臧永軍，陳乃富，陳艷君，姜雪萍,2

(1.皖西學(xué)院 生物與制藥工程學(xué)院，安徽 六安 237012；2.皖西學(xué)院 中藥研究與開(kāi)發(fā)工程技術(shù)研究中心，安徽 六安 237012)

姜黃素衍生物的合成及抗氧化活性的研究

臧永軍1，陳乃富1，陳艷君1，姜雪萍1,2

(1.皖西學(xué)院 生物與制藥工程學(xué)院，安徽 六安 237012；2.皖西學(xué)院 中藥研究與開(kāi)發(fā)工程技術(shù)研究中心，安徽 六安 237012)

以姜黃素為原料，分別與布洛芬、丁香酸反應(yīng)，合成2種新的姜黃素單酯衍生物，其結(jié)構(gòu)經(jīng)1H-NMR和MS確證。并通過(guò)DPPH法測(cè)定它們清除自由基的能力，結(jié)果顯示：合成的兩種衍生物均保留了原有的抗氧化活性，其中姜黃素-丁香酸單酯在較高濃度時(shí)對(duì)自由基的清除能力要強(qiáng)于姜黃素本身。

姜黃素；合成；單取代衍生物；抗氧化

姜黃素(Curcumin)是一種天然多酚類(lèi)化合物，研究表明姜黃素具有抗氧化、抗腫瘤、抗菌、抗炎等多種生物活性[1]，其分子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且對(duì)稱(chēng)，在體內(nèi)基本無(wú)毒，來(lái)源豐富，被認(rèn)為是一種具有開(kāi)發(fā)前景的天然化合物[2]。但由于姜黃素的水溶性較差，在體內(nèi)的生物利用度低，直接影響其在藥品和食品領(lǐng)域中的應(yīng)用[3]。所以以姜黃素為先導(dǎo)化合物，對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾，引入相應(yīng)的藥效、藥動(dòng)基團(tuán)合成姜黃素衍生物，以增加其水溶性和生物活性成為近些年來(lái)研究的熱點(diǎn)[4]。文獻(xiàn)報(bào)道[5]，姜黃素的兩個(gè)酚羥基對(duì)其生物活性有重要影響，其單取代衍生物因保留了一端游離的酚羥基，一方面可以保持或增強(qiáng)姜黃素的相關(guān)活性，另一方面引入的基團(tuán)可改善其理化性質(zhì)，彌補(bǔ)其藥動(dòng)學(xué)的不足。為此，本文設(shè)計(jì)合成2種姜黃素的單酯衍生物，并采用DPPH(1,1-二苯基-2-三硝基苯肼)法研究其抗氧化活性，以期獲得理化性質(zhì)更優(yōu)、抗氧化活性更高的新化合物。

1 實(shí)驗(yàn)材料

1.1 儀器

WRS-1B數(shù)字熔點(diǎn)儀(上海索光光電技術(shù)有限公司)，溫度計(jì)未經(jīng)校正；Varian-400 MHz型核磁共振儀(CDCl3為溶劑，TMS為內(nèi)標(biāo))；Trace DSQ FINNIGSN型質(zhì)譜儀；TU-1901型紫外可見(jiàn)光分光光度計(jì)(北京普析通用儀器設(shè)備有限公司)；FA1004型電子天平(上海精科天平)等。

1.2 試劑

實(shí)驗(yàn)所需的姜黃素、布洛芬、丁香酸、二氯甲烷、吡啶、氯化亞砜、無(wú)水乙醇、乙酸乙酯、二環(huán)己基碳二亞胺(DCC)和4-二甲氨基吡啶(DMAP)等均為國(guó)產(chǎn)市售分析純?cè)噭?/p>

2 實(shí)驗(yàn)方法

2.1 姜黃素衍生物的制備

2.1.1 姜黃素-布洛芬單酯的合成(1)

