微波辅助固相合成法制备查尔酮类的工艺研究*

赵　岩，马尔霍夫·木合布力，伊克山·亚力坤，木合布力·阿布力孜，哈丽玛·斯拉木江，麦热哈巴·依明

(新疆医科大学药学院药物化学有机教研室，新疆　乌鲁木齐　830011)



微波辅助固相合成法制备查尔酮类的工艺研究*

赵岩，马尔霍夫·木合布力，伊克山·亚力坤，木合布力·阿布力孜，哈丽玛·斯拉木江，麦热哈巴·依明

(新疆医科大学药学院药物化学有机教研室，新疆乌鲁木齐830011)

三种不同方法合成甲氧查尔酮类化合物，筛选和优化合成工艺。采用酸催化高温法、羟基保护法和微波辅助碱催化法进行羟醛缩合反应，制备目标化合物，并以反应产率为指标筛选合成方法，优化反应条件。结果表明：用三种方法所得到的目标化合物产率分别为8.9%、9.27%和57.60%。微波辅助碱催化反应的最佳条件：设定微波功率150 W、反应时间100 s，温度80 ℃。微波辅助碱催化方法具有产率高、反应时间短、节能和环保等特点、是绿色合成甲氧查尔酮类化合物的有效方法之一。

甲氧查尔酮类化合物; 羟醛缩合反应；微波辅助固相合成法

查尔酮类化合物广泛分布于植物界，其化学结构是以1,3-二苯基丙烯酮为母核，由两个芳香环和三个碳原子的α,β-不饱和羰基连接而成，具有较大的柔性，能与不同的受体结合，呈现出广泛的生物活性，如抗癌[1-4]、抗疟药[5]、抗炎[6]、抗结核[7]、细胞毒性[8]、胃保护[9]、一氧化氮产生的调制[10]等作用。尤其是查尔酮类化合物的抗癌活性较明显。在前期研究中发现，查尔酮类化合物异甘草素具有显著的抗宫颈癌活性，能抑制宫颈癌SiHa, Hela细胞的增殖，并能促进爱细胞凋亡，而且其对正常细胞的毒性低，从而显示出较好的先导化合物的潜力，可用于化学结构修饰和药理筛选[11]。甲氧查尔酮类化合物具有较好的抗癌活性。本课题组发现，与异甘草素及其它衍生物相比较，甲氧查尔酮类化合物3-甲氧基异甘草素(高紫铆查尔酮)在低浓度时对Bel-7402细胞具有较强的抗增殖活性[12]。由于异甘草素类衍生物属于多羟基查尔酮类化合物，在羟醛缩合反应中，因具有多个羟基，易被氧化，交易发生副反应而产率越低，甚至不发生反应。为了解决这个问题，本文主要针对本课题组前期利用酸性催化剂和羟基保护法施行羟醛缩合反应的基础上，采用微波固相合成的方法来对比制备查尔酮类化合物，从中筛选一种绿色无污染、操作简便、成本低、产率高的方法；并通过此方法合成两个甲氧查尔酮类化合物，为先导化合物的结构优化和药理筛选提供物质基础。

1　实　验

1.1仪器

CW-2000 型超声微波协同萃取仪，上海新拓分析仪器科技有限公司；定性鉴别用TLC板(Silica gel 60 F254, merck)；N-1001旋转蒸发仪，上海爱朗仪器有限公司；PS-1000磁力搅拌水浴锅，Tokyo Rikakikai Co.,Ltd.；HX-205恒温循环水槽，北京长流科学仪器有限公司；DRT-SX型电热套，郑州长城科工贸有限公司；JJ-1增力电动搅拌器，江苏省金坛市医疗仪器有限公司；2F-2C型暗箱式自动紫外分析仪，上海安亭电子仪器厂；SK3200H超声仪器，上海科导超声仪器有限公司；AB104-N电子分析天平，梅特勒托利多；SHB-III抽滤泵，郑州长城科工贸有限公司；WRS-1A型数字熔点测定仪，上海精密仪器有限公司；核磁共振仪(1HNMR CDCl3)，Varian。

1.2试药

2,4-二羟基苯乙酮，香草醛，中性氧化铝，氯甲基甲醚，硼酸，乙二醇，3-甲氧基异甘草素标准品，氢氧化钾，氢氧化钠，无水碳酸钾，无水硫酸钠，冰醋酸，浓盐酸，稀盐酸，无水乙醇，乙醚，环己烷，丙酮，石油醚，乙酸乙酯, 柱层析硅胶(200～300目，青岛海洋化工厂分厂)，其它化学试剂均为分析纯。

