生物活性多甲氧基黄酮类及其烯基醚衍生物的合成研究_硕士学位论文.pdf

f 硕士学位论文 摘要 多甲氧基黄酮类化合物是广泛存在于柑橘属植物中的一类天然产物，具有多 种生物活性，是一些药用植物的主要活性成分之一。为了进一步研究这类化合物 的生物活性和新药研究开发的需要，本论文对多甲氧基黄酮类化合物进行了全合 成和结构修饰研究。 1 、合成一系列多甲氧基查尔酮类化合物。以间苯二酚为原料，经过溴化、甲 基化、W i l l i a m s o n 醚合成、付克酰化反应得到2 羟基3 ，4 ，5 ，6 四甲氧基苯乙酮( 6 ) ； 以香草醛和对羟基苯甲醛为原料，经过溴代、芳香亲核取代、甲基化、苄基保护 等步骤得到甲氧基取代的芳香醛( 1 0 a ) 和用苄基保护酚羟基的芳香醛( 1 0 b 、1 0 e ， 1 0 d ) 。化合物( 6 ) 分别与四种芳香醛在碱性条件下羟醛缩合得到4 种查尔酮 ( 1 l a , , - l l d ) ，查尔酮通过H 2 P d C 还原并脱除苄基保护基得到4 种二氢查尔酮 ( 1 2 a - - 1 2 d ) 。所合成的化合物中( 1 1 b ) 、0 2 a ) 、( 1 2 b ) 、( 1 2 e ) 、( 1 2 d ) 是未见文献合成 报道的新化合物。 2 、合成一系列多甲氧基黄酮类化合物。以上述合成的多甲氧基查尔酮为原料， 在乙酸钠乙醇的弱碱性条件下关环得到二氢黄酮( 1 3 a , - 1 3 d ) ，二氢黄酮进一步在 D D Q 二氧六环或1 2 吡啶条件下氧化脱氢生成多甲氧基黄酮( 1 4 a 一1 4 d ) ，化合物 ( 1 3 a 、1 3 e 、1 4 a 、1 4 c 、1 4 d ) 在无水A I C l 3 无水乙腈体系下选择性脱甲基，得到可 能具有更强生物活性的5 位为游离酚羟基( 5 O H ) 的多甲氧基黄酮类化合物( 1 5 a 、 1 5 c 、1 7 a 、t 7 e 、1 7 d ) ，此外，化合物( 1 3 b 、1 3 c 、1 4 b 、1 4 c 、1 4 d ) 在H 2 P d C 条件 下脱除苄基保护基得到多甲氧基黄酮类化合物( 1 6 b 、1 6 c 、1 8 b 、1 8 c 、l S d ) 。所合 成的化合物中( 1 3 b ) 、( 1 4 b ) 、( 1 6 b ) 、( 1 6 e ) 、( 1 8 b ) 是未见文献合成报道的新化合物。 3 、以合成的具有游离酚羟基的多甲氧基黄酮为底物，在其4 0 或5 D 位进行 烯基醚结构修饰。分子中有游离酚羟基的化合物( 1 7 e ) 、( 1 7 d ) 、( 1 8 e ) 、( 1 8 d ) 在无水 碳酸钾无水丙酮的温和碱性体系下与异戊烯基溴或反，反法尼烯基溴进行成醚反 应，首次合成了9 种D 异戊烯基或D 法尼烯基修饰的多甲氧基黄酮衍生物 ( 1 9 ) ( 2 7 ) 。 4 、所有合成的化合物的结构已由核磁共振氢谱( 1 HN M R ) 、质谱( M S ) 、红外 光谱( I R ) 等方法进行了结构确认。 关键词：黄酮类；多甲氧基黄酮类；查尔酮类；烯基醚衍生物；合成；生物活性 l I 生物活性多甲氧基黄酮类及其烯基醚衍生物的合成研究 A b s t r a c t A sac l a s so fn a t u r a lp r o d u c t s ，p o l y m e t h o x y f l a v o n o i d s ( P M F s ) d i s t r i b u tw i d e l yi n c i t r u sp l a n t s ，a n da r er e g a r d e dt ob eo n eo ft h ep o t e n ti n g r e d i e n t so fs o m em e d i c i n a l p l a n t sd u et oav a r i e t yo fb i o l o g i c a l a c t i v i t i e s I no r d e rt or e s e a r c ht h e i rb i o l o g i a l a c t i v i t i e sa n df u r t h e ra p p l i c a t i o ni nn e wd r u gr e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n t ，t h i st h e s i s w a sa i m e da tt h es y n t h e s i sa n ds t r u c t u r a lm o d i f i c a t i o no fP M F s 1 As e r i e so fm u l t i - m e t h o x yc h a l c o n ec