（应用化学专业论文）三个黄酮化合物的全合成研究.pdf

硕士学位论文 摘要 本论文主要研究了天然产物r h u s c h a l c o n ei 、r h u s c h a l c o n ei v 、v e r b e n a c h a l c o n e 和7 ，8 二羟基香豆素的全合成。 第一章黄酮类化合物的研究进展 对黄酮类化合物的生物活性及合成方法做了较为详细的综述。黄酮 类化合物是广泛存在于自然界中的多酚类植物次级代谢产物，具有许多 潜在的生物活性，如：抗氧化、抗突变、抗衰老、抗肿瘤、抗菌等。对 其结构与药理作用的关系进行深入研究，为寻找治疗多种疾病的新药提 供理论依据。因此，对黄酮类化合物的合成方法进行研究意义重大。 第二章 r h u s c h a l c o n ei 的首次全合成 根据目标化合物的结构特点，设计了以间苯二酚和对羟基苯甲醛为 起始原料，经选择性甲基化、碘代、甲氧甲基化、羟醛缩合、u l l m a n n 反 应和脱保护等步骤的合成路线，首次完成了天然物质r h u s c h a l c o n e i ( 2 ，4 ”，2 ”三羟基4 ，4 ”二甲氧基4 o 一5 双查尔酮) 的全合成。整个 合成路线简便合理。 第三章v e r b e n a c h a l c o n e 的另法全合成 设计新的合成方法，旨在用一种简便的方法对v e r b e n a c h a l c o n e 进行 全合成，针对目标物的结构特征，将其切为2 个合成片断：2 ，4 二羟基苯 乙酮和4 ( 5 甲酰基2 羟基苯氧基) 3 甲氧基苯甲醛。然后将2 个片断连 接。以对羟基苯甲醛开始经过溴代、乙酰化、u l l m a n n 反应、甲氧甲基化、 羟醛缩合、脱保护和催化加氢等7 步反应完成了v e r b e n a e h a l c o n e 的全合 成，总收率为39 1 ，合成的关键步骤是3 溴4 羟基苯甲醛3 和香兰素 进行的u l l m a n n 反应得到关键中间体4 ( 5 甲酰基一2 羟基苯氧基) 3 甲氧 基苯甲醛。关键中间体与最终产物的化学结构经hn m r ，”cn m r ， e s i m s 等表征及分析予以确认。 第四章 r h u s c h a l c o n ei v 的全合成 以间苯二酚和对羟基苯甲醛为起始原料，经选择性甲基化、碘代、 甲氧甲基化、羟醛缩合、u l l m a n n 反应和脱保护等步骤对r h u s c h a l c o n ei v 的进行全合成，目前正在进行中。 第五章瑞香素的全合成 介绍了香豆素及其衍生物合成的研究进展。提出了一条路线较短的 方案。以焦性没食子酸为原料，通过r e i m e r t i e m a n 反应、k n o e v e n a g e l 三个黄酮化合物的全合成研究 缩合反应得到7 ，8 二羟基香豆素3 羧酸，再经脱羧期望得到瑞香素( 7 ，8 二羟基香豆素) 。 关键词：黄酮；查尔酮；u | lm an n 反应；全合成；碘代；羟醛缩合；相转 移催化；r eim er - ti6 m a n 反应 i l 硕士学位论文 a b s t r a c t t h et h e s i sw a sm a i n l yd e a lw i t ht o t a ls y n t h e s i so fn a t u r a lp r o d u c t v e r b e n a c h a l c o n e ，r h u s c h a l c o n ei ，r h u s c h a l c o n ei v a n d7 ，8 d i h d r o x y 。 c o u m a r i n c h a p t e ro n es t u d yp r o g r e s so nf l a v o n o i d s w er e v i e w e dt h er e c e n td e v e l o p m e n tb i o l o g i c a la c t i v i t i e sa n ds y n t h e s i s m e t h o do ft h ef l a v o n o i d s t h o s ec o m p o u n d sa r ei m p o r t a n ts e c o n d a r ym e 。 t a b o l i t e so fp o l y p h e n o l i c se x i s t i n ge x t e n s i v e l yi nn a t u r e ，w h i c hh a v em a n y b i o l o g i c a la c t i v i t i e s s u c ha sa n t i o x i d a n t ，a n t i m u t a n e n ，a n t i a g i n g ，a n t i t u - m o u r a n t i b a c t e r i u me t a 1 t h ed e e pi n v e s t i g a t i o no nb a s e do