乙酰阿魏酸丹皮酚酯合成工藝優(yōu)化研究

蔣志勇,劉文彬,張小娟,陳　陽,劉　惠,彭彩云

(1.湖南中醫(yī)藥大學(xué) 藥學(xué)院,湖南 長沙　410208;2.岳陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院 生物醫(yī)藥系，湖南 岳陽　414000;3.湖南中醫(yī)藥大學(xué) 中藥民族藥物創(chuàng)新與發(fā)展實(shí)驗(yàn)室，湖南 長沙　410208)

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乙酰阿魏酸丹皮酚酯合成工藝優(yōu)化研究

蔣志勇1,2,劉文彬1,3,張小娟1,3,陳陽1,劉惠1,彭彩云1,3

(1.湖南中醫(yī)藥大學(xué) 藥學(xué)院,湖南 長沙410208;2.岳陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院 生物醫(yī)藥系，湖南 岳陽414000;3.湖南中醫(yī)藥大學(xué) 中藥民族藥物創(chuàng)新與發(fā)展實(shí)驗(yàn)室，湖南 長沙410208)

摘要:文章將阿魏酸經(jīng)乙酰化后與SOCl2反應(yīng)制備酰氯,再以2.5%NaOH為催化劑,乙酰阿魏酰氯與丹皮酚拼接合成酯。對目標(biāo)化合物進(jìn)行了IR和1H-NMR結(jié)構(gòu)表征。由實(shí)驗(yàn)可得乙酰阿魏酸丹皮酚酯合成的最佳工藝如下:乙酰阿魏酰氯和丹皮酚的摩爾比為2∶1,反應(yīng)時間為2 h,反應(yīng)溫度為15℃,2.5%NaOH的用量為6 mL。在該工藝條件下產(chǎn)物的收率可達(dá)到75.2%。因此以2.5%NaOH為催化劑合成乙酰阿魏酸丹皮酚酯,收率高,反應(yīng)條件溫和,操作簡便。

關(guān)鍵詞:乙酰阿魏酸丹皮酚酯;優(yōu)化反應(yīng);乙?；?/p>

阿魏酸(ferulic acid)廣泛存在于我國名貴中草藥中,如阿魏、當(dāng)歸、川芎、蜂膠、酸棗仁等,具有抗血小板釋放5-HT，從而起到抗血小板聚集作用,以及抗炎和調(diào)節(jié)免疫、選擇性阻滯β1腎上腺素受體、清除氧自由基,抗脂質(zhì)過氧化、提高膜穩(wěn)定性、鎮(zhèn)痛等諸多藥理作用[1-3]。丹皮酚(paeonol)主要存在于蘿摩科植物徐長卿的干燥根皮和毛茛科植物牡丹的干燥根皮或全草中,具有清熱涼血、解熱鎮(zhèn)痛、活血化瘀、抑菌抗炎增強(qiáng)免疫、抗氧化等藥理作用,且活性強(qiáng)、毒副作用低[4-7]。對于阿魏酸和丹皮酚及其某些衍生物的抗氧化作用,文獻(xiàn)[8]研究表明阿魏酸對羥基自由基、超氧離子和鐵離子具有一定的還原能力,且還原鐵離子的能力是Vc的2倍；文獻(xiàn)[9-10]研究發(fā)現(xiàn)阿魏酸酯類、酰胺類、阿魏酸脂質(zhì)體等均具有一定的抗氧化活性；文獻(xiàn)[11]研究表明丹皮酚及其磺化物對·OH、H2O2具有很強(qiáng)的清除能力,且丹皮酚磺化物的清除能力更強(qiáng)。為提高阿魏酸、丹皮酚脂溶性和生物利用度,本文將阿魏酸與丹皮酚拼合成酯類前藥,并期望通過體內(nèi)酶促作用釋放活性物質(zhì)阿魏酸和丹皮酚,達(dá)到協(xié)同抗氧化作用。

阿魏酸酯化反應(yīng)多在堿性條件下進(jìn)行[12-16],本實(shí)驗(yàn)以2.5%NaOH溶液為催化劑,在丙酮溶劑中乙酰阿魏酸酰氯與丹皮酚拼接合成乙酰阿魏酸丹皮酚酯,同時探討了乙酰阿魏酰氯和丹皮酚的投料比、催化劑2.5%NaOH的用量、反應(yīng)時間、反應(yīng)溫度對酯化反應(yīng)的影響。合成路線如下:

