丹皮酚查尔酮衍生物的合成及抗肿瘤活性.pdf

第 39 卷 第 6 期2023年6月商 丘 师 范 学 院 学 报JOURNAL OF SHANGQIU NORMAL UNIVERSITYVol.39 No.6June,2023收稿日期:2022-03-20;修回日期:2022-04-02基金项目:安徽省教育厅自然科学重点科研项目(KJ2020A0957);安徽省高校青年骨干人才国内访 学 研 修 项 目(gxgnfx2020147);安徽省省级质量工程项目(2020zyq89)作者简介:顾宏霞(1983),女,安徽天长人,皖西卫生职业学院副教授,硕士,主要从事天然活性成分的结构修饰及改造的研究;通信作者:何黎琴(1966),女,安徽合肥人,安徽中医药大学教授,博士,硕士生导师,主要从事天然活性成分的结构修饰及改造的研究.丹皮酚查尔酮衍生物的合成及抗肿瘤活性顾宏霞1,2,张强2,包贝贝2,何黎琴2,吴虹1(1.皖西卫生职业学院 药学系,安徽 六安 237000;2.安徽中医药大学 药学院,安徽 合肥 230038)摘 要:以丹皮酚为原料,与不同取代的苯甲醛经 Claisen-Schmidt 缩合反应得到 3 个丹皮酚查尔酮衍生物.目标化合物的结构经过红外光谱、核磁共振氢谱和质谱确证.用 MTT 法评价了目标化合物对人肝癌 HepG2 细胞增殖的影响,结果显示,所合成的目标化合物(IC50=7.22 17.41 M)均具有一定的抗肿瘤活性,其中化合物 3a(IC50=8.76 M)和 3b(IC50=7.22 M)的抗增值活性强于阳性对照药氟尿嘧啶(5-FU,IC50=16.20 M).关键词:丹皮酚;查尔酮;抗肿瘤 中图分类号:R916 文献标识码:A 文章编号:1672-3600(2023)06-0028-03Synthesis and Anticancer Activity ofPaeonol Chalcones DerivativesGU Honxi1,2,ZHANG Qin2,BAO Beibei2,HE Liqin2,WU Hon1(1.Department of Pharmacy,West Anhui Health Vocational College,Lun 237000,China;2.College of Pharmacy,Anhui University of Chinese Medicine,Hefei 230031,China)Abstract:Three target compounds from paeonol and different substituted benzaldehyde were synthesized by Claisen-Schmidt reaction and their chemical structures were confirmed by1H NMR,IR,and MS spectra.All targetcompounds were evaluated for anti-proliferative activity against HepG2 cells in vitro by thiazolyl blue(MTT)colorimetry method.The results indicated that all target compounds had potent anti-proliferative activity with IC50values of 8.76 17.41M and compound 3a(IC50:8.76 M)was even stronger than 5-Fluorouracil(5-FU)(IC50:16.20 M).Key Words:paeonol;chalcones;anti-cancer查尔酮(1,3-二苯基丙烯酮)类化合物广泛存在于可食用及药用植物的种子、果皮及花中,因分子中含有两个苯环和,-烯酮结构,能以不同方式如共价键、氢键、疏水性相互作用等与不同的受体结合,呈现出广泛的生物活性,如抗肿瘤、抗炎、抗菌等1-3.此外,查尔酮骨架可修饰的位点较多,便于引入多种药效基团获得结构多样的活性化合物.因此,查尔酮类化合物在药物研发中备受研究者关注.研究表明,对查尔酮结构进行修饰,比如在其苯环或烯键上引入取代基,或以电子等排体代替苯环,可得到活性更强的查尔酮类衍生物4,5.由于查尔酮类化合物在抗肿瘤方面表现突出,吸引众多科研工作者加入到对查尔酮结构进行修饰和优化的研究中,并已获得了具有高的抗肿瘤活性、低的药物耐药性和良好选择性的系列查尔酮类衍生物.丹皮酚(Paeonol)是传统中药牡丹皮的有效活性成分之一,具有解热镇痛、抗炎和抑制变态反应等作用.近年来的研究发现,丹皮酚具有一定的抗肿瘤活性和良好的抗血小板聚集及调血脂作用6-8.研究发现,对丹皮酚结构进行修饰可以提高其药理作用9-11.本课题组前期着手对丹皮酚进行结构修饰,得到了具有较强抗血小板聚集作用的系列衍生物12-14.