nt h e r e l a t i o n s h i po fi t ss t r u c t u r e a n dp h a r m a c o l o g i c a la c t i o n ，p r o v i d et h e o r e t i c a l b a s i sf o rt h em e d i c i n e st oc u r em a n yd i s e a s e s s o ，i ti si m p o r t a n tt o f i n d m o r em e t h o dt os y n t h e s i sf l a v o n o i d sa n di t sd e r i v a t i v e s c h a p t e rt w o f i r s tt o t a ls y n t h e s i so fr h u s c h a l c o n ei a c c o r d i n gt ot h es t r u c t u r e ，r h u s c h a l c o n e1 w e r ef i r s ts y n t h e s i z e db y s e l e c t i v em e t h y l a t i o n ，i o d i n a t i o n ，m e t h o x y m e t h y l a t i o n ，a l d o lc o n d e n s a t i o n ， u l l m a n nr e a c t i o n ，d e p r o t e c t i o nf r o mm d i h y d r o x y b e n z e n e a n d p 。h y d r o x 。 y b e n z a l d e h y d e t h es y n t h e t i cr o u t ei sr e a s o n a b l e c h a p t e rt h r e e am o d i f i e dt o t a ls y n t h e s i so fv e r b e n a c h a l c o n e d e s i g nt h en e ws y n t h e s i sm e t h o d ，u s eas i m p l em e t h o df o rs y n t h e s i so f v e r b e n a c h a l c o n ew a sr e p o r t e d ，am e t h o df o rr e v e r s es y n t h e s i sd e s i g nw a s a d o p t e dt ot w os y n t h e t i cf r a g m e n t s ：2 ，4 一d i h y d r o x y a c e t o p h e n o n e a n d4 。( 5 - f o r m y l 2 h y d r o x y p h e n o x y ) 一3 一m e t h o x y b e n z a l d e h y d e t h e n t h et w of r a g m e n t sw e r ec o m b i n e dt o g e t h e r ， s t a u i n g f r o mp h y d r o x y b e n z a l d e h y d e t h r o u g ha c e t y l a t i o n ，b r o m i n a t i o n ，u l l m a n nr e a c t i o n ，m e t h o x y m e t h y l a t i o n ， a l d o lc o n d e n s a t i o n ，d e p r o t e c t i o n ，c a t a l y t i ch y d r o g e n a t i o ns e v e ns t e p sw a s d e s c r i b e d w i t ht o t a ly i e l do f3 9 1 t h ek e ys t e p sw e r et h e4 ( 5 一f o r m y l 2 h y d r o x y p h e n o x y ) 一3 - 血e t h o x y b e n z a l d e h y d ep r e p a r e d t h r o wu l l m a n nr e - a c t i o n o f3 b r o m o 4 h y d r o x y b e n z a l d e h y d ew i t hv a n i l l i n e t h e c h e m i c a l s t r u c t u r e so ft h ek e yi n t e r m e d i a t ea n df i n a lt a r g e tp r o d u c tw e r ev e r i f i e db y 1h n m r ，13 