1儀器與試劑

1.1儀器

DZ-2BCII真空干燥箱(天津市泰斯特儀器有限公司);旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀RE-52A(上海亞榮生化儀器廠);SHZ-(Ⅲ)A循環(huán)水式真空泵、DF-101S集熱式恒溫加熱磁力攪拌器(鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司);WQF-200型傅里葉變換紅外光譜儀(北京北分瑞利分析儀器(集團(tuán))公司);1H-NMR(Varian Mercury 400核磁共振儀);MS(Kratos MS-80型質(zhì)譜儀);X-4數(shù)字顯示顯微熔點(diǎn)測定儀(北京泰克儀器有限公司)。

1.2試劑及藥品

阿魏酸(江蘇鹽城朗德化學(xué)品公司),丹皮酚、乙酸酐(成都市科隆化工試劑廠),均為分析純;氯化亞砜、吡啶(天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司);丙酮、三氯甲烷(湖南匯虹試劑有限公司),均為分析純；2.5%NaOH水溶液(自制)。

2方法

2.1乙酰阿魏酸的合成

稱取3.88 g(0.02 mol)的阿魏酸,溶于20 mL(0.21 mol)乙酸酐,加入吡啶1 mL,溫度88℃,油浴回流反應(yīng)7 h(TLC檢測反應(yīng)進(jìn)程),停止反應(yīng),冷卻至室溫,放入冰箱冷卻析晶、過濾、冰水洗產(chǎn)物至無乙酸味,50℃下真空干燥1 h,得白色粉末狀固體3.664 g,產(chǎn)率79.3%。Mp.192～193℃(文獻(xiàn)[12]為193～195℃)。IR(KBr):3 011、2 944、2 840、2 597、1 765、1 686、1 635、1 504、1 419、1 202、1 258、1 124、690、647 cm-1。

1H-NMR(DMSO)δ:12.49(1H,s,—COOH),7.61(1H,d,Ar—H),7.55(1H,d,Ar—H),7.48(1H,d,Ar—H),7.25(1H,m,—C=CH),6.57(1H,d,—CH=C),3.02(3H,s,—OCH3),2.51(3H,m,J=3 Hz,—COOCH3)。

2.2乙酰阿魏酸酰氯(A)的合成

稱取0.99 g(0.004 2 mol)乙酰阿魏酸,溶于30 mL氯仿,加入吡啶1 mL和2 mL(0.027 0 mol)氯化亞砜,室溫下攪拌至澄清,油浴加熱,升溫至80℃,回流反應(yīng)2 h,停止反應(yīng),冷卻至室溫,旋轉(zhuǎn)蒸干,得乙酰阿魏酸酰氯。Mp.127～130℃(文獻(xiàn)[13]為129～131℃)。IR(KBr):3 080、2 966、2 847、1 784、1 695、1 610、1 432、1 376、1 325、1 208、1 184、902、584、538 cm-1。

2.3乙酰阿魏酸丹皮酚酯(B)的制備

稱取0.88 g(0.005 mol)丹皮酚溶于10 mL 2.5%NaOH,室溫下攪拌至全溶,在攪拌下緩慢滴入酰氯丙酮溶液,40 min內(nèi)滴完,繼續(xù)攪拌3 h;停止反應(yīng),乙酸乙酯(30 mL×3)萃取,合并乙酸乙酯,冰的飽和食鹽水(30 mL×3)洗乙酸乙酯層,加無水硫酸鈉干燥24 h;過濾,濃縮,冷卻析晶,析出淡黃色晶體,乙醇重結(jié)晶得白色晶體。Mp.130～131℃。IR(KBr):1 760.54、1 736.99、1 673.66、1 642.29、1 614.74、1 601.01、1 568.22、1 515.51、1 357.87、1 322.86、1 286.59、1 260.10、1 201.67、1 141.62、1 070.53、1 030.39、994.95、864.71、821.97 cm-1。