由于丹皮酚结构中的苯乙酮易于与不同取代的苯甲醛通过 Claisen-Schmidt 缩合得到查尔酮类化合物,本论文拟对丹皮酚 1-位酮羰基 -碳进行修饰,即利用其 -碳上活性氢在碱催化下与不同取代的苯甲醛进行缩合,得到 3 个目标化合物(3a-c);利用MTT 法对合成的丹皮酚查尔酮类化合物进行抗肿瘤活性测试.期望通过对丹皮酚的结构修饰,得到具有活性更高、毒性更小、结构新颖的抗肿瘤活性化合物.目标化合物结构如图 1 所示.图 1 目标化合物结构式1 实验部分1.1 仪器与试剂SGW X-4 显微熔点仪(上海精密科学仪器有限公司);Nicolet Avatar 370 DTGS 型红外光谱仪(美国 Thermo Electron 公司);AV 400 型核磁共振仪(德国 Bruker 公司);LCQAdvantage MAX 型液质联用质谱仪(美国 Finnigan 公司).丹皮酚、水杨醛,对氯苯甲醛、茴香醛、2-羟基苯甲醛、无水乙醇、95%乙醇、氢氧化钠等均为市售分析纯或化学纯.1.2 合成部分1.2.1 实验原理丹皮酚(1)与不同取代的苯甲醛(2)经 Claisen-Schmidt 缩合反应得到丹皮酚查尔酮类衍生物(3a-c).目标化合物的合成路线如图 2 所示.图 2 目标化合物 3a-c 的合成路线1.2.2 实验步骤及结果目标化合物(3a-3c)的合成通法15在 50 mL 圆底烧瓶中依次加入丹皮酚(3 mmol)、取代苯甲醛(3 mmol)、无水乙醇(8 mL),50 条件下搅拌至反应物完全溶解.开始滴加50%的 NaOH 溶液(3 mL),时间控制在10 min 左右.滴加完毕,保持反应温度50 下继续搅拌反应,TLC 检测反应进程.反应完毕,反应液加 50 mL 水稀释,冰浴条件下滴加稀盐酸酸化,调至合适的 pH 5-6,析出黄色固体,抽滤,得目标化合物粗品.用无水乙醇重结晶,得到黄色粉末状固体.(E)-1-(2-羟基-4-甲氧基苯基)-3-(4-氯苯基)丙-2-烯-1-酮(3a):752 mg,收率 87%.m.p.117.7-120.0.HRMS m/zM+H+289.0604,1HNMR(400 MHz,DMSO-d6):13.39(s,1H),8.29(d,J=9.0 Hz,1H),8.04(d,J=15.5 Hz,1H),7.95(d,J=8.5 Hz,2H),7.80(d,J=15.5 Hz,1H),7.52(d,J=8.4 Hz,2H),6.57(d,J=9.0,1H),6.52(s,1H),3.85(s,3H).IR(KBr),cm-1,3432(OH),3025,2987,1708(C=O),1622(C=C),1593,1508(苯环骨架).(E)-1-(2-羟基-4-甲氧基苯基)-3-(2-羟基苯基)丙-2-烯-1-酮(3b):黄色固体粉末,688 mg,收率为85%.常温下为油状物.HRMS m/zM+H+:271.0082,1HNMR(400 MHz,DMSO-d6):13.55(s,1H),10.33(s,1H),8.18(d,J=8.6 Hz,1H),7.95(d,J=15.5 Hz,1H),7.91(d,J=8.4 Hz,2H),7.29(t,J=15.5 Hz,1H),6.94(t,J=8.9 Hz,1H),6.88(d,J=7.9,1H),6.57(d,J=9.0,1H),6.51(s,1H),3.85(s,3H).IR(KBr),cm-1,3430(OH),3140,2876,1705(C=O),1624(C=C),1588,1485(苯环骨架).(E)-1-(2-羟基-4-甲氧基苯基)-3-(4-甲氧基苯基)丙-2-烯-1-酮(3c):黄色粉末状固体 809 mg,收率:95%.m.p.109.8-111.1.HRMS m/zM+H+:285.1106.1HNMR(400 MHz,DMSO-d6):13.56(s,1H),8.15(d,J=15.6Hz,1H),7.88(d,J=8.6 Hz,2H),7.84(d,J=15.6 Hz,1H),7.80(d,J=8.6 Hz,2H),7.04(t,J=9.5 Hz,2H),6.56(s,1H),3.86(s,3H),3.84(s,3H).IR(KBr),cm-1,3430(OH),3140,2876,1685(C=O),1624(C=C),1581,1478(苯环骨架).1.3 目标化合物的体外抗增殖活性为了检测合成的目标化合物可否达到设计的目的,课题组对其进行了体外抗肿瘤活性的测试.以丹皮酚和氟尿嘧啶(5-FU)为阳性对照,以人肝癌细胞株 HepG2 为受试细胞株,用噻唑蓝(MTT)比色法对所合成的新化合物 3a 3c 进行了初步的抗增殖活性测试.测试结果如表 1 所示.表 1 目标化合物抑制肝癌细胞 HepG2 的增殖活性Compd.HepG2/(IC50,M)3a8.763b7.223c17.41Paeonol1005-FU16.22 讨 论2.1 合成部分合成查耳酮类化合物经典的合成方法为碱或酸催化的 Claisen-Schmidt 缩合.