cn m ra n de s i m s c h a p t e rf o u r s y n t h e s i so fr h u s c h a l c o n ei v r h u s c h a l c o n ei vw e r es y n t h e s i z e db ys e l e c t i v em e t h y l a t i o n ，i o d i n a t i o n ， i i i 三个黄酮化合物的全合成研究 u l l m a n nr e a c t i o n ，m e t h o x y m e t h y l a t i o n ，a l d o lc o n d e n s a t i o n ，d e p r o t e c t i o n f r o mm - d i h y d r o x y b e n z e n ea n dp h y d r o x y b e n z a l d e h y d e t h i sw o r ki su n d e r w a y c h a p t e rf i v e t o t a ls y n t h e s i so fd a p h n e t i n t h ep r o g r e s so ft h et o t a ls y n t h e s i so fc o u m a r i na n di t sd e r i v a t e sw e r e i n t r o d u c e d w ed e s i g n e di sas h o r tr o u t e 7 8 一d i h y d r o x y c o u m a r i n 一3 - c a r b o x y l i ca c i dw a sp r e p a r e df r o mp y r o g a l l o lb yr e i m e r t i e m a nr e a c t i o n ， k n o e v e n a g e lr e a c t i o n ，t h ed a p h n e t i nw a se x p e c t e dt o o b t a i nb yd e c a r - b o x y l a t i o nr e a c t i o n s k e yw o r d s ：f l a v o n o i d ；c h a l c o n e ；u l l m a n nr e a c t i o n ；t o t a ls y n t h e s i s ； l o d i n a t i o n ；a l d o lc o n d e n s a t i o n ；p h a s et r a n s f e rc a t a l y s t ；r e i m e r - t i e m a nr e a c t i o n i v 兰州理工大学学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研 究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论 文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文 的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。 本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：泵字淆 日期：2 口加年石月 7 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定， 即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电 子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权兰州理工大学可以将本学 位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、 缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时授权中国科学 技术信息研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库， 并通过网络向社会公众提供信息服务。 作者签名： 奇、字；齑 e t 期：z 。年 导师签名：移日期：矽，年 日日 丫夕 月月 b f 硕士学位论文 第一章黄酮类化合物的研究进展( 综述) 1 1 引言 在西医未传入中国之前，聪明的先民用中草药来治疗疾病，挽救了 无数人的生命。就是因为中草药中含有很多有生物活性和药理作用的化 合物。现在，人们从自然界获取活性物质的兴趣越来越大，这不仅因为 天然产物可以作为新药、新农药的重要来源，而且可以提供崭新的治疗 手段，作为生物化学和细胞分子生物学的研究工具。迄今为止，已有很 多医学和农业上应用的例子充分说明了天然产物的应用价值。