天然產(chǎn)物丹皮酚的衍生物開發(fā)利用研究

王乙穎，張必榮，張志軍，張寧琪，劉 波，劉 洋，田光輝

(1.陜西理工大學(xué) 化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，陜西 漢中 723000； 2.陜西天谷藥業(yè)有限公司，陜西 城固 723212)

1 丹皮酚及其衍生物

丹皮酚(Paeonol，PAE)在常溫下為粉狀無色針晶，大量存在于蘿藦科植物徐長卿以及毛茛科植物牡丹、芍藥中，有抗菌消炎、活血化瘀、抗攣利尿、抗過敏、增強(qiáng)免疫功能等藥理活性，廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥制劑、保健品、化妝品、食品、精細(xì)化工品等領(lǐng)域[1]。丹皮酚的提取常采用水蒸氣蒸餾法。

丹皮酚易升華,水溶性較差,不利于人體吸收。為了克服這些缺點(diǎn)，人們對丹皮酚的結(jié)構(gòu)修飾和改造進(jìn)行了大量研究[2]。用丹皮酚合成席夫堿衍生物、NO供體型衍生物、阿魏酸丹皮酚酯、查爾酮等不同類型的化合物，設(shè)計合成新型有潛在活性的丹皮酚衍生物，開拓丹皮酚的新用途，并測試丹皮酚衍生物在抗菌消炎、清熱鎮(zhèn)痛、抗氧化、抗腫瘤等方面的藥理活性[3]。丹皮酚衍生物具有潛在的藥學(xué)價值，其結(jié)構(gòu)修飾成為近年來的研究熱點(diǎn)。

2 丹皮酚的結(jié)構(gòu)修飾

2.1 丹皮酚型席夫堿衍生物的合成

對丹皮酚中的羰基衍生制備席夫堿。將丹皮酚與1,3-丙二胺、2-羥基-1,3-丙二胺、糠胺在以乙醇為溶劑的45 ℃條件下控溫反應(yīng)2 h，可得到相應(yīng)的丹皮酚型席夫堿，丹皮酚縮1,3-丙二胺產(chǎn)率72%、丹皮酚縮2-羥基-1,3-丙二胺產(chǎn)率72%、丹皮酚縮糠胺產(chǎn)率75%。康建軍等[4]將水合肼、乙二胺、1,3-丙二胺與丹皮酚在以甲醇為溶劑的85 ℃條件下控溫水浴回流2 h，得到三種丹皮酚雙席夫堿晶體：(2′-羥基-4′-甲氧基-α-甲基芐基)-二亞胺產(chǎn)率73.4%、雙(2′-羥基-4′-甲氧基-α-甲基芐基)-乙二亞胺產(chǎn)率82.3%、雙(2′-羥基-4′-甲氧基-α-甲基芐基)-1,3-丙二亞胺產(chǎn)率78.6%。以乙酸催化水合肼、乙二胺、1,3-丙二胺，以乙醇為溶劑在85 ℃條件下控溫水浴回流2 h，與去甲基丹皮酚反應(yīng)，得到三種丹皮酚雙席夫堿化合物：雙(2′,4′-二羥基-α-甲基芐基)-二亞胺產(chǎn)率66.3%、雙(2′,4′-二羥基-α-甲基芐基)-乙二亞胺產(chǎn)率83.5%、雙(2′，4′-二羥基-α-甲基芐基)-1，3-丙二亞胺產(chǎn)率77.9%。以丹皮酚和甘氨酸為原料，在乙醇介質(zhì)中經(jīng)氫氧化鈉催化反應(yīng)得到丹皮酚亞氨基乙酸鉀，產(chǎn)率為70%；丹皮酚亞氨基乙酸鉀分別與1,2-二溴乙烷、1,3-二溴丙烷、1,4-二溴丁烷、1,5-二溴戊烷、1,6-二溴己烷在DMF中控溫40 ℃反應(yīng)，得到五種丹皮酚亞氨基乙酸溴代烷基酯衍生物，產(chǎn)率分別為64.0%、65.3%、67.9%、69.7%、71.8%；再分別與硝酸銀在乙腈中控溫60 ℃反應(yīng)，得到五種丹皮酚硝酸酯衍生物，產(chǎn)率分別為76.3%、76.2%、76.2%、79.0%、74.0%。顧紅[5]以甲醇為溶劑，將丹皮酚和糠胺加熱回流3 h，得到席夫堿溶液，加硼氫化鈉反應(yīng)完畢，以鹽酸調(diào)節(jié)pH為中性，丹皮酚型席夫堿收率為65.6%。將丹皮酚和水合肼溶于甲醇中，加熱回流3 h，丹皮酚型席夫堿晶體收率為59%。袁金偉等[6]將丹皮酚和含不同碳數(shù)的L-氨基酸酯在甲醇介質(zhì)中二乙胺催化，控溫45 ℃，反應(yīng)10 h，得到六種新型丹皮酚席夫堿衍生物，物料摩爾比為1∶2.5時收率最高。

