梓木內酯的優化合成和細胞毒活性研究＊

趙建春，丁 寧，張 偉，王 鵬，李英霞＊＊

（1.中國海洋大學醫藥學院海洋藥物教育部重點實驗室，山東青島266003；2.復旦大學藥學院，上海201203）

梓木內酯的優化合成和細胞毒活性研究＊

趙建春1，丁 寧2，張 偉2，王 鵬1，李英霞2＊＊

（1.中國海洋大學醫藥學院海洋藥物教育部重點實驗室，山東青島266003；2.復旦大學藥學院，上海201203）

以2－甲?；郊姿釣樵?，通過Wittig反應、內酯化、反麥克爾加成、一鍋法苯硒化－氧化消除引入雙鍵4步反應，以18%的總收率合成梓木內酯。采用1HNMR、13CNMR、MS、1H－1H COSY、NOE等波譜數據確證了中間體的結構及11，12a，12b的立體構型。與已知方法相比，此合成方法具有原料易得、反應條件溫和、操作簡單、收率良好等特點。采用SRB染色法對其進行2種腫瘤細胞株（MCF－7，BxPC3）的細胞毒活性測試，發現梓木內酯具有中等強度的抗腫瘤活性。

梓木內酯；一鍋法；立體構型；合成；細胞毒活性

梓樹（又名黃金樹），屬紫葳科，廣泛分布于日本和中國的南部地區。在民間，梓樹的果實用來治療慢性間質性腎炎、蛋白尿、水腫，根和樹皮用來治療發燒、黃疸、腎炎引起的水腫，葉子用來治療燙傷［1－3］。1965年，Nagakura及其同事首次從梓樹的心材中提取分離到梓木內酯［1］。最近研究結果表明，梓木內酯具有抗病毒的活性［4］、能增加3，4－L－二羥基苯丙氨酸誘導的細胞毒活性［5］。另外，梓木內酯還能抑制多巴胺的合成［5］、抑制脂多糖誘導巨噬細胞中NO的生成［6］。

天然存在的梓木內酯為外消旋體［7］。目前已有3個研究組報道了其合成方法，化合物硒化物4是共同的關鍵中間體（Scheme 1）。Marx［8］等首先報道了梓木內酯的全合成，在二異丙基氨基鋰（LDA）作用下2－苯硒基－5，5－二甲基戊內酯（2）與3－溴苯酞（3）偶聯制備硒化物4，再氧化消除苯硒基得到梓木內酯，偶聯收率僅為47%。Pinder［7］將苯酞的3－Br換成更易于離去的3－OTs，與5，5－二甲基戊內酯（6）進行偶聯，以78%的收率得到氫化梓木內酯7，但由氫化梓木內酯7引入苯硒基制備硒化物4的收率僅有15%。Narasimhan［9］以2－甲?；郊姿幔?）為原料，與磷葉立德9進行Wittig反應得到內酯10，在TMSCl／NaI作用下環化得到內酯7，然后選擇性打開五元內酯環并在不飽和內酯11上引入苯硒基得硒化物4，最后采用H2O2氧化消除苯硒基得到梓木內酯。3種合成路線中，Narasimhan路線收率較高，但是步驟較長，操作較麻煩。

綜合比較以上3條合成路線的優缺點，本文在Narasimhan路線的基礎上，優化了梓木內酯的全合成，最終以4步反應、18%的總收率得到了梓木內酯（Scheme 2），是目前報道的最有效的一種方法，并且通過NOE確定了關鍵中間體的立體構型。

圖1 合成梓木內酯的3種路線Fig.1 Three synthesis routes of catalpalactone

本文將梓木內酯進行了體外抗腫瘤測試，腫瘤細胞株選用人乳腺癌細胞（MCF－7），人胰腺癌細胞（Bx－PC3），顯示了中等程度的抗腫瘤活性（Table 1）。

1 實驗部分

1.1 試劑和儀器

上海精密科學儀器有限公司X－4顯微熔點儀，溫度計未校正；Varian／Mercury Plus 400MHz核磁共振波譜儀，四甲基硅烷（TMS）為內標；Agilent 1100LC／MSD型質譜儀；JASCO P－1020自動比旋光儀；PhSeCl為Acros公司產品，其余均為國產AR級試劑，其中CH2Cl2、THF經CaH2回流重蒸處理，CH3CN經五氧化二磷重蒸處理。柱層析硅膠（200～300目）由青島海洋化工廠生產；薄層用預制硅膠板（TLC，GF254）煙臺江友硅膠開發有限公司生產。