众所周知， 目前临床使用的化学药物有50 以上直接或间接来源于天然产物，这反映 了天然产物在药物研究中的重要地位。随着人们对药物需求的不断提高 和科学技术的不断进步，天然产物在新药发现中的地位和作用也在不断 提高，充分、合理、科学地利用天然产物资源，将进一步加快新药研究 的进程。 天然物质中所含的有效成分一般含量都比较低，要从植物中大量获 得这些活性成分，如果用提取的方法获得是比较困难的，因为不仅需要 大量的溶媒，而且这些溶媒大多都是有毒的。从节约资源，保护环境和 保护工人健康角度考虑，所以必须考虑新的途径来获得。用化学合成的 方法来获得不失为一种很好的方法。在天然物质中筛选生物活性强、药 理作用明显的化合物，寻找有典型结构的化合物作为先导化合物，并对 此结构进行修饰改造合成出具有更好效果的药物和农药，这是药物研发 和农药开发的基本思路。 1 2 黄酮类化合物生物活性和药理作用 黄酮类化合物( f l a v o n o i d s ，又称类黄酮化合物) 是一类低分子量的 广泛分布于植物界的天然植物成分，具c 6 c 3 c 6 基本构型( 如图1 1 ) ， 为植物多酚类的代谢物，大多有颜色。根据中央三碳链的氧化程度，在b 环的连接位置以及三碳链是否构成环状等特点，将黄酮类化合物分为异 黄酮、黄酮、黄酮醇、异黄酮醇、黄烷酮、异黄烷酮、查尔酮、花色苷、 双氢黄酮、双氢黄酮醇、双黄酮等l 5 种。从植物系统学的角度，植物体 产生黄酮的能力与植物体木质化性质密切相关。因此黄酮类化合物主要 分布在维管束植物中，而在其它较低等的植物类群中分布较少。而其中 三个黄酮化合物的全合成研究 大多集中于被子植物中，如豆科、蔷薇科等。在这些植物中此类化合物 的类型最全，结构最复杂，含量也最高。黄酮类化合物因其所在在植物 体中组织不同，其存在状态也呈多样化。在木质部多以苷元形式存在； 在花、叶、果实等器官多以糖甙形式存在。 3 7 6 5 4 c 6 一c 3 c 6 图1 1黄酮的基本骨架 已知的黄酮类化合物单体有8 0 0 0 多种，50 0 0 多种植物源黄酮从不同 的植物中分离出来，天然的黄酮类化合物几乎在a 环、b 环上均有取代基， 一般是羟基、甲氧基和异戊烯基等。黄酮类化合物具有广泛的生物活性 和药理作用，包括抗氧化、抗突变、抗衰老、抗肿瘤、抗菌等【2 】。现将 具体活性及其应用介绍如下： 1 2 1抗癌、抗肿瘤活性 黄酮类化合物具有较强的抗癌、抗肿瘤活性，目前己发现具有抗癌、 抗肿瘤作用的黄酮类化合物种类比较多，主要有水飞蓟素、杨梅黄酮、 槲皮素、芦丁、柚皮苷和芹菜素等。研究发现其抗癌、抗肿瘤作用一般 是通过以下三种途径实现的：( 1 ) 对抗自由基；( 2 ) 直接抑制癌细胞生长； ( 3 ) 对抗致癌促癌因子。 叶文峰等1 3 】研究黄酮类物质的抗癌试验发现其中1o 种具有不同程度 的抗癌活性，以皂草黄素、儿茶精和桑黄素活性最强，二氢黄柏甙和汉 黄芩黄素次之，泽兰黄素、异泽兰黄素和泽兰叶黄素等也有明显的抗癌 活性。张彦文1 4 1 研究发现黄酮类化合物还可作用于肿瘤细胞的m 期或s 期， 以干扰肿瘤细胞的细胞周期来抑制肿瘤的增殖，如查尔酮可通过抑制蛋 白激酶c ( p k c ) 的活性、改变细胞蛋白质的磷酸化过程来抑制肿瘤细胞的 生长。黄芩素对3 种肝细胞癌细胞的拓扑异构酶i i 都能强烈抑制，并抑制 细胞繁殖【5 1 ，h u 等人1 6 研究表明黄芩素的抑制增殖作用在于直接抑制与 生长相关的信号因子m r n a 的表达。b r o w n s o nd m 研究发现普通食物大豆 中的黄豆苷和染料木黄酮也具有抑制癌细胞生长的生物活性1 7 】。此外， 黄酮及黄酮衍生物对一些致癌因子有抑制或拮抗作用，研究结果证明， 槲皮素能有效诱导微粒体芳烃羟化酶、环氧化物水解酶，使多环芳烃和 苯并芘等致癌物质通过羟基化作用，水解失去致癌活性，起到抗癌的效 果。p a r m a r 等1 8 】报道了含有异戊烯取代基的查尔酮通过选择性细胞毒活性 2 硕士学位论文 抑制人类乳腺癌细胞增殖。w a n g 等【9 】研究发现从自然界中提取的查尔酮 类衍生物紫铆因( b u t e i n ) ，可通过调节b c l 2 族蛋白诱导h l 6 0 ，b 16 黑色 素瘤细胞凋亡。它还是一种特殊的蛋白酪氨酸激酶抑制剂，能够抑制表 皮生长因子受体磷酸化和受体蛋白激酶活性。紫铆因可以调节雌激素代 谢，这种性质对于其预防和治疗雌激素敏感的乳腺癌具有重要意义。 1 2 2 抗自由基、抗氧化作用 近些年，人们对黄酮类化合物的抗氧化功能和机理进行了比较深入 的研究，证实黄酮类化合物是一种很强的活性氧自由基清除剂。因为黄 酮是具有酚羟基的一类还原性化合物，在复杂反应体系中，由于其自身 被氧化而具有抗氧化作用。生物体内常见的自由基有超氧自由基( o ：) 、 羟自由基( o h ) 、烷氧自由基( r o ) 。一些蛋白质、脂类、低分子化合物的 自动氧化，过氧化物与某些金属离子的氧化还原均可产生自由基i l0 1 。自 由基性质活泼，有极强的氧化能力，对人体能造成极大危害，在体内自 由基和脂质过氧化作用下能使大分子成分发生氧化变性、d n a 交联和断 裂，导致细胞结构改变，从而引起癌症、衰老及心血管疾病等退变性疾 病。