丹皮酚中的活性羰基和胺類物質(zhì)縮合可用氫氧化鈉、乙二胺為催化劑，以廉價的甲醇、乙醇作為反應(yīng)介質(zhì)，綠色環(huán)保，產(chǎn)物易處理，溶劑易回收。丹皮酚型Schiff堿衍生物具有潛在的藥理活性，還需深入研究。

2.2 制備NO供體型丹皮酚衍生物

對丹皮酚中的羰基衍生制備NO供體型衍生物。在丹皮酚甲醇溶液中加入溴化銅，溶解后控溫60 ℃，回流攪拌6 h，提純后得到4-甲氧基-2-羥基-α-溴苯乙酮，再將其和AgNO3溶于乙腈中，調(diào)控溫度50～70 ℃，反應(yīng)8 h，得到NO供體型丹皮酚衍生物。柏志偉[7]將丹皮酚和溴乙酸用DMF溶解，加入氫氧化鈉，控溫45 ℃，反應(yīng)20 min，得到丹皮酚乙酸，產(chǎn)率為81.5%；將其分別與含碳原子數(shù)目不同的溴代烷烴溶于DMF，控溫50 ℃，以碳酸鉀催化，得到五種含碳原子數(shù)目不同的丹皮酚乙酸溴代烷基酯，收率分別為81.6%、78.2%、81.4%、84.3%、81.3%，其中丹皮酚乙酸-2-溴戊基酯收率最高、丹皮酚乙酸-2-溴丙基酯收率最低；分別將五種丹皮酚乙酸溴代烷基酯溶于乙腈，加入硝酸銀，避光控溫60 ℃反應(yīng)，得到五種NO供體型丹皮酚衍生物，收率分別為94.9%、94.7%、94.5%、89.1%、93.4%，其中丹皮酚乙酸-2-(硝基氧基)乙基酯收率最高、丹皮酚乙酸-2-(硝基氧基)戊基酯收率最低，平均產(chǎn)率為93%左右。

利用丹皮酚羰基上的α-H和酚羥基作為活性位點(diǎn)進(jìn)行NO供體型丹皮酚衍生物的合成，以α-H為反應(yīng)活性位點(diǎn)需要兩步合成，產(chǎn)率較高，而以酚羥基為反應(yīng)活性位點(diǎn)需要三步合成，總產(chǎn)率不足60%。NO供體型丹皮酚衍生物的合成均使用了硝酸銀，后續(xù)處理有麻煩，可進(jìn)一步對這兩個反應(yīng)活性位點(diǎn)進(jìn)行試驗，尋找硝酸銀的低毒環(huán)保替代品，探索新型綠色合成路線。

2.3 制備乙酰阿魏酸丹皮酚酯衍生物

對丹皮酚中的羰基衍生制備乙酰阿魏酸丹皮酚酯。對3-甲氧基-4-羥基肉桂酸中酚羥基進(jìn)行乙酸酐吡啶保護(hù)，控溫88 ℃，回流6 h，得到乙酰阿魏酸，產(chǎn)率為84.7%；以氯仿為溶劑加入乙酰阿魏酸、吡啶、氯化亞砜，控溫85 ℃，回流2 h，得到乙酰阿魏酰氯；向丹皮酚的丙酮溶液中加入乙酰阿魏酸酰氯，以三乙胺催化，控溫10 ℃，反應(yīng)3 h，得到丹皮酚型乙酰阿魏酸酯粗品，收率為62.8%。蔣志勇等[8]對阿魏酸中酚羥基進(jìn)行乙酸酐吡啶保護(hù)，控溫88 ℃，回流7 h，得到乙酰阿魏酸，產(chǎn)率為79.3%；以氯仿為溶劑加入乙酰阿魏酸、吡啶、氯化亞砜，控溫80 ℃，回流2 h，得到乙酰阿魏酰氯；向丹皮酚中加入乙酰阿魏酰氯的丙酮溶液，以NaOH催化反應(yīng)3 h，得到乙酰阿魏酸丹皮酚酯，控制投料摩爾比為2∶1，加2.5% NaOH水溶液，控溫15 ℃，反應(yīng)2 h，產(chǎn)物收率達(dá)75.2%。對阿魏酸中的酚羥基進(jìn)行乙酸酐保護(hù)，控溫90 ℃，反應(yīng)7 h，乙酰阿魏酸收率高達(dá)94.9%；乙酰阿魏酸和丹皮酚以二氯甲烷為溶劑，加入WSCD HCL、DMAP，室溫反應(yīng)3 h，得到乙酰阿魏酸丹皮酚酯，收率為63.3%；取乙酰阿魏酸丹皮酚酯溶于乙腈，加入85%水合肼，控溫25 ℃，攪拌2 h，得到阿魏酸丹皮酚酯，收率為60%。

