与铁死亡负相关的蛋白质的表达水平,如SLC7A11、FTL、FTH1、FPN和CD71(见图6中的D)。这些结果表明,CK16和CG28可以减轻APAP诱导的肝细胞铁死亡的发生,改善肝损伤。
(4)采用UGT酶活性测定试剂盒检测肉桂酸衍生物CK16和CG28对UGT酶活性的激活作用。本发明首先采用HPLC-MS/MS分析了各实验组的APAP代谢物,包括APAP-Cys、APAP-Sulf和APAP-Gluc,该检测由一家专业提供药物研发技术服务的CRO企业(武汉宏韧生物医药股份有限公司)完成。UDP-糖基转移酶目前的检测较难,本发明采用UGT活性测定试剂盒(Abcam,UK,ab273331)测定化合物对UGT活性的影响。结果显示,CK16和CG28可以在体外增强UGT酶的活性(见图7中的A)。我们在注射APAP 2小时后(注射化合物1小时后)采集小鼠血液,检测APAP代谢物的变化。结果显示,CK16或CG28治疗组的APAP-cys水平明显低于APAP模型组,NAC治疗组的APAP-cys水平较高。同时,CK16或CG28治疗可明显提高小鼠体内APAP-gluc的水平,但对APAP-sulf的影响很小。NAC处理对小鼠体内的APAP-gluc含量没有影响,但却大大降低了APAP-sulf含量(见图7中的B)。APAP诱导的肝损伤模型证实了肉桂酸衍生物CK16和CG28可以在体内激活UGT酶活性。
结果与分析:
本发明合成的全新肉桂酸衍生物结构稳定,在有效浓度范围内无细胞毒;在一种细胞和2种小鼠急性肝损伤模型中,多个肉桂酸衍生物显示了很强的减轻急性肝损伤作用,其中的代表性化合物CK16和CG28抗肝损伤作用强于阳性药N-乙酰-L-半胱氨酸(NAC);代表性化合物CK16和CG28可通过抑制体内MAPK信号通路激活和铁死亡反应、激活UDP-葡萄糖醛酸基转移酶发挥作用。
实施例3虽然是通过抑制MAPK信号通路激活、通过抑制铁死亡反应、通过激活UDP-葡萄糖醛酸基转移酶验证代表性化合物CK16和CG28的抗肝损伤作用,但并不局限于肝损伤治疗,对其他存在利用相似作用机制发挥治疗效果的疾病,本发明也可以适用(可单用或与其他药物联用)。这是因为在生物体中MAPK信号通路激活和铁死亡是很多疾病的共有阶段,在很多疾病的发生发展和药物治疗中发挥作用。UDP-葡萄糖醛酸基转移酶是人体Ⅱ相代谢中最重要的酶之一,负责大约40-70%的内源性和异源性反应,使结合反应后的化合物更具水溶性,易于排出体外,参与很多药物的代谢清除过程,从而起到解毒的作用,相关联的生理病理过程也比较广。
另外,虽然实施例3仅是针对代表性化合物CK16和CG28,但对于其它满足通式1A、1B的肉桂酸衍生物,它们也能够在不同程度上起到减轻APAP诱导的肝损伤作用,这是因为它们在结构上和CK16和CG28类似,都含有一样的糖苷-肉桂酰基结构骨架,糖苷结构中的羟基和肉桂酰基结构中的羰基是这类化合物发挥抗ALI作用的关键结构。此外,通过减少APAP诱导和给药时间的间隔可以增强它们治疗肝损伤的作用。
本领域的技术人员容易理解,以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种肉桂酸衍生物,其特征在于,其结构式如式1A或式1B所示:
且排除式18:
对于式1A或式1B:
取代基R为0个至5个;当取代基R为1个至5个时,取代位点对应为苯环2号位、3号位、4号位、5号位、6号位中的任意1者至全部5者;不同取代位点上的R独立的选自:氟、氯、溴、碘、三氟甲基、氧三氟甲基、2,3-苯基、甲基、甲氧基、酯基、羧基、羟基、烯丙氧基;
虚实线代表碳碳单键或者碳碳双键。
2.如权利要求1所述肉桂酸衍生物,其特征在于,所述肉桂酸衍生物的结构式具体为式5至式17、式19至式30中的任意一者:
3.如权利要求1或2所述肉桂酸衍生物的合成方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将如式3A所示的肉桂酸作为反应底物,和草酰氯在催化量的DMF的作用下发生取代反应,得到如式4A所示的肉桂酰氯;