1H-NMR(CHCl3)δ:7.89(2H,m,Ar—H),7.21(2H,s,Ar—H),7.11(1H,s,Ar—H),6.88(1H,t,J=4 Hz,J=8 Hz,Ar—H),6.68(1H,d,—CH=C),6.64(1H,d,—C=CH),3.89(6H,t,J=4 Hz,J=12 Hz,Ar—OCH3),2.55(3H,s,Ar—O—OCH3),2.34(3H,s,Ar—COCH3)。

3結(jié)果與討論

3.1堿量對反應(yīng)產(chǎn)物的影響

乙酰阿魏酸酰氯和丹皮酚的摩爾比為2∶1,反應(yīng)溫度為10℃，反應(yīng)時間為3 h時,NaOH的用量對反應(yīng)產(chǎn)物的影響如圖1所示。

圖1　反應(yīng)堿量對產(chǎn)物收率的影響

由圖1可知,2.5%NaOH量為6 mL時,產(chǎn)物收率最高,為 63.3%。在弱堿性環(huán)境中,酚羥基形成氧負(fù)離子,參與反應(yīng),隨著堿量的增加,產(chǎn)物收率開始增加,當(dāng)堿量為6 mL時,產(chǎn)物收率最高為63.3%;但繼續(xù)增加堿量,產(chǎn)物收率并沒有相應(yīng)的提高,當(dāng)堿量為8 mL時,產(chǎn)物收率只有30.4%。其原因是在堿量過大時,酰氯水解,乙酰基脫落,副產(chǎn)物多,目標(biāo)產(chǎn)物質(zhì)量分?jǐn)?shù)下降;在堿量過大時,生成的酯不穩(wěn)定,易水解。所以堿量過多或過少都不利于反應(yīng)的進(jìn)行,反應(yīng)效率降低。

3.2溫度對反應(yīng)產(chǎn)物的影響

當(dāng)乙酰阿魏酸酰氯和丹皮酚的摩爾比為2∶1,堿量為6 mL,反應(yīng)時間為3 h時,改變反應(yīng)的溫度,產(chǎn)物收率的變化如圖2所示。

θ/℃

由圖2可知,在乙酰阿魏酸酰氯和丹皮酚的摩爾比為2∶1,反應(yīng)時間為3 h,2.5%NaOH的用量為6 mL時,溫度為15℃時,產(chǎn)物收率最高,為65.8%。在低溫時,反應(yīng)速度慢,反應(yīng)也不完全,目標(biāo)產(chǎn)物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低。但溫度過高,酰氯的水解速度過快,副產(chǎn)物增加,使參加反應(yīng)的酰氯量明顯減少,生成的酯也相應(yīng)地減少,溫度由15℃升高到20℃,由65.8%降到35.6%,變化很大。因此,最佳反應(yīng)溫度為15℃。

3.3時間對反應(yīng)產(chǎn)物的影響

當(dāng)乙酰阿魏酸酰氯和丹皮酚的摩爾比為2∶1,堿量為6 mL,反應(yīng)溫度為10℃,改變反應(yīng)時間,產(chǎn)物收率的變化如圖3所示。

t/h

圖3反應(yīng)時間對產(chǎn)物收率的影響

由圖3可知,反應(yīng)時間為3 h,產(chǎn)物收率最高，為62.1%,縮短反應(yīng)時間,反應(yīng)不完全,產(chǎn)物收率不能達(dá)到最佳值；反應(yīng)時間過長,部分酯水解,副產(chǎn)物增加。選擇最佳的反應(yīng)時間為3 h,酯的收率才能最大化。

3.4原料摩爾比對反應(yīng)產(chǎn)物的影響

當(dāng)NaOH的用量為6 mL,反應(yīng)溫度為10℃,反應(yīng)時間為3 h時,改變乙酰阿魏酸酰氯和丹皮酚的摩爾比,產(chǎn)物收率的變化如圖4所示。