o m p o u n d sw e r es y n t h e s i z e d F i r s t ， s t a r t i n gf r o mr e s o r c i n o l ，t h e2 - h y d r o x y 一3 ，4 ，5 ，6 一t e t r a m e t h o x ya c e t o p h e n o n e ( 6 ) w a s s y n t h e s i z e dt h r o u g hb r o m i n a t i o n ，m e t h y l a t i o n ，W i l l i a m s o n e t h e r s y n t h e s i s a n d F r i e d e l C r a f t sa c y l a t i o n T h e nt h em e t h o x ys u b s t i t u t i n ga r o m a t i ca l d e h y d e ( 1 0 a ) a n d t h eb e n z y lp r o t e c t i n ga r o m a t i ca l d e h y d e s ( 1O b 、10 e ，10 d ) w e r es y n t h e s i z e df r o mt h e c o m m e r c i a la n i l l i na n dP - h y d r o x y b e n z a l d e h y d et h r o u g hb r o m i n a t i o n ，a r o m a t i c n u c l e o p h i l i cs u b s t i t u t i o n ，m e t h y l a t i o na n db e n z y lp r o t e c t i o n F o u rk i n d so f c h a l c o n e s ( 1 l a l l d ) w e r es y n t h e s i z e dt h r o u g ha l d o l c o n d e n s a t i o nb e t w e e nc o m p o u n d ( 6 ) a n d s u b s t i t u t e da r o m a t i ca l d e h y d e s ( 1 0 a , - d o d ) u n d e rab a s i cc o n d i t i o n ，a n dt h e nt h e p r o d u c t s w e r ec o n v e r t e dt of o u rk i n d so fd i h y d r o c h a l c o n e s ( 1 2 a 一1 2 d ) t h r o u g h r e d u c t i o na n dt h er e m o v eo fb e n z y lp r o t e c t i n gg r o u p sb yu s i n gH 2 P d C C o m p o u n d s ( 1 l b ) a n d ( 1 2 a 一1 2 d ) h a v eb e e nn o tr e p o r t e di nl i t e r a t u r e s 2 As e r i e so fP M F sw e r es y n t h e s i z e d T h es a i dm u l t i m e t h o x yc h a l c o n e s ( 1 1 a 1 l d ) w e r ec o n v e r t e dt of l a v a n o n e s ( 1 3 a - 1 3 d ) t h r o u g hc y c l i z a t i o nb yu s i n gt h ew e a ka l k a l i n e o fa c e t a t e e t h a n 0 1 A n dt h eo b t a i n e df l a v a n o n e sw e r eo x i d i z e dt oP M F s ( 1 4 a 一1 4 d ) b y 2 ，3 - d i c h l o r o 一5 ，6 d i c y a n o b e n z o q u i n o n e ( D D Q ) - d i o x a n eo ri o d i n e p y r i d i n e T h e ni nt h e A l u m i n u mc h l o r i d e a n h y d r o u sa c e t o n i t r i l es y s t e m ，t h ec o m p o