以羰基為反應(yīng)活性位點(diǎn)進(jìn)行丹皮酚型乙酰阿魏酸酯的制備，過程中均對阿魏酸的酚羥基進(jìn)行羥基保護(hù)或轉(zhuǎn)化為乙酰基，經(jīng)過羥基保護(hù)或轉(zhuǎn)化的阿魏酸反應(yīng)活性均有所提高且收率可觀，有利于目標(biāo)產(chǎn)物的合成。羰基作為反應(yīng)活性位點(diǎn)，需要合成三步，收率逐級遞減，總產(chǎn)率不足50%。在酯化反應(yīng)中，以二氯甲烷為溶劑的WSCD HCL和DMAP催化優(yōu)于以丙酮為溶劑的三乙胺催化；氫氧化鈉催化效果優(yōu)于三乙胺。

2.4 制備丹皮酚型查爾酮

以丹皮酚乙酰基上的α碳原子作為親核試劑合成查爾酮。劉存芳等[9]以乙醇為溶劑，以氫氧化鈉催化丹皮酚和4-硝基苯甲醛，常溫反應(yīng)2 h，得到β-羥基-1-(2′-羥基-4′甲氧基苯基)-β-(4-硝基苯基)-1-丙酮，平均產(chǎn)率為77.34%；丹皮酚的乙醇溶液加氫氧化鉀水溶液，滴加4-甲基苯甲醛的乙醇溶液，常溫反應(yīng)1 h后得到4-甲基-2′-羥基-4′-甲氧基查爾酮，產(chǎn)率為71.57%。賴普輝等[10]將丹皮酚和間硝基苯甲醛乙醇溶液低溫混合后滴加10%氫氧化鈉溶液，室溫反應(yīng)3 h，得到2′-羥-4′-甲氧基-3-硝基查爾酮，產(chǎn)率為87.4%。

以丹皮酚乙酰基上的α碳原子作為親核試劑合成查爾酮時，大多選用乙醇為溶劑、氫氧化鉀或氫氧化鈉為催化劑，還需開發(fā)高效的催化劑來提高轉(zhuǎn)化率并制備新型的查爾酮，以彌補(bǔ)查爾酮種類少和提取難的不足。

3 展望

丹皮酚型席夫堿衍生物利用丹皮酚的活性羰基與含不同碳數(shù)的胺類化合物進(jìn)行縮合制備，NO供體型丹皮酚衍生物分別利用丹皮酚羰基上的α-H和酚羥基作為反應(yīng)活性位點(diǎn)進(jìn)行制備，乙酰阿魏酸丹皮酚酯利用丹皮酚的活性羰基作為反應(yīng)活性位點(diǎn)進(jìn)行制備，丹皮酚型查爾酮利用丹皮酚中乙酰基上的α碳原子作為親核試劑進(jìn)行制備，說明天然產(chǎn)物丹皮酚的活性位點(diǎn)高、結(jié)構(gòu)修飾部位多。

丹皮酚衍生物的合成中，以α碳原子作為親核試劑合成查爾酮的收率普遍高于丹皮酚中活性羰基制備席夫堿、NO供體型丹皮酚和乙酰阿魏酸丹皮酚酯。選用催化劑時，氫氧化鈉優(yōu)于乙二胺。反應(yīng)溶劑大多選用甲醇、乙醇，價廉環(huán)保，后處理簡單，溶劑殘留少。阿魏酸(3-甲氧基-4-羥基肉桂酸)與丹皮酚(2′-羥基-4′-甲氧基乙酰苯)在酯化反應(yīng)前，對阿魏酸的酚羥基均進(jìn)行羥基保護(hù)或轉(zhuǎn)化為乙酰基，經(jīng)過羥基保護(hù)或乙酰化的阿魏酸更有利于目標(biāo)產(chǎn)物的合成。丹皮酚衍生物的合成中，使用了DMF、吡啶和硝酸銀等試劑，因此應(yīng)嘗試高效環(huán)保型溶劑及催化劑。探索綠色合成路線，設(shè)計合成多種類、多功能、高附加值、可規(guī)模化生產(chǎn)的丹皮酚衍生物，是目前亟待解決的問題。