摩爾比

圖4原料摩爾比對產(chǎn)物收率的影響

由圖4可知,當(dāng)乙酰阿魏酸酰氯和丹皮酚的摩爾比為2∶1時,酯產(chǎn)率最高,酰氯的量過少或過多都不利于反應(yīng)的進(jìn)行,酰氯水解,放出熱的同時,也會降低溶液的pH值和生成副產(chǎn)物,這些都會使酰氯的量減少,不利于酯的生成。隨著摩爾比的增加,產(chǎn)物收率增加,適當(dāng)增加酰氯的量有利于提高產(chǎn)物收率。但摩爾比由2∶1變成2.5∶1時,產(chǎn)物收率由56.4%降到26.9%,降低嚴(yán)重。這可能是由于酰氯的量過大,水解嚴(yán)重,副反應(yīng)增加,溶液的pH值過低,不利于反應(yīng)的進(jìn)行。

3.5酰氯滴加速度對產(chǎn)物的影響

實(shí)驗(yàn)過程中,滴加酰氯的速度過快,使反應(yīng)體系中酰氯的濃度過高,放出大量的熱,水解速度加快,副產(chǎn)物增多,溶液的pH值變化大,酯的收率低。所以,酰氯的滴加速度應(yīng)該緩慢而均勻,而且是滴加在快速攪拌的反應(yīng)體系中。

3.6正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

以堿量、摩爾比、反應(yīng)時間和溫度為主要影響因素,以產(chǎn)率(Y)作為綜合評價指標(biāo),考察各因素對乙酰阿魏酸丹皮酚酯產(chǎn)率的影響，正交實(shí)驗(yàn)水平和因素見表1所列,正交實(shí)驗(yàn)方案及結(jié)果見表2所列。

表1　正交實(shí)驗(yàn)因素和水平

表2　正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果

由表2可知,摩爾比對產(chǎn)率的影響比較大,因素作用的主次為:物料摩爾比>堿量>溫度>時間,優(yōu)化方案為A2B2C1D2,即選擇物料摩爾比2∶1,NaOH的用量為6 mL,反應(yīng)溫度為15℃,反應(yīng)時間為2 h,可得最多的乙酰阿魏酸丹皮酚酯,經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,在優(yōu)化合成條件下合成產(chǎn)物的收率為75.2%。

由于物料摩爾比對乙酰阿魏酸丹皮酚酯收率的影響較大,反應(yīng)時間較小,所以在實(shí)際操作中,可根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)減少反應(yīng)時間來降低成本。

4結(jié)論

本文以阿魏酸和丹皮酚為起始原料,阿魏酸經(jīng)乙酰化、酰氯化制備成乙酰阿魏酸酰氯,再以2.5%NaOH水溶液為催化劑,乙酰阿魏酸酰氯與丹皮酚進(jìn)行酯化反應(yīng),合成乙酰阿魏酸丹皮酚酯。反應(yīng)體系以乙酰阿魏酸酰氯和丹皮酚的摩爾比為2∶1,反應(yīng)時間為2 h,堿的用量為6 mL,反應(yīng)溫度為15℃,目標(biāo)產(chǎn)物的收率最好,并經(jīng)IR、1H-NMR確定了產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)。通過對不同影響因素進(jìn)行分析得出最優(yōu)工藝條件,該工藝操作簡便、經(jīng)濟(jì),適合工業(yè)生產(chǎn)。

[參考文獻(xiàn)]

[1]劉會榮.阿魏酸鈉的藥理作用與臨床應(yīng)用[J].中國藥業(yè),2005,14(3):78-79.

[2]黃瑾,胡晉紅,朱全剛.阿魏酸及其衍生物的藥理作用[J].中藥材,2001,24(7):522-526.

[3]楊奎,周明眉,姜遠(yuǎn)平,等.川芎嗪、阿魏酸對血小板釋放5-HT的影響[C]//第六次全國中西醫(yī)結(jié)合實(shí)驗(yàn)醫(yī)學(xué)學(xué)術(shù)研討會會議論文集,2002:158-161.

[4]邢國勝,房德敏,周詠梅,等.丹皮酚的制備及藥理作用研究進(jìn)展[J].中草藥,2006,37(11):1758-1763.

[5]胡云飛,徐國兵.牡丹皮及其主要成分丹皮酚的藥理作用研究進(jìn)展[J].安徽醫(yī)藥,2014,18(4):589-592.

[6]孫國平,沈玉先,張玲玲,等.丹皮酚的體內(nèi)外抗腫瘤作用[J].安徽醫(yī)科大學(xué)學(xué)報,2002,37(3):183-185.