式3A中,取代基R1为0个至5个;当取代基R1为1个至5个时,取代位点对应为苯环2号位、3号位、4号位、5号位、6号位中的任意1者至全部5者;不同取代位点上的R1独立的选自:氟、氯、溴、碘、三氟甲基、氧三氟甲基、2,3-苯基、甲基、甲氧基、酯基;
虚实线代表碳碳单键或者碳碳双键;
(2)将步骤(1)得到的所述如式4A所示的肉桂酰氯与化合物KD发生取代反应,生成相应的肉桂酸衍生物,该肉桂酸衍生物的结构式满足式1A;或者,将步骤(1)得到的所述如式4A所示的肉桂酰氯与化合物MDG发生取代反应,生成相应的肉桂酸衍生物,该肉桂酸衍生物的结构式满足式1B;
4.如权利要求1或2所述肉桂酸衍生物的合成方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1:将如式Cinnamic acids所示的肉桂酸在碱性条件下,和烯丙基溴发生取代反应,生成如式2所示的肉桂酸酯;然后,将如式2所示的肉桂酸酯在碱性条件下水解,接着酸化得到如式3B所示的肉桂酸;
式Cinnamic acids中,羟基取代基为1个至5个,取代位点对应为苯环2号位、3号位、4号位、5号位、6号位中的任意1者至全部5者;取代基R2为0个至4个,并且羟基取代基和取代基R2的数量之和不超过5个;当取代基R2为非0个时,取代基R2的取代位点对应为苯环2号位、3号位、4号位、5号位、6号位中除羟基取代位点外的任意1者或若干;并且,不同取代位点上的R2独立的选自:氟、氯、溴、碘、三氟甲基、氧三氟甲基、2,3-苯基、甲基、甲氧基、酯基;
虚实线代表碳碳单键或者碳碳双键;
S2:将步骤S1得到的如式3B所示的肉桂酸作为反应底物,和草酰氯在催化量的DMF的作用下发生取代反应,得到如式4B所示的肉桂酰氯;
S3:将步骤S2得到的如式4B所示的肉桂酰氯与化合物KD发生取代反应,生成相应的肉桂酸衍生物,该肉桂酸衍生物的结构式满足式1A;或者,将步骤S2得到的如式4B所示的肉桂酰氯与化合物MDG发生取代反应,生成相应的肉桂酸衍生物,该肉桂酸衍生物的结构式满足式1B;
5.一种肉桂酸衍生物在制备通过抑制MAPK信号通路从而发挥治疗作用的药物中的应用,其特征在于,所述肉桂酸衍生物的结构式如式1A或式1B所示:
对于式1A或式1B:
取代基R为0个至5个;当取代基R为1个至5个时,取代位点对应为苯环2号位、3号位、4号位、5号位、6号位中的任意1者至全部5者;不同取代位点上的R独立的选自:氟、氯、溴、碘、三氟甲基、氧三氟甲基、2,3-苯基、甲基、甲氧基、酯基、羧基、羟基、烯丙氧基;
虚实线代表碳碳单键或者碳碳双键。
6.一种肉桂酸衍生物在制备通过抑制铁死亡从而发挥治疗作用的药物中的应用,其特征在于,所述肉桂酸衍生物的结构式如式1A或式1B所示:
对于式1A或式1B:
取代基R为0个至5个;当取代基R为1个至5个时,取代位点对应为苯环2号位、3号位、4号位、5号位、6号位中的任意1者至全部5者;不同取代位点上的R独立的选自:氟、氯、溴、碘、三氟甲基、氧三氟甲基、2,3-苯基、甲基、甲氧基、酯基、羧基、羟基、烯丙氧基;
虚实线代表碳碳单键或者碳碳双键。
7.一种肉桂酸衍生物在制备通过激活UDP-葡萄糖醛酸基转移酶从而发挥治疗作用的药物中的应用,其特征在于,所述肉桂酸衍生物的结构式如式1A或式1B所示:
对于式1A或式1B:
取代基R为0个至5个;当取代基R为1个至5个时,取代位点对应为苯环2号位、3号位、4号位、5号位、6号位中的任意1者至全部5者;不同取代位点上的R独立的选自:氟、氯、溴、碘、三氟甲基、氧三氟甲基、2,3-苯基、甲基、甲氧基、酯基、羧基、羟基、烯丙氧基;
虚实线代表碳碳单键或者碳碳双键。
8.如权利要求1或2所述肉桂酸衍生物在制备治疗肝损伤药物中的应用。
9.如权利要求8所述应用,其特征在于,所述治疗肝损伤药物为治疗急性肝损伤的药物。
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