1.2 化合物10，12a，12b的合成方法

磷葉立德9［9］（9.16g，22mmol）溶在150mL氯仿中，加入2－甲?；郊姿幔?.3g，22mmol），加熱回流4h。TLC跟蹤反應完畢后，減壓蒸除溶劑，加入乙酸乙酯（100mL）稀釋，飽和食鹽水（50mL）洗滌，無水Na2SO4干燥，減壓濃縮得到黏稠液體，柱層析（EtOAc∶Petroleum ether，1∶20）依次得到化合物10，12a，12b?；厥?－甲?；郊姿?.956g。

Ethyl 5－methyl－2－（3－oxo－1，3－dihydroisobenzofuran－1－yl）hex－4－enoate（10）

無色黏稠透明液體512.4mg，產率8%；［α］20D－68.5（c 0.20，CHCl3）；1HNMR（DMSO－d6，400 MHz）δ：7.56－7.84（m，8H，Ar），5.88（d，1H，J＝5.2Hz，OCHAr），5.77（d，1H，J＝4.0Hz，OC HAr），5.11（t，1H，J＝7.4Hz，C），4.93（t，1H，J＝7.3Hz，CH），4.09（m，2H，OCH2CH3），3.78（m，2H，OCH2CH3），3.18－3.08（m，2H，COCHCH2），2.47（m，2H，COCHCH2），2.30（m，1H，COCHCH2），2.08（m，1H，COCHCH2），1.63（s，3H，CCH3），1.54（s，3H，CCH3），1.51（s，3H，CCH3），1.36（s，3H，CCH3），1.14（t，3H，J＝7.0Hz，CH2CH3），0.79（t，3H，J＝7.0Hz，CH2CH3）；ESI－MS m／z：289.1（［M＋H］＋）。

（Z）－2－（2－（Ethoxycarbonyl）－5－methylhexa－1，4－dienyl）benzoic acid（12a）

黃色黏稠油狀物1.596g，產率25%；1HNMR（DMSO－d6，400MHz）δ：7.87（dd，1H，J＝1.2，7.8 Hz，ArH），7.46（td，1H，J＝1.2，7.4Hz，ArH），7.36（t，1H，J＝7.4，7.8Hz，ArH），7.19（s，1H，C＝CHAr），7.10（d，1H，J＝7.8Hz，ArH），5.16（t，1H，J＝7.1Hz，CH＝C（CH3）2），3.85（m，2H，OCH2－CH3），3.03（d，2H，J＝7.1Hz，CH2CH＝C（CH3）2），1.68（s，3H，CCH3），1.63（s，3H，CCH3），0.82（t，3H，J＝7.2Hz，OCH2CH3）；13CNMR（DMSO－d6，100MHz）：δ168.0，167.8，138.5，135.3，133.8，131.8，131.6，130.0，129.4，129.1，127.5，120.2，59.7，32.5，25.6，17.6，13.5；ESI－MS m／z：289.1（［M＋H］＋）；HRMS calcd for C17H21O4289.1440，found 289.1445。

（E）－2－（2－（Ethoxycarbonyl）－5－methylhexa－1，4－dienyl）benzoic acid（12b）

黃色黏稠油狀物1.578g，產率25%；1HNMR（DMSO－d6，400MHz）δ：7.95（s，1H，ArCH＝C），7.92（d，1H，J＝7.0Hz，ArH），7.60（t，1H，J＝7.4Hz，ArH），7.46（t，1H，J＝7.4Hz，ArH），7.26（d，1H，J＝7.4Hz，ArH），5.01（t，1H，J＝6.6Hz，CH＝C（CH3）2），4.18（q，2H，OCH2CH3），2.89（d，2H，J＝6.6Hz，CH2CH＝C（CH3）2），1.58（s，3H，CCH3），1.37（s，3H，CCH3），1.23（t，3H，J＝7.0Hz，OCH2CH3）；13CNMR（DMSO－d6，100 MHz）：δ167.6，167.2，139.7，136.6，132.0，131.9，130.6，130.4，129.8，128.4，121.5，107.2，60.4，26.4，25.5，17.5，14.2；ESI－MS m／z：289.1（［M＋H］＋）；HRMS calcd for C17H21O4289.1440，found 289.1463.