u n d s ( 1 3 a ，1 3 e ，1 4 a ，1 4 e ， 1 4 d ) w e r ec o n v e r t e dt o5 - h y d r o x yp o l y m e t h o x yf l a v o n o i d s ( 1 5 a ，1 5 e ，1 7 a ，1 7 e ，1 7 d ) ， w h i c hm i g h th a v e s t r o n g e rb i o l o g i c a la c t i v i t y , t h r o u g h s e l e c t i v e d e m e t h y l a t i o n M o r e o v e r , t h eb e n z y lp r o t e c t i n gg r o u p si nc o m p o u n d s ( 1 3 b ，1 3 e ，1 4 b ，1 4 e ，1 4 d ) w e r e r e m o v e dt os y n t h e s i z ep o l y m e t h o x y f l a v o n o i d sc o m p o u n d s ( 1 6 b ，1 6 e ，1 8 b ，1 8 c ，1 8 d ) b yu s i n gt h ep a l l a d i u m - c a r b o nc a t a l y s ta n dh y d r o g e nc o n d i t i o n s C o m p o u n d s ( 1 3 b ) ， ( 1 4 b ) ，( 1 6 b ) ，( 1 6 e ) a n d ( 1 8 b ) h a v eb e e n n o tr e p o r t e di nl i t e r a t u r e s 3 T h e4 - O Ho r5 - O Ho ft h es y n t h e s i z e dP M F sw e r er e p l a c e db yas e r i e so fo t h e r f u n c t i o n a lg r o u p C o m p o u n d s ( 1 7 e ) 、( 1 7 d ) 、( 1 S e ) 、( 1 8 d ) ，w h i c hh a v ef r e ep h e n o l i c h y d r o x yg r o u p s ，w e r et r e a t e dw i t hp r e n y lb r o m i d eo rt r a n s ，t r a n s f a r n e s y lb r o m i d ea n d a n h y d r o u sp o t a s s i u m c a r b o n a t ei n a n h y d r o u s a c e t o n e A n dt h e n n i n e I I I 硕士学位论文 p o l y m e t h o x y f l a v o n o i d s 一0 一p r e n y l a n d 一0 一f a r n e s y ld e r i V a t i V e s ( 1 9 ) 一( 2 7 ) w e r e s y n t h e s i z e d A l lo fc o m p o u n d s ( 1 9 ) ( 2 7 ) h a v eb e e nn o tr e p o r t e di nl i t e r a t u r e s 4 A l lo ft h es y n t h e s i z e dc o m p o u n d sh a v eb e e nc o n f i r m e db y 1H N M R ，M Sa n d I R 扣K e yW o r d s ：F l a v o n o i d s ；P o l y m e t h o x y f l a v o n o i d s ；C h a l c o n e s ；V i n y le t h e rd e r i v a t i v e s ； S y n t h e s i s ；B i o a c t i v i t y I V 生物活性多甲氧基黄酮类及其烯基醚衍生物的合成研究 目录 学位论文原创性声明与学位论文版权使用授权书I 摘要I I A b s t r a c t I I I 第1 章绪论1 1 1 弓I 言1 1 2 黄酮类化合物的概述2 1 2 1 黄酮类化合物的结构2 1 2 2 黄酮类化合物的分类和分布2 1 2 3 黄酮类化合物的理化性质4 1 2 4 黄酮类化合物的生物活性5 1 3 黄酮类化合物的合成研究进展5 1 3 1 查尔酮类化合物的合成研究5 1 3 2 二氢黄酮类化合物的合成研究8 1 3 3 黄酮的合成研究9 1 4 多甲氧基黄酮类化合物的研究进展1 0 1 4 1 多甲氧基黄酮的提取分离纯化概况1 0 1 4 2 多甲氧基黄酮的生物活性及应用1 2 1 4 3 多甲氧基黄酮的合成研究1 3 1 5 本论文的选题思路和研究内容一1 4 第2 章生物活性查尔酮类化合物的合成研究1 5 2 1 引言1 5 2 2 目标化合物的确定。