1.3方法

1.3.1合成方法

采用三种方法进行合成目标化合物：a：2,4-二羟基苯乙酮和香草醛，在以硼酸为催化剂的条件下反应，进行羟醛缩合得到目标化合物；b：采用一种选择性高的羟基保护剂——氯甲基甲醚，对羟基进行保护，然后羟醛缩合，再脱保护，得到目标化合物；c：采用以中性氧化铝为固相载体的方法，碱为催化剂，在微波辐射的作用反应得到目标化合物。如图1所示。

图1　3-甲氧基异甘草素合成途径

1.3.2合成操作

(1)酸催化合成法(a)：在三口烧瓶中依次加入香草醛4.56 g(0.03 mol)、2,4-二羟基苯乙酮4.56 g(0.03 mol)、H3BO42 g(0.03 mol)、乙二醇15 mL(起助溶作用)和环己烷加热至反应温度70～80 ℃时，呈液体状；再迅速升高温度至100 ℃ 以上，反应开始进行，羟醛缩合脱水，此时环己烷带走水分，有利于反应向正方向移动；随着温度继续升高，溶液颜色从无色液体逐渐变成橙黄色，当温度升高到120～130 ℃反应6 h，溶液的颜色变成深红棕色。将反应液倒入盛有20 mL水的烧杯中，瓶内剩余物用热水洗出，水浴加热烧杯，趁热滤出上清液，清液冷却后即析出未反应完全的香甲醛，沉淀经硅胶柱层析(石油醚-乙酸乙酯=2:1)洗脱，得黄色针状结晶3-甲氧基异甘草素0.72 g，产率约8.9%。清液回收香甲醛 2 g。

(2)羟基保护法(b)：化合物IV合成：将2,4-二羟基苯乙酮(152.15)(0.05 mol)，碳酸钾(0.03 mol)和丙酮(200 mL)放置在500 mL圆底烧瓶中，室温下快速滴加用丙酮(50 mL)稀释的氯甲基甲醚(0.15 mol, 12.5 mL)溶液，加毕之后，室温下反应2 h，滤除碳酸钾，蒸干滤液，得到淡黄色油状物。经TLC薄层鉴定，采用硅胶柱层析分离，以石油醚:乙酸乙酯=4:1为洗脱剂，得到白色的粉末状IV固体4.7850 g，约为产率48.8%。

化合物V合成：将香草醛(152.15)(0.05 mol)，碳酸钾(0.03 mol)和丙酮(200 mL)放置在500 mL圆底烧瓶中，室温下快速滴加用丙酮(50 mL)稀释的氯甲基甲醚(0.15 mol, 12.5 mL)溶液，加毕之后，室温下反应2 h，滤除碳酸钾，蒸干滤液，得到淡黄色油状物。经TLC薄层鉴定，采用硅胶柱层析分离，以石油醚:乙酸乙酯=4:1为洗脱剂，得到白色的粉末状V固体4.1276 g，约为产率42.5%。

将所得IV和V加入适量乙醇溶解，然后在冰浴下，滴加50%氢氧化钾乙醇溶液(约7.2 mL)，结束之后，自然升温，在室温下搅拌24 h，TLC跟踪反应。反应完毕之后，用乙酸乙酯萃取，有机层用无水硫酸钠干燥，所得到黄色块状固体VI；所得化合物VI的甲醇(约10 mL)溶解，缓慢滴加稀盐酸，在70 ℃ 条件下搅拌回流25 min。加少量的水，用乙酸乙酯(3×20 mL)萃取，合并有机相，依次用蒸馏水，饱和食盐水洗涤，再用无水硫酸钠干燥。除去干燥剂，减压蒸去溶剂，用硅胶柱层析分离，得到黄色粉末状III固体0.4752 g，产率约为9.27%。

(3)微波辅助碱催化合成法：将2,4-二羟基苯乙酮(2 mmol×5)和香草醛(2 mmol×5)与中性氧化铝(1.6 g×5)混合均匀，加入研细的氢氧化钾(0.8 g×5)，放置在研钵中进行充分研磨。所得混合物放入超声-微波协同萃取仪进行微波反应，设定功率为150 W，反应时间为100 s。反应结束之后，反应生成物变成红橙色固体，通过TCL监测。将反应混合物冷却到室温，加入预先冷冻的冰蒸馏水约250～300 mL进行充分搅拌溶解；然后把水不溶性固体抽滤，所得滤液用2 mol/L HCl进行酸化，并不断充分搅拌溶液使得pH值达到1～2，出现大量的沉淀，放入冰箱中进行静置10 min。之后，进行抽滤，用蒸馏水洗涤三次，得到黄色固体粗品，干燥后称量得5.0 g。最后，用硅胶柱层析进行纯化，以石油醚:乙酸乙酯=2:1为洗脱剂，收集黄色馏分，减压蒸去有机溶剂，得黄色固体1.65 g，产率为57.60%。