3－（6，6－Dimethyl－2－oxotetrahydro－2H－pyran－3－yl）isobenzofuran－1（3H）－one（7）的合成

化合物10、12a和12b的混合物（312mg，1.08mmol）溶于干燥的CH3CN（15mL）中，攪拌下加入NaI（324 mg，2.16mmol）和TMSCl（276μL，2.16mmol），加熱回流18h。減壓蒸除溶劑得到褐色油狀物，加入水（20 mL），乙醚萃?。?0mL×3）。合并有機層，依次用飽和硫代硫酸鈉（10mL×2）、飽和食鹽水（10mL）洗滌，無水Na2SO4干燥，減壓濃縮得到黏稠液體，柱層析（EtOAc∶Petroleum ether，1∶20→1∶10）。依次得到白色固體7A，7B。

化合物7A：白色固體75.5mg，產率27%。m.p.120～121℃；［α］－94.7（c 0.15，CHCl3）；1HNMR（DMSO－d6，400MHz）δ：7.82（d，1H，J＝7.4Hz，ArH），7.75（td，1H，J＝1.0，7.4Hz，ArH），7.58（t，1H，J＝7.4，7.8Hz，ArH），7.46（dd，1H，J＝0.8，7.8Hz，ArH），6.00（d，1H，J＝3.5Hz，OCHAr），3.56－3.51（m，1H，COCHCH2CH2），1.80－1.66（m，3H，CHCH2CH2C（CH3）2），1.30（s，3H，C（CH3）2），1.26－1.28（m，1H，CH2CH2C－（CH3）2），1.11（s，3H，C（CH3）2）；ESI－MS m／z：261.1（［M＋H］＋）。

化合物7B：白色固體93.9mg，產率33%。m.p.151～152℃；［α］20D－250.8（c 0.12，CHCl3）；1HNMR（DMSO－d6，400MHz）δ：7.84（d，1H，J＝7.4Hz，ArH），7.80（t，1H，J＝7.4Hz，ArH），7.73（d，1H，J＝7.4Hz，ArH），7.58（t，1H，J＝7.4Hz，ArH），6.22（d，1H，J＝2.3Hz，OCHAr），3.50（m，1H，COCHCH2），1.69－1.64（m，2H，CHCH2－CH2C（CH3）2），1.20（s，3H，C（CH3）2），1.17（s，3H，C（CH3）2），1.16－1.04（m，2H，CHCH2CH2C－（CH3）2）；ESI－MS m／z：261.1（［M＋H］＋），回收化合物10（33mg）。

化合物7A：m.p.120～121℃（文獻值［9］151～152℃），化合物7B：m.p.151～152℃（文獻值［9］118～119℃），熔點測試結果以及譜圖數據顯示化合物7A與7B極性與文獻［9］報道相反。

（E）－2－（（6，6－dimethyl－2－oxo－2H－pyran－3（4H，5H，6H）－ylidene）methyl）benzoic acid（11）

化合物7A、7B（20mg，0.077mmol）溶在干燥的THF（2mL）溶液中，加入60%的NaH（3.7mg，0.092 mmol），室溫攪拌1h。TLC跟蹤反應結束后，蒸除溶劑，加入乙酸乙酯（5mL）稀釋，滴加5%的稀醋酸直到水層變成酸性。分離有機層，水層用乙酸乙酯萃?。? mL×2）。合并有機層，飽和食鹽水（3mL）洗滌，無水Na2SO4干燥，減壓濃縮得到油狀物，柱層析（CH2Cl2∶CH3OH，20∶1）得到化合物（11）：白色固體18.6mg，產率93%。m.p.155.0～155.5℃（155℃［9］）；1HNMR（CDCl3，400MHz）δ：8.31（s，1H，C＝CHAr），8.15（dd，1H，J＝1.2，6.7Hz，ArH），7.59（td，1H，J＝1.2，6.3Hz，ArH），7.46（t，1H，J＝7.4Hz，ArH），7.32（d，1H，J＝7.4Hz，ArH），2.60（td，2H，J＝2.4，6.8Hz，COCH2CH2－C（CH3）2），1.83（t，2H，J＝6.8Hz，CH2CH2C－（CH3）2），1.45（s，6H，C（CH3）2）；ESI－MS m／z：261.1（［M＋H］＋）。