国内报道甘草黄酮、沙棘总黄酮、芦丁、槲皮素、灯盏花素等有不 同程度抗氧化作用i l 。 贾玲等【1 2j 用羟胺发色法、生化法和和酶法测定了老年冠心病患者应 用“银可络 ( 主要成分是银杏叶黄酮) 后血清过氧化脂质( l p o ) 含量 下降、血清超氧化物歧化酶( s o d ) 和血清谷胱甘肽过氧化物酶( g s h p x ) 显著升高，表明银杏叶黄酮具有较强的抗氧化、抗自由基的作用。叶怀 义等【l3 】初步研究甘草总黄酮可以增强脾虚衰老小鼠so d 的活性，减少体 内m d a 含量，延缓衰老进程，提高生命力及生存等能力。张光成等【1 4 】经 体外实验表明葛根异黄酮1o l0 0p m l 可明显抑制小鼠肝、肾组织及兔 脑组织匀浆在振荡温育条件下引起的脂质过氧化产物丙二醛( m d a ) 的升 高，并呈剂量效应关系。体内实验表明，经液氮冷冻致兔脑伤成脑水肿 后，葛根异黄酮对降低血、脑组织中l p o 含量有明显作用，而且对提高血 液、脑组织中s o d 活性有极显著作用。邝枣园【l5 】将葛根素注射液在2 5 0 - 0 15g l 之间可以降低利用抗坏血酸体系产生的羟自由基水平，与对照管 相比p 0 0 5 ，在2 5 0g l 时o h 消除率为l0 0 4 - 5 5 ，并随葛根素浓度 的降低，清除率也逐渐下降，呈量效依赖关系。 1 2 3抑制血小板凝集作用 黄酮类化合物对凝血因子具有较强的抑制作用，故表现出较好的抗 凝血作用。实验表明不同浓度的黄酮类化合物可以不同程度地抑制二磷 三个黄酮化合物的全合成研究 酸腺苷( a d p ) 诱导的大鼠血小板凝集，对5 羟色胺和a d p 联合诱导的家免 和绵羊血小板凝集也有同样的抑制作用f 16 1 。z h a o 等【17 1 研究了2 ，4 ，6 三 羟基查尔酮( 2 ) 衍生物抑制血小板凝集活性，所合成的化合物中，抗血 小板活性最强的化合物的l c 5 0 值为( 15 24 - 5 4 ) l a m o l l ，构效关系研究表 明b 环取代基对抗血小板凝集活性影响较大，在b 环引入供电的二甲氧基、 甲氧基活性比较好。 h o o c h 3 o c h 3 0 ho 图1 2 2 ，4 ，6 三羟基查尔酮( 2 ) 某些黄酮类化合物具有防止低密度脂蛋白氧化的作用，并有抑制主 动脉内皮细胞腺苷脱氨酶作用，因而可以用于防治偏头痛、心血管病、 动脉粥样硬化等症。 1 2 4抑菌、抗病毒作用 黄酮类化合物抗菌抗病毒作用已经得到医药界的肯定，而且在这方 面进行的研究也较多，如杨梅黄酮、槲皮素、山奈酚、桑色素、木樨草 素和银杏黄酮等均有抗病毒和抗病原微生物的作用。黄芩中的黄芩素是 其抗菌的有效成分，研究表明，b a i 对多种革兰染色阴性菌、革兰染色阳 性菌及螺旋体等均有抑制作用。黄芩还具有抗真菌活性，对多种致病性 真菌；如许兰毛癣菌、白色念珠菌等有一定抑制作用。谷肄静等人【l8 】研 究了蒲公英总黄酮的抑菌性能，对宛氏拟青霉、黑曲霉、枯草杆菌和酿 酒酵母进行了抑菌试验研究。结果表明，质量浓度为0 4 3g l 蒲公英的总 黄酮对枯草杆菌和宛式拟青霉具有良好的抑制作用，对酿酒酵母具有一 定的抑制稚用，而对黑曲霉无抑制作用。最近研究表明，b a i 还具有抗艾 滋病病毒( h i v ) 的作用，能诱导感染h i v 的细胞发生凋亡【”】。g a s tr i l l o 等 1 2 0 1 报道了甲基槲皮素能选择性地抑制脊髓灰质炎病毒的r n a 合成，有效 阻止脊髓灰质炎病毒的复制。石钺等f 2 l 】在对银翘散抗流感病毒作用的物 质基础进行研究时，从银翘散抗流感病毒有效部位群中分离得到6 种黄 酮类成分，分别是异甘草素、醉鱼苷、橙皮苷、金合欢素、异甘草苷和 金丝桃苷，证明银翘散抗流感病毒的主要物质基础也是黄酮类化合物。 从紫花水飞蓟种子中提取总黄酮，内含异水匕蓟素( s i l y d i a n i n ) 、水飞蓟 素( s i l y b i n ) 、次水飞蓟素( s i l y c h v i s t i n ) 是常用抗肝素药“益肝宁”、 “利 肝隆 以及国外“s i l i m a r i t ”的有效成分。具有刺激新的肝细胞形成，抗 4 硕士学位论文 脂质过氧化作用，用于治疗肝硬化、肝炎，并能支持的肝脏自愈能力， 改善健康状况 2 2 1 。 1 2 5 抗炎镇痛作用 黄酮类化合物具有抗炎镇痛作用，在临床可用来治疗脓肿溃疡以及 病原微生物引起的炎症疾病等，目前我国开发的新药中已有此类产品。 己发现多种黄酮具有抗炎作用。杨东梅等【2 3 】从穿心草中分离得到的1 ，6 二羟基3 ，5 二甲氧黄酮( c x ) 具有直接的抗炎作用，研究表明，c x 对二甲 苯所致的小鼠耳肿胀、乙酸所致的小鼠腹腔毛细血管通透性增加，鸡蛋 清致大鼠足肿胀这三种急性炎症都有明显的抑制作用。药理实验证明棠 茶总黄酮给药对巴豆油和角叉菜胶引起的急性炎症和纸片埋藏引起的慢 性肉芽肿均有明显的抗炎作用【24 1 。另外黄芪苷、查尔酮等也具有很强的 抗炎作用。研究表明，黄酮类化合物主要通过影响细胞分泌过程、有丝 分裂及细胞间的相互作用而起抗炎作用，这也是许多黄酮类化合物共有 的特性。抗炎机制可能在于其抑制了生物合成过程中的脂氧化酶( l o x ) ， 临床上常用黄酮类药物治疗脓肿、溃疡和过敏等症。