參照文獻(xiàn)[6-7]，冰浴條件下，在裝有溫度計(jì)、回流管和攪拌子的150 mL三口燒瓶中加入布洛芬1.03 g (5 mmol)，吡啶1滴，緩慢加入4 mL氯化亞砜，然后置70 ℃油浴中恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)2 h。反應(yīng)完后，減壓蒸除未反應(yīng)的氯化亞砜，留置備用。向另一150 mL三口瓶中加入姜黃素1.84 g(5 mmol)，冰鹽浴條件下緩慢加入吡啶0.8 mL(10 mmol)，然后滴加上述反應(yīng)液。滴加完后控溫0 ℃攪拌反應(yīng)，TLC監(jiān)測(cè)反應(yīng)進(jìn)程。反應(yīng)完成后，往反應(yīng)瓶中加20 mL無(wú)水乙醇加熱回流，過(guò)濾，得黃色油狀物，經(jīng)硅膠柱層析[硅膠200～300目，V(石油醚)∶V(乙酸乙酯) = 5∶1)]，得黃色固體1.6 g，收率為57.2%(以姜黃素計(jì))。數(shù)據(jù)表征：m.p. 102～104 ℃;1H-NMR (400 MHz, CDCl3) δ: 0.93 (d, 6H,J=4.0 Hz), 1.63 (d, 3H,J=4.0 Hz), 1.87～1.90 (m, 1H), 2.49 (d, 2H,J=4.0 Hz), 3.77 (s, 3H), 3.95 (s, 3H), 4.00 (d, 1H,J=4.0 Hz), 5.83 (s, 1H), 7.34(d, 2H,J=8.0 Hz), 7.16(d, 2H,J=8.0 Hz),7.60(d, 1H,J=12.0 Hz), 7.62(d, 1H,J=12.0 Hz), 6.49(d, 1H,J=12.0 Hz), 6.53(d, 1H,J=12.0 Hz), 6.94(d, 1H,J=8.0 Hz), 6.96(d, 1H,J=8.0 Hz), 7.06(d, 1H,J=8.0 Hz), 7.11(d, 1H,J=8.0 Hz)；ESI-MS(m/z): 556.7{[M+1]+}。經(jīng)1H-NMR和MS分析鑒定，數(shù)據(jù)與目標(biāo)分子相符。

2.1.2 姜黃素-丁香酸單酯的合成(2)

圖1 姜黃素-布洛芬單酯的合成

圖2 姜黃素-丁香酸單酯的合成

參照文獻(xiàn)[8]，稱(chēng)取姜黃素1.84 g(5 mmol)，加入30 mL二氯甲烷溶解后，加入DCC 1.03 g(5 mmol)和催化量的DMAP，攪拌0.5 h，加入丁香酸1.5 g(7.5 mmol)，常溫下反應(yīng)24 h，TLC監(jiān)測(cè)大多數(shù)原料反應(yīng)完。反應(yīng)液用20 mL飽和食鹽水洗滌2次，有機(jī)層用無(wú)水硫酸鎂干燥，過(guò)濾，減壓蒸除二氯甲烷，得黃色固體，經(jīng)硅膠柱層析[硅膠200～300目，V(石油醚)∶V(乙酸乙酯) = 2∶1)]，得黃色固體1.4 g，產(chǎn)率52.4%(以姜黃素計(jì))。數(shù)據(jù)表征：m.p. 122～124 ℃;1H-NMR (400 MHz, CDCl3) δ: 3.89 (s, 3H), 3.94 (s, 3H), 4.00(s, 6H), 5.86 (s, 1H), 6.03 (s, 1H), 3.95 (s, 3H), 4.00 (d, 1H,J=4.0 Hz), 5.86 (s, 1H), 6.03s, 1H), 6.50(d, 1H,J=12.0 Hz), 6.59(d, 1H,J=12.0 Hz), 7.62(d, 1H,J=12.0 Hz), 7.64(d, 1H,J=12.0 Hz), 6.95(d, 2H,J=4.0 Hz),7.08(s, 1H), 7.50(s, 2H), 7.54(d, 1H,J=4.0 Hz), 7.14(d, 1H,J=8.0 Hz), 7.22(d, 1H,J=8.0 Hz), 7.19～7.23(m, 2H)；ESI-MS(m/z)：548.6{[M+1]+}。經(jīng)1H-NMR和MS分析鑒定，數(shù)據(jù)與目標(biāo)分子相符。

2.2 DPPH法抗氧化活性測(cè)試

2.2.1 1×10-4mol/L DPPH溶液的配制

準(zhǔn)確稱(chēng)取1 mg DPPH，用適量無(wú)水乙醇溶解后，轉(zhuǎn)入100 mL容量瓶中，用無(wú)水乙醇定容至刻度，輕搖混勻，低溫避光保存?zhèn)溆谩?/p>

2.2.2 樣品測(cè)量

以乙醇為溶劑，分別配制5×10-5mol/L、10×10-5mol/L、20×10-5mol/L、40×10-5mol/L、80×10-5mol/L、160×10-5mol/L的姜黃素和待測(cè)樣品溶液。參照文獻(xiàn)[9-11]方法，稍有改進(jìn)，量取2 mL DPPH溶液，分別與2mL不同濃度的樣品溶液混合，避光37 ℃放置30 min，在519 nm處測(cè)吸光度As。DPPH自由基清除率P計(jì)算如下：