15 2 3 合成路线的确定1 6 2 4 实验部分18 2 4 1 仪器与设备1 8 2 4 2 实验步骤1 9 2 5 结果与讨论2 3 2 5 1 合成方法与机理的讨论2 3 2 5 2 谱图解析2 5 2 6 小结2 8 第3 章柑桔多甲氧基黄酮类及其D 异戊烯基和D 法尼烯基衍生物的 V 帧十学位论文 合成研究2 9 3 1 引言2 9 3 2 目标化合物的确定2 9 3 3 合成路线的确定3 1 3 4 实验部分3 3 3 4 1 仪器与设备3 3 3 4 2 实验步骤3 3 3 5 结果与讨论4 1 3 5 1 合成方法和机理的讨论4 1 硕：仁学位论文 1 1 引言 第1 章绪论 癌症是严重威肋人类生命的三大疾病之一，抗癌药物研究一直是药物研究领 域中非常活跃的领域之一，抗癌中药的研究也正以前所未有的规模蓬勃发展。自 然界提供了广泛的、高度专一性的、有效的生物活性物质，以要用植物为主体发 展起来的植物药或天然药物，在历史上对人类的防病治病、康复保健和生育繁衍 起到了巨大的作用。在开发新药及药物发展的过程中，从天然植物中提取有效成 分并对天然生物活性成分进行结构改造、结构修饰或寻找先导化合物是创新药物 常用而有效的方法。自然界中存在许多抗癌中药成分，特别是黄酮类化合物，其 抗癌作用己逐渐受到人们的关注。 黄酮类化合物广泛存在于蔬菜、水果、牧草和药用植物中，是植物在长期自 然选择过程中产生的一些次级代谢产物。最初黄酮类化合物仅在染料方面应用， 自上世纪2 0 年代，国外把槲皮素【、芦丁应用于临床后，此类化合物才引起人们 的重视。研究发现黄酮类化合物具有广谱的药理活性和较低毒性【2 】，现已成为国内 外天然药物开发利用研究的热点，具有广阔的前景。特别是近年来世界上掀起了 植物药开发的热潮，黄酮类化合物以其广谱的药理作用引人瞩目。发达国家如美 国在这方面做了大量研究筛选工作，一些具有明显抗肿瘤作用的黄酮类化合物已 达到临床二期研究。但其结构复杂，并且作用位点较多，因而对一些病症缺乏针 对性和选择性，限制了黄酮类药物的进一步开发和利用。因此，利用多学科交叉 的优势，从自然界中不断寻求新结构类型或探索新作用机制的黄酮类先导化合物， 加强其构效关系的研究，在弄清构效关系的基础上以黄酮类化合物为先导化合物 来进行结构改造和结构优化，使其具有高效性和针对性，这样必将会开发出新的 药物，加快和提高创新药物的研发速度和质量。 柑橘属( C i t r u s ) 属于芸香科的柑橘亚，包括了柑、桔、橙、柚、柠檬等品种。 其中柑橘属植物主要含有黄酮类物质，除了黄酮苷外，单纯为甲氧基取代的多甲 氧基黄酮( P o l y m e t h o x y f l a v o n e s ，P M F s ) 是芸香科中多种桔类所特有的，特别是在其 果皮中有较高的含量。由于柑橘属类黄酮具有抗癌、抗氧化、抗炎症和预防心血 管疾病的作用 3 - 5 ，近几十年来，柑橘属多甲氧基黄酮类化合物越来越受到人们的 普遍关注，以期能把这类植物开发成有益于人们身心健康的药品或保健品。 本论文涉及的实验范围就是对具有潜在生物活性的多甲氧基黄酮类化合物进 行全合成、结构修饰以及生物活性研究，以满足新药研究开发的需要。 1 2 黄酮类化合物的概述 1 2 1 黄酮类化合物的结构 黄酮类化合物是天然产物中研究得比较早和较多的一类化合物，是植物代谢 过程中产生的一类重要天然有机化合物。生物的多样性决定了它们化学结构和生 物活性的多样化。因此，3 0 年来黄酮类化合物一直是国内外研究开发利用的热点， 是寻找有开发应用前景的先导化合物和生物活性成分的源泉。 黄酮类化合物( f l a v o n o i d s ) 是一类存在于自然界的以黄酮( 2 苯基色原酮， f l a v o n e ) 为母核而衍生的一类黄色色素，其中包括黄酮的同分异构体及其氢化的还 原产物，也即以C 6 C 3 C 6 为基本碳架的一系列化合物( 如图1 1 ) 。天然黄酮类化 合物母核上常含有羟基、甲氧基、烃氧基、异戊烯氧基等取代基。由于这些助色 团的存在，使该类化合物多显黄色，它们分子中有一个酮式羰基，第一位上的氧 原子具碱性，能与强酸成盐而表现为弱碱性，其羟基衍生物多具黄色，故曾称为 黄碱素类化合物。 ：嘟1 ：一1 2 3 4 ： 色原酮2 苯基色原酮C 6 C 3 C 6 结构 图1 1 黄酮类化合物的结构式 1 2 2 黄酮类化合物的分类和分布 据中央三碳的氧化程度、是否成环、B 环的联接位点等特点，黄酮类化合物 主要分为黄酮、黄酮醇、二氢黄酮、二氢黄酮醇、异黄酮、二氢异黄酮、查尔酮、 二氢查尔酮、花色素、橙酮、黄烷及双黄酮类化合物【6 】。 