3－（6，6－dimethyl－2－oxo－5，6－dihydro－2H－pyran－3－yl）isobenzofuran－1（3H）－one（catalplactone）

化合物11 （40mg，0.154mmol），吡啶（37.1μL，0.461mmol），苯硒基氯（29.4mg，0.154mmol）依次加入到干燥的CH2Cl2（5mL）中，室溫攪拌18h。TLC顯示反應完畢后，加入2滴冰醋酸，冰浴10min，加入1mL 30%的雙氧水，冰浴下繼續攪拌1h。TLC檢測反應完畢后，加入水，分離有機層，水層用CH2Cl2萃?。?mL×3），合并有機層，飽和食鹽水（10mL）洗滌，無水Na2SO4干燥，減壓濃縮得到無色半固體，柱層析得到白色固體22.4mg，產率56%。m.p.106～107℃；［α］20D－103.0（c 0.10，CHCl3）；1HNMR（CDCl3，400MHz）δ：7.92（d，1H，J＝7.6Hz，ArH），7.70－7.53（m，3H，ArH），6.79（t，1H，J＝3.3Hz，CHCH2C（CH3）2），6.42（s，1H，COOCHArH），2.58－2.39（m，2H，CHCH2C（CH3）2），1.49（s，3H，CH3），1.35（s，3H，）；ESI－MS m／z：259.1（［M＋H］＋）。熔點及1HNMR數據與文獻報道相同。

圖2 梓木內酯的合成Fig.2 Synthesis of catalpalactone

2 結果與討論

按照Narasimhan的方法［9］，2－甲?；郊姿幔?）與磷葉立德9進行Wittig反應后，通過硅膠柱層析分離得到了中性產物10（8%）、酸性產物12a（25%）和12b（25%）3種產物，從產率上計算12a∶12b為1∶1。而文獻報道的產物是化合物10（65%）與12a和12b的混合物（20%），并且未將12a和12b分離和結構確證。通過多次實驗，嚴格按照文獻報道的反應條件以及控制反應時間都未能重復出文獻的結果，均得到主產物為五元內酯環未關環的產物12，并且從反應機理上推斷12為10的關環前體。將12a和12b進行了硅膠柱層析分離和結構確證。1HNMR數據顯示，極性較小的化合物12a中OCH2CH3質子信號在δ3.85，0.82處，而化合物12b中OCH2CH3質子信號分別在δ4.18，1.23處，推斷可能由于苯環的屏蔽效應使化合物12a中OCH2CH3質子信號移向高場區。進一步NOE實驗，照射化合物12a中δ3.03處的烯丙位亞甲基，在δ5.16（CH＝C（CH3）2），7.19（C＝CHAr），1.63（CCH3）處有增益，確證化合物12a為Z－構型。通過NOE實驗，照射化合物12b中δ2.89處的烯丙位亞甲基，在δ7.26（3－ArH），5.01（CH＝C（CH3）2），1.37（CCH3）處有增益，確證化合物12b為E－構型。這也解釋了化合物12b中，異戊烯上的一個甲基由于苯環的屏蔽作用移向高場區δ1.37處（另一個甲基在δ1.58處），1′－H信號由于酯羰基的去屏蔽效應移向低場區δ 7.95（化合物12a中，1′－H信號在δ7.87處），并且E－構型的極性大于Z－構型。

Narasimhan小組用化合物10合成7。推測未關環產物12a和12b在TMSCl／NaI作用下進行內酯化也能得到雙關環目標產物。實驗結果表明分別用10，12a，12b在TMSCl／NaI作用下進行內酯化，每個化合物都得到雙關環產物7（2組非對映異構體混合物7A和7B）。這樣Wittig反應后，10、12a、12b不需分離直接進行下一步內酯化反應得到化合物7。這一發現減少了分離操作，用“副產物”同樣可以得到期望的雙關環產物。