[7]國家藥典委員會.中國藥典:一部[M].北京:中國醫(yī)藥科技出版社,2010:160-161.

[8]趙文紅,鄧澤元,范亞葦,等.阿魏酸體外抗氧化作用研究[J].食品科學(xué),2010,31(1):219-223.

[9]秦晶,陳大為,崔僑,等.阿魏酸脂質(zhì)體的制備及其體外抗氧化活性評價[J].藥學(xué)學(xué)報,2007,42(10):1092-1096.

[10]郝東,楊欣欣,張江華,等.阿魏酸薄荷酯的合成與體外總抗氧化能力[J].中國實(shí)驗(yàn)方劑學(xué)雜志,2013,19(15):95-98.

[11]吳曉慧,吳國榮,張衛(wèi)明,等.丹皮酚及其磺化物體外抗氧化作用[J].南京師大學(xué)報:自然科學(xué)版,2005,28(3):86-88.

[12]張春桃,劉金雷,宮曉艷.正交優(yōu)化乙酰阿魏酸的合成工藝[J].中國藥師,2008,11(6):665-666.

[13]楊麗麗,黃鵬,汪電雷,等.白藜蘆醇乙酰阿魏酸酯的合成[J].廣州化工,2013,41(17):68-69,100.

[14]余燕影,李先和,曹樹穩(wěn),等.染料木素乙酰阿魏酸酯的合成[J].天然產(chǎn)物研究與開發(fā),2009,21(2):194-198.

[15]劉強(qiáng),劉文彬,黃珍輝,等.三乙胺催化合成乙酰阿魏酸丹皮酚酯[J].湖南中醫(yī)藥大學(xué)學(xué)報,2015,35(3):34-36.

[16]黃珍輝.乙酰阿魏酸丹皮酚酯的合成及抗氧化研究[D].長沙:湖南中醫(yī)藥大學(xué),2013.

(責(zé)任編輯閆杏麗)

Study of process optimization of the syntheses of acetylferulic paeonol ester

JIANG Zhi-yong1,2,LIU Wen-bin1,3,ZHANG Xiao-juan1,3, CHEN Yang1,LIU Hui1,PENG Cai-yun1,3

(1.School of Pharmacy,Hunan University of Chinese Medicine,Changsha 410208,China；2.Dept.of Biological Medicine,Yueyang Vocational and Technical College,Yueyang 414000,China；3.TCM and Ethnomedicine Innovation and Development Laboratory,Hunan University of Chinese Medicine,Changsha 410208,China)

Abstract:The ferulic acid was first acetylated then halogenated with SOCl2to prepare the acetylferuloyl chloride.By using NaOH with the concentration of 2.5% as the catalyst,acetylferuloyl chloride and paeonol were esterificated into the acetylferulic paeonol ester.The structural characterization of target compound was identified by IR and1H-NMR.When the mole ratio of paeonol to acyl chloride was 1∶2,the reaction time was 2 h,the reaction temperature was 15℃ and the dosage of 2.5%NaOH was 6 mL,a better yield of 75.2% could be gotten.Therefore,with NaOH as the catalyst,the acetylferulic paeonol ester has high yield with mild reaction conditions and simple operation.

Key words:acetylferulic paeonol ester;optimal reaction;acetylation

收稿日期：2015-06-26；修回日期：2015-10-15

基金項(xiàng)目：湖南省科技廳資助項(xiàng)目(2013FJ4054);湖南省教育廳科研資助項(xiàng)目(14C0850);湖南省藥學(xué)重點(diǎn)學(xué)科資助項(xiàng)目和湖南中醫(yī)藥大學(xué)“十二五”藥物分析重點(diǎn)學(xué)科資助項(xiàng)目

作者簡介：蔣志勇(1983-),男,湖南岳陽人,湖南中醫(yī)藥大學(xué)碩士生,湖南岳陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師;彭彩云(1972-),女,湖南湘西人,湖南中醫(yī)藥大學(xué)教授,碩士生導(dǎo)師.

doi:10.3969/j.issn.1003-5060.2016.04.026

中圖分類號:O625.3

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1003-5060(2016)04-0566-04