三棱总黄酮能明显 降低小鼠因醋酸刺激引起的扭体反应次数，明显提高小鼠因热刺激引起 的疼痛反应的痛阈值，说明三棱总黄酮具显著的镇痛作用【2 引。 1 2 6雌激素作用 黄酮类化合物具有雌激素的双重调节作用。当雌激素水平较低时， 表现为雌激素作用，反之表现为抗雌激素作用。张荣庆 2 6 】经实验发现大 豆黄酮能提高正常大鼠及未交配过的雌性正常大鼠乳腺的重量和乳腺细 胞d n a 含量，并能促进其乳腺发育和泌乳量。但同时也可使正常雄鼠的 血清睾酮、雌二醇、生长激素等水平显著升高。 1 2 7抗辐射作用 电辐射作用生物体产生的自由基容易使细胞结构和功能损坏，r 。黄酮 类化合物因为具有抗自由基的作用而具有抗辐射的能力。植物组织中提 供抗氧化力的植物化学成分为酚类化合物，如黄酮类和花青素，而他们 之间的拮抗作用对抗氧化活性的贡献相当重要。在抗氧化剂的作用机制 中，通过酚羟基与氧自由基反应生成较稳定的半醌式自由基，从而终止 链式反应无疑是最重要的。李鹏等2 7 1 报道的植物中黄酮抗紫外辐射机理 的综述，认为生物体的抗紫外辐射的能力与其体内的黄酮含量、类型和 结构等有密切关系。 1 2 8抗过敏作用 三个黄酮化合物的全合成研究 李晚谊等 2 s 】从云南甜茶的乙酸乙酯提取物中分离得到化合物3 和化 合物4 。经透明质酸酶体外抑制试验证明具有抗过敏功能。 r 2 0 o h 3 ： r l = hr e = 1 3 吡喃葡萄糖 4 ： r l = 1 3 吡喃葡萄糖r 2 = h 图1 3化合物3 和化合物4 何克勤【2 9 】等筛选了化合物5 ( 如图1 4 ) 等17 个查尔酮类化合物对 过敏性慢反应物质( s r s a ) 受体的拮抗作用。结果发现在所试验的17 个 查尔酮类化合物中，有14 个化合物表现出一定强度的s r s a 受体的拮抗 作用。 h 3 c o o 图1 4化合物5 1 2 9保护神经系统作用 谷氨酸是中枢神经系统中的主要兴奋性神经递质，过度释放会造成 兴奋性神经毒性损伤，引起多种神经变性疾病。韩喻美等【3 0 】向大鼠脑分 区切片培养中加入黄酮提取物发现，此类物质能有效地抑制培养切片上 由k + 引起谷氨酸的释放，抑制效应随浓度增加而增加。陈志武等31 1 研究 黄酮类化合物可作为钙离子通道拮抗剂，能显著抑制k c i 、去甲肾上腺素、 5 羟色胺等引起的c a 2 + 浓度增高，从而对神经系统起到保护作用。 1 2 10 其他作用 此外，黄酮类化合物还有降压、降血脂、抑制血小板聚集、抗骨质 疏松、抗心律失常、抗过敏及抗缺氧等多种药理及保健作用。 1 3 黄酮类化合物合成研究 黄酮类化合物广泛应用于医药和香料等精细化学品的的合成。传统 的合成方法是采用b a k e r v e n k a t a r a m a n 重排来合成黄酮类化合物，近年 来，由于许多新技术、新方法应用于黄酮类化合物的合成之中，进而出 6 硕士学位论文 现了很多关于合成黄酮类化合物的报道。合成手段也越来越趋于多样化。 1 3 1化学合成 1 3 1 1b a k e r - v e n k a t ar a m a n 法 传统的合成方法是采用b a k e r v e n k a t a r a r n a n 重排来合成黄酮类化合 物，以邻羟基苯乙酮与芳甲酰氯为原料，经过b a k e r v e n k a t a r a m a n 重排得 到p 丙二酮，在酸催化下环合得到黄酮类化合物。19 5 2 年，o l l i s 等人【3 2 】 经过b a k e r v e n k a t a r a m a n 重排合成了一系列的黄酮化合物的前体p 丙二 酮，经酸催化环合得系列黄酮类化合物，产率为3o 35 f 3 3 , 3 4 。 o p h c o c i ，p y r i d i n e h 3 oo 图1 5 1 3 1 2碘催化法 2 0 0 3 年，李敬芬等人35 1 在酸性条件下， 备黄酮类化合物，反应过程如图1 6 。 r o 号! 1 21 旦塑曼2r h 2 s 0 4 o o 碘催化查尔酮衍生物环合制 o b r 图1 6 h i d e y o s h im i y a k a 等人【3 6 】也运用了此法合成了黄酮类化合物，进行了 溶剂优化试验，发现三乙二醇为最佳溶剂并讨论了碘催化反应的机理( 图 1 7 ) 。 在碘催化环合合成黄酮的过程中，操作繁琐，路线长，后处理较麻 烦，产率不高。 7 三个黄酮化合物的全合成研究 oo h p h - o p h h oo 图1 7 1 3 1 3金属化合物催化法 s e b 等【3 7 1 报道苯甲醛与苯乙酮在甲醇中，以锻制的硝酸钠或者硝酸锂 于室温催化反应16 4 8h ，缩合得到相应的反式查尔酮，收率7 0 9 8 。 芳环上有推电子基时，反应减慢。 x o 图1 8 陆文兴【38 1 使用k f a 1 2 0 3 作为催化剂，合成了多种查尔酮。其特点是 制备简单，提纯方便，且催化剂可反复使用，但反应时间太长，产率不 高。 x e c h o + y 波p x o 图1 9 1 3 1 4微波、超声波催化合成 超声波能有效地促进有机反应，因而超声波技术在有机合成中的应 用引起了人们的兴趣和重视。