为此,本研究以丹皮酚和不同取代的苯甲醛为原料,按照文献15,16,设计了以 NaOH 为碱性催化剂和以浓硫酸、多聚磷酸为酸性催化剂的合成路线.实验结果发现,以92 第 6 期顾宏霞,等:丹皮酚查尔酮衍生物的合成及抗肿瘤活性NaOH 为碱性催化剂反应能够顺利进行,可获得目标化合物,产量较高,且后处理简单;而以浓硫酸和多聚磷酸作为催化剂的合成方法,则存在操作麻烦(浓硫酸具有强腐蚀性,安全性较低,而多聚磷酸的黏性很大,不易操作),产物收率很低,对环境不友好等缺点.为此,课题组成员选用以 NaOH 为碱性催化剂进行目标化合物的合成.此外,为考察不同浓度的 NaOH 溶液对产率的影响,我们设计了以 20%、30%、40%和 50%浓度的 NaOH 溶液进行实验,实验结果发现,随着 NaOH 溶液浓度的增加,目标化合物的产率逐渐升高,当 NaOH 浓度为 50%时,收率最高,可达 85%以上,最终,选择 50%的 NaOH 溶液作为实验的碱性催化剂.2.2 目标化合物构型分析由于目标化合物结构中含有 C=C 双键,理论上存在顺式(Z)/反式(E)两种构型,得到的应该是 E/Z 混合物.而本实验研究得到的目标化合物为单一化合物,通过核磁共振氢谱分析,两个双键碳上的氢的偶合常数(J)值大于 15 Hz,可以确证目标化合物结构为反式(E)构型17.2.3 药理活性用 MTT 法评价了目标化合物 3a-3c 对人肝癌 HepG2 细胞增殖的影响,实验结果如表 1 所示.实验数据显示,所合成的丹皮酚查尔酮类化合物 3a-3c 对 HepG2 细胞均具有一定的抗增殖活性,IC50为 7.22 17.41 M,远高于先导化合物丹皮酚(IC50 100 M),其中化合物 3a、3b 的抗增殖作用最强,IC50值分别为 7.22 M、8.76 M,强于阳性对照药 5-FU(IC50=16.20 M).抗肿瘤活性实验结果表明,将丹皮酚 1-位甲基酮与不同取代的苯甲醛经 Claisen-Schmidt 缩合反应得到丹皮酚查尔酮类衍生物,有助于提高其抗肿瘤活性,且苯甲醛结构中不同取代基对活性的影响也有所不同:比如 3a 为对位氯取代,其活性强于对位甲氧基取代的 3c;3b 为邻位羟基取代,其抗增殖活性最强.3 结 论以丹皮酚为合成原料,与不同取代的苯甲醛经 Claisen-Schmidt 缩合反应得到3 个丹皮酚查尔酮衍生物.目标化合物的结构经过红外光谱、核磁共振氢谱和质谱确证.用 MTT 法评价了目标化合物对人肝癌 HepG2 细胞增殖的影响,结果显示,所合成的目标化合物(IC50=7.22 17.41 M)均具有一定的抗增值活性,其中,化合物3a(IC50=8.76 M)和3b(IC50=7.22M)的抗增值活性强于阳性对照药氟尿嘧啶(5-FU,IC50=16.20 M),值得进一步研究.实验过程中发现,目标化合物的水溶性较差,这势必会影响其成药性,有待进行进一步的结构修饰和优化.参考文献:1Wei Q,Ning J Y,Dai X,et al.Discovery of novel HSP90 inhibitors that induced apoptosis and impaired autophagic flux in A549lung cancer cellsJ.European Journal Medicinal Chemistry,2018,145:551-558.2高慧,郑喜,王斯,等.含酰基哌嗪片段的呋喃查尔酮衍生物的合成及其抗炎活性研究J.化学通报,2017,80(10):976-979.3肖婷婷,程玮,钱伟烽,等.查尔酮衍生物的合成及其抑菌活性和分子对接研究J.有机化学,2020,40(03):1704-17154Liu S,Gao X,Zhang L,et al.A novel Anti-Cancer Stem Cells compound optimized from the natural symplostatin 4 scaffoldinhibits Wnt/-catenin signaling pathwayJ.European Journd Medicinal Chemistry,2018;156:21-42.5Zhai J,Fu L,Li Y,et al.Synthesis and biological activities evaluation of sanjuanolide and its analoguesJ.Bioorganic andMedicinal Chemistry Letters,2019,29(02):326-328.6Saahene R O,Jianjie W,Mo-Lin W,et al.The Antitumor Mechanism of Paeonol on CXCL4/CXCR3-B Signals in Breast CancerThrough Induction of Tumor Cell 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