P(%) =[1-(As-Ay)/A0]× 100%

其中，Ay為2 mL樣品溶液與2 mL乙醇混勻后的吸光度；A0為2 mL乙醇溶液與2 mL DPPH溶液混勻后的吸光度。

3 結(jié)果與討論

3.1 衍生物的合成

3.1.1 姜黃素-布洛芬單酯的合成

在1的合成中，布洛芬分子中有一個(gè)羧基，可以與SOCl2反應(yīng)生成活性更高的酰氯，然后將酰氯直接與姜黃素成酯，反應(yīng)操作方便，轉(zhuǎn)化率高。由于姜黃素結(jié)構(gòu)中含有2個(gè)酚羥基，因此合成單取代的產(chǎn)物比雙取代的產(chǎn)物難度更大。實(shí)驗(yàn)中需嚴(yán)格控制布洛芬的用量、反應(yīng)溫度及反應(yīng)時(shí)間，因此實(shí)驗(yàn)研究了此三種變量對(duì)產(chǎn)物收率的影響。

3.1.1.1 布洛芬用量對(duì)收率的影響

對(duì)原料配比進(jìn)行了考察，結(jié)果見(jiàn)表1。由表1可知，當(dāng)布洛芬用量低于姜黃素用量時(shí)，產(chǎn)物收率較低，實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)姜黃素的剩余量較多，因此可適當(dāng)增加布洛芬的用量；當(dāng)姜黃素與布洛芬物質(zhì)的量比達(dá)到1∶1時(shí)，單酯產(chǎn)物收率明顯增加；隨著反應(yīng)物布洛芬用量的增加，當(dāng)n(姜黃素):n(布洛芬)為1∶1.2時(shí)，單酯產(chǎn)物收率降低，實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)雙酯副產(chǎn)物生成量增加。由此初步判斷，其原料最佳配比為n(姜黃素):n(布洛芬)為1∶1，有利于單酯化目標(biāo)產(chǎn)物的生成。

表1 布洛芬用量對(duì)收率的影響

布洛芬用量=n(布洛芬)∶n(姜黃素)，其他條件同2.1.2。

3.1.1.2 反應(yīng)溫度對(duì)收率的影響

酰氯是一種較為活潑的?；噭舴磻?yīng)溫度過(guò)高，會(huì)生成多取代產(chǎn)物等雜質(zhì)，且反應(yīng)液顏色變黑，造成單取代收率降低且產(chǎn)物分離困難。故對(duì)實(shí)驗(yàn)溫度進(jìn)行考察，結(jié)果見(jiàn)表2，-15 ℃溫度較低，大量原料未反應(yīng)，20 ℃溫度過(guò)高，副產(chǎn)物增多，影響產(chǎn)物的收率，故初步確定0 ℃效果較佳。

表2 反應(yīng)溫度對(duì)收率的影響

其他條件同2.1.2。

3.1.1.3 反應(yīng)時(shí)間對(duì)收率的影響

考察了反應(yīng)時(shí)間對(duì)收率的影響，如表3，反應(yīng)時(shí)間過(guò)短，則大量原料未反應(yīng)，故收率低。當(dāng)時(shí)間超過(guò)40 min后，收率無(wú)明顯增加現(xiàn)象，甚至因雙取代產(chǎn)物增加而導(dǎo)致單取代產(chǎn)物收率下降。故初步判定40 min為最佳反應(yīng)時(shí)間。

表3 反應(yīng)時(shí)間對(duì)收率的影響

其他條件同2.1.2。

3.1.2 姜黃素-丁香酸單酯的合成

合成2時(shí)，由于丁香酸分子同時(shí)中含有羧基和酚羥基，如將丁香酸酰化會(huì)發(fā)生自身酯化反應(yīng)。故采用DCC為縮合劑，DMAP為催化劑直接縮合，反應(yīng)條件較為溫和，由于丁香酸酚羥基兩側(cè)含有甲氧基，產(chǎn)生的位阻作用不利于其參與反應(yīng)，避免自身酯化。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)丁香酸的用量對(duì)目標(biāo)化合物影響較大，如表4，丁香酸用量較少時(shí)，大量原料未反應(yīng)，用量較多時(shí)，雙取代產(chǎn)物增加，因此選擇1.5當(dāng)量的丁香酸。而反應(yīng)的時(shí)間及溫度對(duì)該步反應(yīng)影響較小。