2　结　果

用以上三种方法所得到的目标化合物产率分别为8.9%、9.27%和57.60%。微波辅助碱催化反应的最佳条件：设定微波功率150 W、反应时间为100 秒，温度80 ℃。其中，微波辅助碱催化反应的产率高，反应条件温和，反应时间短、污染少。

图2　3-甲氧基异甘草素的立体结构

化合物的鉴定：化合物III[(E)-1-(2,4-dihydroxyphenyl)-3- (3’-oximethyl-4’ -hydroxyphenyl)-2- propen-1-one(3-甲氧基异甘草素)], 黄色针状结晶，mp: 192 ℃～194 ℃。不溶于水，微溶于氯仿，溶于无水乙醇和DMSO，易溶于碱性水溶液。1H-NMR(DMSO) δppm：6.39 (1H, d,J=5Hz, CH=)，6.72～6.92(3H, m, ArH)，7.45～7.69(3H, m, ArH), 7.76(1H, d, J=15Hz, CH=)，10.628(1H, s, OH)，13.67(1H, s, OH)。 IR(KBr) cm-1：3342(OH), 1628(Cα=Cβ)。 MS m/s 计算值(calc for)C16H14O5：M+286.0828；测定值(Found)：M+256.0820。目标化合物的立体结构见图2。

3　讨　论

对癌症干预措施来说，化疗是一种有效的治疗方法[13]，然而，临床现有化疗药物因为存在毒性大和耐受性差的缺点。鉴于传统化疗药物的毒副作用大的问题，从天然药物有效成分的化学结构修饰及药理筛选中作用机理独特、抗癌生物活性强而毒副作用少的新型抗癌候选药物的筛选已成为抗癌新药研究热点。异甘草素为甘草中含量非常微量的查尔酮类化合物，因对多种肿瘤有抑制作用而对正常细胞的毒性小而显示出较好的天然先导化合物的潜力。本课题组在前期的研究中发现，在查尔酮类化合物中，多羟基查尔酮的抗癌生物活性比较强，具有潜在的研究价值。根据药物设计原理，对异甘草素的3-位羟基进行甲氧基化修饰制备甲氧基查尔酮类衍生物3-甲氧基异甘草素(3-MO-ILG, 化合物III)，并利用三种合成方法，对它的制备工艺进行筛选和优化，筛选出微波固相合成方法，该方法操作方便，需要反应的时间短，绿色无污染，产率较高，可达57.60%。

此结果对查尔酮类化合物的结构设计及抗癌药理活性研究将提供一定的参考依据。

[1]Li Y, Fang H, Xu W. Recent advance in the research of flavonoids as anticancer agents [J]. Mini-Rev. Med. Chem，2007, 7(7):663-670.

[2]Dhar DN: The Chemistry of Chalcones and Related Compounds. John Wiley and Sons: New York, 1981.

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[4]Xia Y, Yang ZY, Xia P, et al. Antitumor Agents. Part 202: Novel 2’-Amino Chalcones: Design, Synthesis and Biological Evaluation [J]. Bioorg. Med. Chem. Lett，2000, 10(8):699-701.

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Study on the Preparation Technology of Microwave Assisted Solid Phase Synthesis of Chalcones*

ZHAOYan,MarghopMOURBOUL,IhsanYALKUN,MourboulABLISE,HalimaISLAMJAN,MarhabaIMIN

(Department of Medicinal and Organic Chemistry, College of Pharmacy, Xinjiang Medical University, Xinjiang Urumqi 830011, China)

Methoxy-chalcone compounds were prepared by tree different methods, so as to improve the preparation technology. Acid catalyzed high temperature method, hydroxyl radical protecting method and microwave assisted solid phase method were used for aldolization reaction, respectively, the reaction type and the optimal reaction conditions were screened using the reaction yield as standard. Results showed that the reaction yield of the target compound obtained by tree different methods were 8.9%, 9.27% and 57.60%, respectively, the optimal microwave irradiation conditions were as follows: power of 150 W, reaction time of 100 s, temperature of 80 ℃. The microwave assisted solid phase synthesis could be one of the effective method for the preparation of methoxy-chalcone compounds with the advantages of pollution-free, easy operation, low cost, high yields and short reaction time.

methoxy-chalcone compounds; aldolization reaction; microwave assisted solid phase synthesis

新疆医科大学大学生创新性实验项目(编号：201410760009)。

赵岩(1993-)，男，本科生，研究方向：天然药活性成分的药用研究。

木合布力·阿布力孜(1964-)，男，教授、博士(法国)，博士生导师，研究方向：天然药活性成分的药用研究。

O657

A

1001-9677(2016)05-0097-03