文献 3 9 , 4 0 】报道了在超声波作用下，固体氢 氧化钾或氟化钾和氧化铝催化苯乙酮和取代苯甲醛合成查尔酮。研究结 果表明，与不使用超声波相比，反应速度更快，产率有很大提高。 硕士学位论文 x o 图1 10 微波辐射可在较短时间内提供高能量，使化学链断裂而迅速发生化 学反应。l9 9 8 年，v a r m a 等人1 4 1 1 将p 丙二酮化合物吸附在蒙脱土上，用微 波加热6 0 - - - 9 0s 得到了黄酮类化合物。2 0 05 年g e o r g e - 等【4 2 1 提出在环合过 程中运用微波来加速反应，反应路线见图1 11 。 or r 1 ) 蒙脱土o r2 ) c u c l 2 m w 0 r 图1 1 l 徐宛瑜等【4 3 1 报道了用2 羟基苯乙酮与取代苯甲醛在2 0 n a o h 水溶 液中，在四丁基溴化铵( t b a b ) 存在下，微波辐射3 7m i n ，合成了13 种 羟基查尔酮及其衍生物，收率良好，在5 7 8 5 之间。反应中四丁基溴 化铵是必不可少的，起胶束的作用。在使用微波加热的时候，采用间歇 加热方式，因为连续加热容易使水冲出反应体系，反应路线为： o 图1 12 1 3 2 生物合成 阐明植物的次生代谢过程，是利用植物次生代谢产物进行医药工程 及天然产物开发研究的前提和基础。而在植物的次级代谢的研究中，生 物合成途径的研究属于机理研究范畴，是次级代谢研究的核心问题。因 此，进行植物黄酮类化合物生物合成途径的研究，不仅可以揭示不同化 学成分在植物体中的形成、转化及其相互关系的本质规律，而且对进一 步利用现代生物技术方法进行黄酮化合物的生产也有着实际的意义【4 4 1 。 1 3 2 1利用植物合成黄酮 所有陆生维管植物和一部分苔藓可以合成黄酮类化合物 4 5 】。植物类 9 三个黄酮化合物的全合成研究 黄酮合成代谢的前期途径是相同的，都是以丙二酸单酰c o a ( m a l o n y lc o a ) 与香豆酰c o a ( e o u m a r o y l c o a ) 为直接前体。经过一系列酶促反应，不同 植物可以合成出不尽相同的类黄酮。l u c z k i e w i c z m 等1 4 6 1 建立的金雀花毛 状根和芽共培养系统，能产生大量具有植物雌激素功能的异黄酮。毛状 根培养能合成大量大豆苷原前体异甘草素( i s o l i q u i r i t i g e n i n ) ，芽培养则能 利用该前体合成大豆苷原和大豆甙( d a i d z i n ) 。毛状根和芽共培养生成大豆 甙的量比完整植株高38 倍。此外，该共培养系统还能合成大量的染料木 甙( g e n i s t i n ) 。方从兵等【47 】以野葛细胞悬浮系为实验体系，进行不同前体 化合物和相关中间代谢产物的饲喂实验，以及相关酶学证据的研究。结 果表明，采用对羟基苯丙酮酸p - h y d r o x y p h e n y l p y r u v a t e ) 和对羟基苯丙乳 酸0 - h y d r o x y p h e n y l l a c t a t e ) 的处理同样有助于野葛培养细胞中异黄酮化 合物( i s o f l a v o n o i d s ) 的合成和积累，且单位细胞干重的黄酮产率甚至较苯 丙氨酸和酪氨酸处理有更大程度的提高，同时在野葛培养细胞中均己检 测到对羟基苯丙酮酸还原酶和对羟基苯丙乳酸脱水酶的活性。迄今为止， 黄酮类化合物生物合成细胞工程仍处于小试或中试阶段，未见大规模生 产的报道。 1 3 2 2利用微生物合成 w a n gx l 等 48 1 从牛瘤胃中分离出了一种杆状革兰氏阳性厌氧细菌， 能将大豆苷原快速转变为二氢大豆苷原( d i h y d r o d a i d z e i n ) ，同时也能将金 雀异黄酮还原成二氢金雀异黄酮( d i h y d r o g e n i s t e i n ) 。s h i n d ok 等【4 9j 将联苯 加双氧酶和二氢二醇脱氢酶基因在大肠杆菌中共表达，可将黄酮、二氢 黄酮、6 羟基黄酮、查耳酮以及7 羟基异黄酮转变成相应的类黄酮二醇， 体外抗脂质过氧化活性显著提高。 除原核微生物( 如大肠杆菌) 外，一些真核微生物也可用来合成类黄 酮。j i a n gh 等【5 0 】从红冬孢酵母、拟南芥、金丝桃中分别克隆得到苯丙氨 酸解氨酶、4 香豆酸、c o a 连接酶、查尔酮合成酶基因。将这三种基因转 入啤酒酵母共表达，可以合成出柚皮素。微生物生长迅速，易于培养， 适合大规模发酵生产。利用微生物合成类黄酮，具有较高的可行性和实 用价值。 1 4 结束语 近年来，黄酮类化合物的药理活性和保健功效越来越受到人们的认 可和重视，黄酮类化合物的研究、开发与应用已经成为食品、医药、化 工、生物工程等领域的重要内容。因此从天然产物中的分离提取黄酮类 化合物及其合成一直是生物医药、农业、食品等方面的重要研究领域。 1 0 硕士学位论文 对黄酮类化合物进行深入的研究以及合成有特殊性能的黄酮类化合物有 重要的应用价值。 三个黄酮化合物的全合成研究 2 1 引言 第二章r h u s c h a ic o n ei 的全合成研究 2 ，4 ”，2 ”三羟基4 ，4 ”二甲氧基4 。