黄酮类化合物在植物界分布很广，在植物体中，黄酮类化合物因其所在组织 不同，其存在状态也不尽相同。在木质部中，多以甙元形式存在；而在花、叶、 果实等器官中，多以糖甙形式存在。糖基多连在C 8 或C 6 位置上，连接的糖有单 糖( 如葡萄糖、半乳糖、鼠李糖等) 、双糖( 如槐糖、龙胆二糖、芸香糖等) 、叁糖( 如 龙胆三糖、槐三糖等) 和酰化糖( 2 乙酰葡萄糖、咖啡酰葡萄糖等) 。天然黄酮类化 合物除大多数为0 苷外，还发现C 一苷，如葛根素( p u e r a r i n ) 。黄酮类化合物在植物 的生长、发育、开花、结果以及抗菌防病等方起着重要的作用。其基本母核结构 及分布特点见表1 1 。 硕上学位论文 表I 1 黄酮类化合物的母体结构类型及分布特点 3 生物活性多甲氧基黄酮类及其烯基醚衍生物的合成研究 续前表 类型基本结构分布特点及其代表化合物 橙酮 ( a u r o n e s ) 黄烷 ( f l a v a n e s ) 花色素 ( a n t h o c y a n i d i n s ) 双黄酮 ( b i f l a v o n e ) 多存在于玄参科、菊科、苦 苣苔科及单子叶植物莎草科中， 如金鱼草素( a u r e u s i d i n ) 在植物中分布较广，主要存 在于含鞣质的木本植物中，如儿 茶素( c a t c h i n ) 广泛地分布于被子植物中 如翠雀素( d c l p h i n i d i n ) 、矢车菊素 ( c y a n i d i n g ) 较集中地分布于除松科以外 的裸子植物中，如银杏科、松科、 杉科；蕨类植物中的卷柏属植物 中也有分布，如银杏素( g i n k g c t i n ) 1 2 3 黄酮类化合物的理化性质 1 2 3 1 通性 黄酮类化合物多为结晶性固体，少数为无定形粉末。它的颜色与分子中存在 的交叉共轭体系及助色团( 如O H ，C H 3 等) 的类型、数目及取代位置有关。一般来 说，黄酮、黄酮醇及其苷类多呈灰黄黄色，查耳酮为黄橙黄色，而二氢黄酮、异 黄酮类、二氢黄酮醇等因不存在共轭体系或共轭很少，故不显色。花色苷及其苷 元的颜色，因p H 的不同而变，一般呈红( p H 8 5 ) 等颜色。 黄酮苷元一般难溶或不溶于水，易溶于甲醇、乙醇、乙酸乙酯、乙醚等有机 溶剂，易溶于稀碱液。黄酮类化合物的羟基糖苷化后，水溶性相应加大，而在有 机溶剂中的溶解度相应减少。黄酮苷一般易溶于水、甲醇、乙醇、乙酸乙酯、吡 啶等溶剂，难溶于乙醚、三氯甲烷、苯等溶剂。大多数黄酮类化合物因分子中含 有酚羟基而呈酸性，故可溶于碱性水溶液、吡啶、甲酰胺及二甲基甲酰胺中。有 些黄酮类化合物在紫外光( 2 5 4n l n 或3 6 5n m ) 下呈不同颜色的荧光，以氨蒸气或碳 酸钠溶液处理后荧光更为明显。多数黄酮类化合物可与铝盐、镁盐、铅盐或锆盐 生成有色的络合物。 1 2 3 2 鉴别反应 大多数黄酮类化合物会在浓盐酸镁粉作用下显色。多数黄酮醇、二氢黄酮及 二氢黄酮醇类显红紫红色，黄酮呈橙色，异黄酮及查耳酮类无变化。其它还原反 旬o 0 训吼 冰 啪 硕士学位论文 应还有：盐酸锌粉反应：黄酮、黄酮醇常不显色，只有二氢黄酮醇类可被锌粉还 原呈深红色；钠汞齐反应：黄酮类成分可产生黄、橙、红等色；四氢硼钠( 钾) 反应： 仅二氢黄酮醇可以被四氢硼钠还原呈红色，其它黄酮类不反应。 黄酮类化合物和铝盐、镁盐、铅盐、锆盐等试剂反应，生成有色的络合物， 可供某些类型黄酮化合物的鉴别。产生络合作用的条件是黄酮类化合物必须具备 下述条件之一，如5 羟基、3 羟基或邻二酚羟基。根据有色络合物的最大吸收波 长，可进行定量测定。常用的试剂有三氯化铝、醋酸铅、醋酸镁和二氯氧化锆等。 1 2 4 黄酮类化合物的生物活性 黄酮是黄酮类化合物中常见的一种，约占黄酮类化合物的1 4 以上，现已发现 其具有多种生物活性，如防治糖尿病及并发症【J 7 1 ，对多种生物酶有影响【引，治疗心 血管疾病、抗衰老、抗癌、抗氧化【9 】等。 黄酮类化合物中有药用价值的化合物很多，如槐米中的芦丁和陈皮中的陈皮 苷，能降低血管的脆性、降低血脂和胆固醇及改善血管的通透性，用于防治老年 高血压和脑溢血。由银杏叶制成的舒血宁片含有黄酮和双黄酮类，用于冠心病、 心绞痛的治疗。许多黄酮类成分具有止咳、祛痰、平喘、抗菌的活性。护肝，解 肝毒、抗真菌、治疗急、慢性肝炎，肝硬化。目前黄酮类化合物已广泛应用于心 血管疾病如动脉硬化、高血压、冠脉供血不全、心绞痛、心肌梗死、高脂血症、 脑梗死、脑血管痉挛及老年性痴呆防治等疾病。 研究表明一些黄酮类化合物如漆黄素、桑色素等是低密度脂蛋白L D L 修饰的 有效抑制剂【1 0 ，1 1 】。由H 2 0 2 导致的牛血管内皮细胞损伤可以用来源于绿茶的黄酮类 化合物儿茶素在体外得到有效的保护【l2 1 。