化合物7與NaH在THF溶液中反應，用冰醋酸酸化后以93%的高產率得到唯一的化合物11，在化合物11的1HNMR中，1′－H在δ8.31處，移向低場區，可能是由于六元內酯環的羰基的去屏蔽作用的影響，推測為E－構型。通過NOE實驗，照射δ2.60處的烯丙位亞甲基，在δ7.32（3－ArH），1.83（CH2CH2C－（CH3）2），1.45（C－CH3）處有增益，說明酯羰基與1′－H處于同側，照射δ8.31處的雙鍵氫沒有任何增益，從而確證化合物11為E－構型。這也說明這步反應是熱力學控制的，得到熱力學穩定的E－構型產物。

苯硒基氯在吡啶催化下與化合物（E）－11加成，以42%的收率得到硒化產物4，并同時生成了23%的目標化合物梓木內酯。由于苯硒基極容易被氧化，室溫攪拌18h過程中部分苯硒基與空氣中氧結合而氧化脫除生成雙鍵。該實驗結果提示，（E）－11引入苯硒基后可采用一鍋法直接氧化消除苯硒基，而無需分離中間體硒化物4（兩組非對映異構體）。因此，在實驗過程中，在制得苯硒基化產物4后，在反應液中直接滴加醋酸和雙氧水，結果以56%的總收率制得梓木內酯（文獻兩步收率45%）。本合成條件簡化了實驗操作，提高了收率。

本文將梓木內酯進行了體外抗腫瘤測試，選用的評估方法為SRB染色法，腫瘤細胞株選用人乳腺癌細胞（MCF－7），人胰腺癌細胞（BxPC3），化合物顯示了中等程度的抗腫瘤活性（Table 1）。

表1 梓木內酯對人腫瘤細胞株（MCF－7，BxPC3）的半數生長抑制濃度（IC50）Table 1 Inhibitory effect of catalpalactone response for 50%growth inhibition（IC50）on human tumor cell lines（MCF－7，BxPC3）

3 結語

本文通過對梓木內酯的合成方法進行優化，通過4步反應，以18%的總收率得到梓木內酯。將Wittig反應生成的3種產物10、12a、12b無需分離直接進行下一步的內酯化反應得到化合物7。采用一鍋法苯硒化－氧化消除形成梓木內酯的雙鍵，避免了分離純化的步驟，兩步總收率從45%提高到56%。與已知方法相比，此合成方法具有原料易得，操作簡單，反應條件溫和，收率良好等特點。本研究運用1HNMR、1H－1H COSY、NOE等波譜數據首次確證了含雙鍵的中間體11，12a，12b的立體構型。除此之外，本文首次發現梓木內酯具有抗腫瘤的活性。

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An Improved Synthesis and Cytotoxicity Activities of Catalpalactone

ZHAO Jian－Chun1，DING Ning2，ZHANG Wei2，WANG Peng1，LI Ying－Xia2
（1.The Key Laboratory of Marine Drugs，Ministry of Education，School of Medicine and Pharmacy，Ocean University of China，Qingdao 266003，China；2.School of Pharmacy，Fudan University，Shanghai 201203，China）

An improved synthesis of catalpalactone was carried out with a total yield of 18%by using 2－formylbenzoic acid as the starting material followed by a four－steps procedure including Wittig reaction，lactonization，retro－Michael addition and a one－pot manipulation to introduce the double bond.The structures of all of the intermediates as well as the stereo－configurations of double bond in compounds 11，12a and 12bwere determined by1HNMR，13CNMR，MS，1H－1H COSY and NOE techniques.This improved synthetic method provides several advantages such as inexpensive and easily available reagents，mild reaction conditions，simple operations，and high yields.Through being evaluated in vitro against a panel of two human tumor cell lines（MCF－7，BxPC3）which were determined by the SRB assays，catalpalactone displayed good activities against MCF－7and BxPC3.

catalpalactone；one－pot synthesis；stereo－configuration；synthesis；cytotoxicity activity

R914.5

A

1672－5174（2012）1－2－127－05

2011－01－24；

2011－11－02

趙建春（1985－），女，碩士生。E－mail：jianchun＿017＠yahoo.com.cn

＊＊通訊作者：E－mail：liyx417＠fudan.edu.cn

責任編輯 徐 環