表4 丁香酸用量對(duì)合成姜黃素-丁香酸單酯的影響

丁香酸用量=n(丁香酸)∶n(姜黃素)，其他條件同2.1.3。

3.2 DPPH法抗氧化活性測(cè)試

根據(jù)2.2方法，測(cè)得A0為0.847，樣品濃度及樣品在不同濃度下所測(cè)得的Ay和As值見(jiàn)表5。

表5 不同濃度樣品清除DPPH·實(shí)驗(yàn)的吸光度

由表5中數(shù)據(jù)，計(jì)算出清除率，并做出濃度-清除率關(guān)系圖，見(jiàn)圖3，分別為姜黃素和兩種衍生物在6種倍數(shù)濃度下對(duì)DPPH·的清除作用的分布圖。由圖可見(jiàn)三種物質(zhì)均有較好的DPPH·清除能力，且在測(cè)試的濃度范圍內(nèi)，先是清除率均隨濃度的增加呈明顯上升趨勢(shì)；當(dāng)被測(cè)樣品濃度超過(guò)40×10-5mol/L時(shí)，隨著濃度的增加，曲線趨于平緩，說(shuō)明對(duì)DPPH·的清除已達(dá)到飽和，此時(shí)三者的清除率分別為：姜黃素丁香酸單酯92.68%，姜黃素85.23%，姜黃素布洛芬單酯80.80%。其中姜黃素-布洛芬單酯在實(shí)驗(yàn)濃度內(nèi)，對(duì)DPPH·的清除率都低于姜黃素，表明其抗氧化能力較姜黃素有所減弱；姜黃素-丁香酸單酯在2.5×10-5mol/L、5×10-5mol/L其清除率與姜黃素相當(dāng)，而當(dāng)濃度約超過(guò)10×10-5mol/L后對(duì)DPPH·的清除能力明顯要強(qiáng)于姜黃素本身，表明在較高濃度時(shí)黃素-丁香酸單酯對(duì)DPPH·的清除能力較姜黃素增加。

結(jié)果表明在純化學(xué)體系中對(duì)DPPH·的清除作用強(qiáng)度順序?yàn)榻S素丁香酸單酯>姜黃素>姜黃素布洛芬單酯。這可能是因?yàn)槎∠闼岱肿又泻袃蓚€(gè)給電子的甲氧基和一個(gè)酚羥基，增加了整個(gè)分子的電子云密度，從而增加了其清除自由基的作用[12]。而布洛芬取代分子沒(méi)有該類(lèi)基團(tuán)，且減小了整個(gè)分子的水溶性，使其抗氧化作用減弱。目前關(guān)于姜黃素及其衍生物抗氧化性比較的報(bào)道還比較少，其具體的構(gòu)效關(guān)系及機(jī)制有待進(jìn)一步研究。

圖3 姜黃素和兩種衍生物對(duì)DPPH自由基的清除作用

4 結(jié)論

綜上所述，本文通過(guò)二步?；ê涂s合法分別得到姜黃素-布洛芬單酯和姜黃素-丁香酸單酯，收率分別為57.2%和52.4%，其化學(xué)結(jié)構(gòu)經(jīng)1H-NMR和MS確證。并對(duì)該類(lèi)化合物清除DPPH·的活性進(jìn)行了研究，通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)兩種衍生物對(duì)DPPH·都具有較好的清除能力。其中姜黃素-丁香酸單酯在較高濃度時(shí)對(duì)DPPH·的清除能力當(dāng)清除率明顯要強(qiáng)于姜黃素本身。提示姜黃素酚羥基單取代的衍生物的抗氧化活性可能會(huì)優(yōu)于姜黃素，為進(jìn)一步深入研究奠定了基礎(chǔ)。

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SynthesisandAntioxidantActivitiesofCurcuminDerivatives

ZANG Yongjun1，CHEN Naifu1，CHEN Yanjun1，JIANG Xueping1,2

(1.SchoolofBiologyandPharmaceuticalEngineering,WestAnhuiUniversity,Lu’an237012,China;2.CenterofTraditionalChinesemedicineR﹠D,WestAnhuiUniversity,Lu’an237012,China)

Curcumin monoester derivatives were synthesized with syringate, ibuprofen and curcumin. The structure of the target products were confirmed by1H-NMR and MS. And their abilities to scavenge DPPH free radical were evaluated. The results revealed that both of them exhibited antioxidant activities. The scavenging activity of DPPH of curcum-syringate derivative was stronger than that of curcumin in high concentration．

curcumin; synthesis; monoester derivatives; antioxidant

R284

A

1009-9735(2017)05-0077-04

2017-04-07

安徽省教育廳一般項(xiàng)目(KJ103762015B16)；皖西學(xué)院自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目(WXZR201613)。

臧永軍(1990-)，男，安徽六安人，助教，碩士，研究方向：天然產(chǎn)物合成與修飾；通信作者：陳乃富(1962-)，男，安徽六安人，教授，碩士生導(dǎo)師，研究方向：中藥生物技術(shù)、中藥資源與質(zhì)量研究。