金雀异黄素在体外可以抑制肿瘤坏死因 子( T N F ) 诱导刺激的内皮细胞黏附因子【1 3 1 。同时研究发现金雀异黄素能够阻滞血小 板活化因子( P A F ) 刺激的血小板的聚集【1 4 1 ，一些黄酮类物质还可以抑制血栓素形成 【l5 1 。R e n d i g 等【1 6 】的研究表明5 羟基黄酮能明显舒张冠状阻力血管和运输血管并降 低血管的张力。此外体内研究发现5 羟基黄酮能显著降低永久性大脑中动脉阻塞 的动物模型缺血性损伤【1 7 】。 1 3 黄酮类化合物的合成研究进展 1 3 1 查尔酮类化合物的合成研究 查尔酮类化合物属于黄酮类化合物的一种，其母体为l ，3 二苯基丙烯酮，结 构特点为二氢黄酮C 环的1 、2 位键断裂生成的开环衍生物，即三碳链不构成环。 查尔酮类化合物包括查尔酮和二氢查尔酮( 如图1 2 所示) 。 生物活性多甲氧基黄酮类及其烯基醚衍生物的合成研究 3 4 5 3 4 5 查尔酮二氢查尔酮 图1 2 查尔酮类化合物的结构式 1 3 1 1 查尔酮的合成研究 查耳酮又称苯甲醛缩苯乙酮，它的邻羟基衍生物可看成是黄烷酮的异构体。 它们在酸、碱催化剂下能相互转化。故在植物界查尔酮往往与相应的黄烷酮共存 ( 如图1 3 所示) 。 O O H O 邻羟基查尔酮二氢黄酮 图1 3 查尔酮和二氢黄酮的相互转化 例如，红花的主要成分为红花甙，红花甙是邻羟基查尔酮的衍生物。红花在 不同的开花时期的颜色有不同的变化，其主要原因是红花甙与黄烷酮相互转化， 开花期花冠呈淡黄色，开花中期花冠呈深黄色，开花后期或采收干燥过程中转为 红色或深红色【1 8 】。 C l a i s e n S c h m i d t ( 克莱森施密特) 反应是用一个无a 氢的芳香醛提供羰基和一 个有a 氢的脂肪族醛、酮提供烯醇负离子，进行混合的缩合反应，反应在氢氧化 钠的水溶液或乙醇溶液中进行，得到a ，卢不饱和醛或酮。当脂肪酮换成芳香酮， 与芳香醛发生羟醛缩合反应就生成了查尔酮。查尔酮的经典合成方法是使用强碱， 如氢氧化钠、醇钠或者强酸来催化苯乙酮及其衍生物与芳香醛进行缩合反应而得 到【1 9 1 ，但副反应多，产率较低，其合成机理如图1 4 所示。 但也有报道采用有机碲氧化物、氟阴离子等作为碱在溶液中合成得到查尔酮，其优 点在于底物分子在溶液中均匀分散、稳定地交换热量，但溶剂的性质和浓度对反应的结 果会产生很大影响，且反应时间较长。程格【2 0 】等人用固体原料和固体氢氧化钠碾磨反应 5m i n 左右，以较好的收率得到了目标查尔酮。此外杨立【2 1 】等人用F C 酰化的方法( 如图 1 5 所示) ，用a ，卢不饱和酰氯和在L e w i s 酸催化下，和芳环发生F C 酰基化反应，得 到查尔酮。 硕上学位论文 R O 里R N a O H 1 R 。R 图1 4 经典醛酮缩合反应 O O H 图1 5F - C 酰基化反应得到查尔酮 2 0 0 2 年，江国庆【2 2 】等以苯乙酮和芳基甲醛为原料，以K F A 1 2 0 3 为催化体系， 在超声波作用下合成了八种查尔酮，超声时间仅为2 5m i n ，产率高达9 5 9 7 。 K a d 等【2 3 】贝I J 以苯乙酮和芳基甲醛为原料，用N a O H 水溶液作介质，利用微波诱导羟 醛缩合得到查尔酮。这种方法操作简单，反应速度快，产率高，是一种很好的合成方法。 1 3 1 2 二氢查尔酮的合成研究 二氢查尔酮类化合物在植物体内的合成途径，可能是由葡萄糖分别经由莽草 酸途径和乙酸丙二酸途径生成羟基桂皮酸和三分子乙酸，合成查尔酮类化合物( 与 二氢黄酮类化合物可以相互转化) ，然后再演变为二氢查尔酮类化合物。已报道的 二氢查尔酮类化合物合成方法主要有以下3 种方法。 1 ) 查尔酮a 、声双键加氢还原 将修饰好的苯乙酮和苯甲醛经过修饰、基团保护、羟醛缩合得到相应的查尔 酮，再将查尔酮在钯碳作催化剂的条件下于甲醇溶液中加氢，再还原保护制得【2 4 1 。 如图1 6 所示。 生物活性多甲氧基黄酮类及其烯基醚衍生物的合成研究 飞+ 聃嚣 O HO O c H 3 生- P d C O HO O HO 图1 6 查尔酮类化合物加氢合成二氢查尔酮 2 ) 苯乙酮与苄基卤化物反应 当需要二氢查尔酮中含不饱和基团时也可以选择将已经修饰好的苯乙酮和苄 基卤化物( 一般情况下为碘化物，溴化物一般不参与反应) 置于二异丙胺基锂中，在 8 0 下反应生成目标产物【2 5 1 ，如图1 7 所示。 二异丙胺基锂 - 8 0 搅拌 吡啶，1 5 0 搅拌 O H O O C H a l + 0 L 图1 7 苯乙酮与苄卤化物反应制取二氢查尔酮 3 ) 二氢黄酮的转化 二氢黄酮可以作为甜味剂，在作为甜味剂的生产中，二氢查尔酮衍生物可以 由黄酮葡萄糖制取，其制备工艺主要包括两步【2 6 】：在浓碱中将黄烷酮葡萄糖转 换成相应的查尔酮；在氢气气氛下将上述中间体查尔酮还原得到产物。 