o 5 双查尔酮( r h u s c h a l c o n e i 6 ) 是2 0 0 0 年从广泛分布于南非国家b o t s w a n a 东部的一种叫做r h u sp y r o d i e s 的灌木的嫩枝中得到的，它对常常侵入农场吞食形形色色农作物和 植物的蟋蟀有拒食性质【5 1 1 。b o t s w a n a 大学化学院l a d i s l a u sk m d e e ， s a m u e lo y e b o a h 和b e r h a n um a b e g a z 于2 0 0 3 年在一种名为p y r o i d e s 的漆 树的根部中分离得到五种双查尔酮的化合物【5 引。其中也含有r h u s c h a l c o n ei 。这五种物质具有不同的细胞毒活性，具有抑制由内毒素性与内 自细胞激发的随人体单核细胞的蛋白凝血剂。也具有抗疟的性能而用于 抗疟药和一定的抗肿瘤性以及对于黑毒素性细胞具有一定的活性。 0 ho h 3 c o o o h o c h 3 o0 h 图2 1化合物6 结构式 我们选择的目标分子2 ，4 ”，2 三羟基4 ，4 ”二甲氧基一4 o 5 ” 双查尔酮( r h u s c h a l c o n ei 6 ) ，是一个有较大活性的分子，它对常常侵入 农场吞食形形色色农作物和植物的蟋蟀有拒食性质【66 1 ，它具有较大的柔 性，能与不同的受体结合，因此具有广泛的生物活性。对其进行全合成 研究，有望将其开发为杀虫剂。 2 2 合成路线的确定 2 2 1 反合成分析 对于目标分子r h us c h a l c o n ei 查尔酮( 即化合物6 ) 拟定以下合成 路线：化合物6 可以看作是查尔酮化合物的衍生物，我们可将其拆分成 化合物7 和化合物8 两个片段，化合物7 可以认为是化合物9 和化合物 10 经羟醛缩合而得的，化合物8 可以认为是化合物10 和化合物1 1 经羟 醛缩合而得的，而化合物1 1 是由2 ，4 一二羟基苯乙酮12 甲基化得到的， 硕士学位论文 化合物9 是对化合物“进行碘代得到，化合物12 可由间苯二酚进行 f rie s 重排得到。反合成路线如图2 2 所示。 o ho m e o o ho m e o m e o m e 0 7 o ho o h o o h h o 6 0 o h h o o m e 10 o ho m e o 8 oo h = = ； h o o h 图2 2双查尔酮r h u s c h a l c o n ei 的反合成路线 1 3 o m e u o o 妙 h 9 o 2 2 2合成路线分析 h o o h o h 1 0 a h o d d 11 ， m e o o hoo ho 1 2 o m o m 1 8 o o m f m e o 1 5 + 1 7 皇-meo_ - - i _ i _ _ _ o o e 9 + 18 m e 0 1 0 + 1 6 o ho 1 7 m o m o 6o 图2 3 r h u s c h a l c o n ei 的合成路线 1 4 o m e 硕士学位论文 r e a g e n t sa n dc o n d i t i o n s ：( a ) g l a c i a la c e t i ca c i d ，z n c l 2 ，14 0 ，r e f l u x ，6h ， 8 8 ；( b ) k 2 c 0 3 ，( c h 3 ) 2 s 0 4 ，a c e t o n e ，4 0 ，r e f l u x ，1 5h ，8 4 ；( c ) 1 2 ， a g n 0 3 ，c h 3 c n ，n i t r o g e np r o t e c t i o n ，r t 8h ，6 9 ；( d ) m o m c l ，a n h y d r o u s k 2 c 0 3 a c e t o n e ，5 6 ，r e f l u x ，1 5h ；( e ) k o h e t o h h 2 0 ( v o l u m er a t i o1 ：1 ) ， o t or t 3 6 h ；( f ) c u i ，“b u 4 n b r ，k 3 p 0 4 ，d m f ，n i t r o g e np r o t e c t i o n ，15 0 ， r e f l u x ，2 2h ，8 0 ；( g ) c h 3 0 h ，h c i ，8 6 根据目标化合物的结构特点，以及我们分析的反合成路线，我们以 间苯二酚和对羟基苯甲醛为起始原料，设计了经选择性甲基化、碘代、 甲氧甲基化、羟醛缩合、u l l m a n n 反应和脱保护等步骤来完成 r h u s c h a l c o n ei 的全合成。这条路线简便易行，原料易得，价格便宜， 反应条件温和，收率也较高。合成路线如如图2 3 所示。 2 3 实验部分 2 3 1实验仪器与试剂 2 3 1 1实验仪器 磁力搅拌器( 7 9 1 型，江苏金坛市医疗仪器厂) ；电子天平( y pl0 0 2 ， o 10 0g ，常州诺基仪器