1 3 2 二氢黄酮类化合物的合成研究 二氢黄酮类化合物广泛存在于自然界中，是多种药用植物有效成分之一。二 氢黄酮类结构可看作是黄酮基本母核的2 、3 位双键被氢化而成，由于其显著的生 物药理活性及独特的可塑性结构，近年来引起了化学工作者浓厚的研究兴趣。到 目前为止，许多文献上报道的二氢黄酮合成方法多采用查尔酮的关环反应。 B h a t t a c h a q r y y a 2 7 】等采用两种酸性物质( H I 和S n C l 2 ) 从五甲氧基查尔酮出发合成了 D i d y m o c a r p i n A ( 4 ，5 ，6 ，7 四羟基二氢黄酮) 。邻羟基查尔酮也可以在热的硫酸醇或 磷酸醇【2 8 1 或盐酸醇 2 9 , 3 0 】或醋酸钠甲醇【3 1 】等系统中异构化成为相应的二氢黄酮， 节 + 弋。 硕士学位论文 但由于查尔酮转化为二氢黄酮是一个平衡反应，查尔酮很难完全转化为二氢黄酮， 二者往往同时存在于反应混合物中，难于分离，并且收率一般也不高。 1 3 3 黄酮的合成研究 1 3 3 1 查尔酮关环法 查尔酮经过不同的氧化体系，经过关环反应可以得到黄酮化合物。关环过程 中，有不同的氧化体系，例如在1 2 - D M S O 3 2 中回流，查尔酮可以关环得到黄酮( 如 图1 8 所示) 。 图1 8 查尔酮在1 2 - D M S O 体系中闭环 对1 2 - D M S O 体系进行改进后，在1 2 - D M S O H 2 S 0 4 体系中氧化闭环【3 3 1 。反应温 度降低至1 0 0 N a s e e m A 等【3 4 1 研究了硅胶吸附的I n B r 3 和I n C l 3 作催化剂，无溶剂法的闭环方 法，这种方法操作简便，反应速率快，如图1 9 所示： 图1 9 查尔酮在I n B r 3 和I n C l 3 催化剂下闭环 常用的氧化体系还有S e 0 2 P e n t a n o l 、S e 0 2 D M S O 、D D Q d i o x a n e ， 1 2 t r i e t h y l e n e - g l y c o l 、1 2 P y r i d i n e 、D C C - m e t h a n e 、N a l 0 4 - D M S O 等。 1 3 3 2 夕- 丙二酮化合物闭环 伊丙二酮化合物，经酸催化闭环生成黄酮化合物3 5 1 ( 如图1 1 0 所示) 。 图1 1 0 声- 丙二酮化合物制备黄酮 V a r m a 等【3 6 】将一丙二酮化合物吸附在蒙脱土上，用微波加热1r a i n ，实现了 生物活性多甲氧基黄酮类及其烯基醚衍生物的合成研究 环化脱水步骤，以较高的收率合成了黄酮化合物。该方法反应条件温和，时间短， 操作简单。牧率较高，是一种非常有前景的方法( 如图1 1 1 所示) 。 R R m o n t m o r i l l o n i t eK10 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - M W 。1 1 5 m i n R 图1 1 1 微波加热蒙脱土催化的黄酮合成法 1 3 3 3 由邻羟基苯乙酮合成黄酮 B o i s 等【3 7 1 先将2 , 6 二羟基苯乙酮用过量的碳酸钾在丙酮中处理1 0r a i n ，然后 加入芳香族酰氯，将混合物搅拌回流2 4h ，经处理后，用柱色谱分离出目标产物 黄酮。但此方法仅局限于5 羟基黄酮的合成。如图1 1 2 所示。 昕+ c 柱 K 2 C 0 3 A c e t o n e 。r e f l u x 图1 1 25 羟基黄酮的一步合成法 此外黄酮也可以由二氢黄酮经过简单的条件脱氢氧化转化成，比如用1 2 g 七啶 或D D Q 二氧六环体系 3 引。 1 4 多甲氧基黄酮类化合物的研究进展 在黄酮的化学结构式中，其3 、5 、6 、7 、8 、2 、3 、4 和5 等位置发生4 个 及以上甲氧基团取代基的则为多甲氧基黄酮( P o l y m e t h o x y l a t e dF l a v o n e s ，P M F s ) 。 研究表明，多甲氧基黄酮是一类仅存在于柑桔属水果中的黄酮化合物，在柑桔果 皮部位含量丰富，它具有抗癌、抑制肿瘤、抗炎症、抗突变、抗血小板凝集、降 胆固醇水平及抗菌活性等生理功能，同时它可作为柑桔品种来源、杂种初筛等园 艺分类学上的标识物，也可用来评价橙汁是否存在掺假情况【3 引。 1 4 1 多甲氧基黄酮的提取分离纯化概况 目前，柑桔P M F s 的分离纯化都需经过繁琐的步骤来实现，从植物中提取多 甲氧基黄酮的方法有溶剂萃取法、超声波提取法、微波萃取法【4 0 】等。通常黄酮苷 类和极性稍大的苷元( 如羟基黄酮、双黄酮、橙酮、查尔酮等) 一般可用丙酮、乙酸 乙酯、乙醇、水或某些极性较大的混合溶剂进行提取，其中最常用的是甲醇水( 1 ：1 ) ， 或乙醇。一些多糖苷类则可以用沸水提取；花青素可以加少量的酸( O 1 盐酸) 进行 提取，但提取一般黄酮苷类成分时为避免水解则不应加酸。大多数黄酮苷元宜用 硕士学位论文 极性较小的溶剂，如氯仿、乙醚等提取，而对多甲氧基黄酮的游离苷元用苯作溶 剂提取。迄今为止，已从柑桔中分离并鉴别出2 0 多种P M F s t 4 1 , 4 2 , 4 3 】。 薄层色谱法( T h i n L a y e rC h r o m a t o g r a p h y ，简称T L C ) 是最早被应用于分离纯化 柑桔多甲氧基黄酮类化合物的技术，但因该方法耗时长、成本高、需多次层析且 回收率低，已完全不能适应现代毒理学试验和临床大剂量需求，同时T L C 分离纯 化物质有限且难度大。因此，一些新兴技术应运而生。 1 4 1 1 柱色谱法 柱色谱法( C o l u m nC h r o m a t o g r a g h y ，简称c c ) 又称柱层析，是将色谱填料作固 定相填装在色谱柱管内，以液体为流动相，待分离样品沿竖直方向由上而下移动 而达到分离的一种色谱方法。分离原理是将已溶解的样品加入到已装好的色谱柱 顶端，吸附于固定相上，经洗脱剂淋洗，由于待分离组分的极性不同，在色谱柱 中依靠吸附和解吸原理而达到逐一分离的目的。柱层析中作固定相的填充料常根 据待分离物质的性质来进行选择，分离纯化P M F s 常选用硅胶、C 1 8 及阳离子交换 树脂。“等【4 4 】建立了一套从橙皮粗提物中高通量提取P M F s 的快速柱色谱法。研 究了正相硅胶柱( 3 5 6 0 “m ) 、反相C 1 8 柱( 7 5X 3 0m m ，5 1 0 弘m ) 和w h e l k D 手性柱 3 种色谱填充料在分离纯化川皮苷( N o b i l e t i n ) 时的效果，结果表明，正相硅胶柱 分离困难、耗时长及溶剂用量多；反相C 1 8 柱分离量有限，且在进样量增加时纯化 效果比硅胶柱色谱差；而用W h e l k D 手性柱，以乙醇正己烷( 3 5 ：6 5 ，V n 为流动 相，粗提物中N o b i l e t i n 的提取率达7 4 3 ，纯度均超过9 9 ，分离量达到克级。 1 4 1 2 高速逆流色谱法 高速逆流色谱法( H i g h - s p e e dC o u n t e r c u r r e n tC h r o m a t o g r a p h y ，简称H s C C C ) ， 是1 9 8 2 年由美国国立卫生院I t o 博士研制开发的一种新型的、连续高效的液液分 配色谱技术，与其它色谱技术不同的是它不需任何固态载体，因此能避免固相载 体表面与样品发生反应而导致样品的污染、失活、变性和不可逆吸附等不良影响。 同时它也具有适用范围广、快速、进样量大、费用低、回收率高等优点。因此， 己在生物、医药、食品、材料、化妆品和环保等领域获得了广泛的应用，尤其是 在天然产物活性成分的分离纯化领域倍受重视。 将H s C C C 应用于柑桔P M F s 分离纯化的仅见W a n g 等【4 5 】人的报道，从1 5 0m g 红桔粗提物中分离纯化出2 6 0m g 川皮苷( N o b i l e t i n ) 、6 0m g3 ，5 ，6 ，7 ，8 ，3 ，4 七甲氧 基黄酮、3 5 0m g 桔皮素( T a g e r e t i n ) 和1 1 0m g5 羟基6 ，7 ，8 ，3 ，4 五甲氧基黄酮4 种 化合物，且纯度分别达到9 8 6 、9 5 9 、9 9 8 和9 6 8 。可见，H s C C C 分离纯 化P M F s 具有进样量大、分离效率高、产品纯度高等优点，但由于仪器昂贵，限 制了其在天然产物活性成分的分离纯化领域的应用。 生物活性多甲氧基黄酮类及其烯基醚衍生物的合成研究 1 4 1 3 超临界流体萃取法 处于临界温度和临界压力以上状态的物质称为超临界流体，用超临界流体为 萃取剂，从固体或液体中萃取可溶组分的传质分离操作则称为超临界流体萃取法 ( S u p e r c r i t i e a lF l u i dE x t r a c t ，简称S F E ) 。S F E 常用于对样品的分离，S e n o r a n s 等【4 6 】 研究逆流超临界二氧化碳萃取技术分离橙汁中的抗氧化成分，结果从萃取物中萃 取出川皮苷( N o b i l e t i n ) 等9 种黄酮。S F E 与传统的溶剂萃取法相比，具有溶剂用量 少、简单快速、选择性及自动化程度高等优点。 1 4 2 多甲氧基黄酮的生物活性及应用 近年来，柑桔多甲氧基黄酮的功能研究已成为热点，特别是国外在这方面的 研究较多。研究表明，大多数黄酮类化合物抗癌活性的结构特点是C 环上有甲氧 基，3 、4 位上均有羟基或甲氧基，而柑桔多甲氧基黄酮正好具有这种结构特征， 因此备受关注。