药学学报  2015, Vol. 50 Issue (3): 326-331   PDF    
川芎嗪四氢异喹啉类化合物的设计、合成及其抗血小板聚集活性
谢迪1,2, 张恩立1,2, 李家明1,2 , 王杰1,2, 何广卫3    
1. 安徽中医药大学药学院, 安徽 合肥 230038;
2. 安徽省中医药科学院药物化学研究所, 安徽 合肥 230038;
3. 合肥医工医药有限公司, 安徽 合肥 230059
摘要:运用药物化学中的拼合原理, 设计合成了15个新型川芎嗪四氢异喹啉类化合物, 其结构经IR、NMR、ESI-MS确证。采用Bron比浊法测定了川芎嗪四氢异喹啉类化合物对二磷酸腺苷 (adenosine diphosphate, ADP) 及花生四烯酸 (arachidonic acid, AA) 诱导的血小板聚集的抑制活性。初步药理结果显示, 化合物7g7h7n对AA诱导的血小板聚集具有较好的抑制作用; 化合物7o对ADP诱导的血小板聚集具有较好的抑制作用。
关键词川芎嗪     四氢异喹啉     合成     抗血小板聚集    
Design, synthesis and anti-platelet aggregation activities of ligustrazine-tetrahydroisoquinoline derivatives
XIE Di1,2, ZHANG En-li1,2, LI Jia-ming1,2 , WANG Jie1,2, HE Guang-wei3    
1. College of Pharmacy, Anhui University of Chinese Medicine, Hefei 230038, China;
2. Department of Medicinal Chemestry, Anhui Academy of Chinese Medicine, Hefei 230038, China;
3. Hefei Instant Pharmaceutical Insititute, Hefei 230059, China
Abstract: Fifteen novel ligustrazine-tetrahydroisoquinoline derivatives were designed and synthesized according to the association principle of pharmaceutical chemistry. The structures were identified by IR, NMR and ESI-MS. The inhibitory activities of platelet aggregation induced by ADP and AA have been measured by Bron method. Preliminary pharmacological results showed that compounds 7g, 7h and 7n had potent inhibitory activity against platelet aggregation induced by AA, and the compound 7o showed significant inhibitory activity against platelet aggregation induced by ADP.
Key words: ligustrazine     tetrahydroisoquinoline     synthesis     anti-platelet aggregation    

心脑血管疾病是严重危害人类健康的常见病和多发病[1]。近年来,随着人们饮食结构的改善和社会老龄化的加剧等因素的影响,我国心脑血管疾病的发病率、死亡率呈直线上升的趋势,每年因心脑血管疾病死亡的人数约占总死亡人数的40%[2]。而大多数心脑血管疾病都与血栓形成和血栓栓塞有着密切的关系,其中血小板的聚集是导致血栓形成的主要因素之一[3]。因此,寻找高效低毒的抗血小板聚集药物能有效减少心脑血管疾病的死亡率。

我国中药资源丰富,临床疗效确切,其有效成分丰富多样,是先导化合物的重要来源之一。研究发 现,许多从天然产物中提取的四氢异喹啉类生物碱具有较好的抗血小板聚集活性,如去甲乌药碱和蝙蝠葛碱 (图 1) 等[4, 5, 6]。近年来,对四氢异喹啉类生物碱的结构修饰和改造引起了人们的高度关注。Yang等[7]设计并合成了一系列四氢异喹啉类衍生物,采用Bron比浊法测试了目标化合物抗血小板聚集活性,发现化合物1-邻氯苯基-2-间溴苯甲酰基-1,2,3,4-四氢异喹啉 (图 1) 对二磷酸腺苷诱导的血小板聚集有较好的抑制作用。Zhang等[8]设计并合成了20个N-(3S- N-氨酰基-1,2,3,4-四氢异喹啉-3-羰基) 氨基酸类化合物 (通式见图 1),采用Bron方法测试了目标化合物对二磷酸腺苷、花生四烯酸及血小板活化因子诱导的血小板聚集的抑制活性。药理结果表明,所合成的20个目标化合物对由二磷酸腺苷诱导的血小板聚集具有显著的抑制活性。川芎嗪是从伞形科蒿木属植物的根茎中提取分离出的生物碱单体,是川芎中主要活性成分 (图 1)[9]。药理学研究表明,川芎嗪具有多种药理作用,如抑制血小板聚集、防止动脉血栓的形成、抗自由基、阻断钙离子通道、保护缺血缺氧造成的心、脑细胞损伤等[10, 11, 12]

Figure 1 The structures of ligustrazine and tetrahydroisoquinoline

本课题组运用药物拼合原理,将四氢异喹啉和中药小分子川芎嗪进行拼合,设计并合成了15个川芎嗪四氢异喹啉类衍生物,期望为治疗心脑血管疾病提供潜在的化合物,化合物的合成见合成路线1,并采用Bron比浊法考察了它们的抗血小板聚集活性。

结果与讨论 1 化学合成部分

化合物3在三氯氧磷作用下,经Bischler- Napieralski反应生成化合物4的盐酸盐,4的盐酸盐用乙酸乙酯分散,冰水萃取纯化。水层用氨水调pH至9~10析出大量白色固体4,最后用二氯甲烷提取, 得到纯度较高的化合物4

Reagents and conditions: (i) SOCl2,toluene,78 ℃,4 h; (ii) NaOH,CH2Cl2,rt,2.5 h; (iii) POCl3,toluene,115 ℃,8 h; (iv) NaBH4,CH3OH,rt,4 h; (v) CH3OH,HCl; (vi) K2CO3,DMF,rt,5 h. Scheme 1 Synthsis of ligustrazine-tetrahydroisoquinoline derivatives

化合物3经Bischler-Napieralski成环时,三氯氧磷的滴加顺序会直接影响反应的进行,如果在反应前加入三氯氧磷或者反应温度高于115 ℃,反应过程中就会产生大量黏稠的黑色胶状物,导致反应失败。最佳成环条件是以甲苯做溶剂,在反应温度达到80 ℃时加入三氯氧磷,然后控制反应温度为115 ℃。

目标化合物结构经NMR、IR、ESI-MS、HR-MS确证,化合物的理化数据见表 1,2

Table 1 Structure and physical propertiy of target copounds

Table 2 Spectral data of target copounds
2 目标化合物的药理活性

体外抗血小板聚集实验结果 (表 3) 显示,川芎嗪四氢异喹啉类化合物中7g7h7n对AA诱导的血小板聚集均具有较好的抑制作用,均强于阳性对照药奥扎格雷钠。川芎嗪四氢异喹啉类化合物7o对ADP诱导的血小板聚集具有较好的抑制作用,强于阳性对照药奥扎格雷钠。从合成化合物的药理数据可以发现,取代基的位置与种类不同对AA诱导的血小板聚集的抑制活性不同: 当R1为H,R2、R3、R4同为OCH3或R1、R2为H,R3、R4同为OCH3时,活性随R5、R6的不同而不同,其活性大小为 (R5、R6=OCH3) > (R5、R6=H) > (R5、R6=OCH2O),详细的构效关系及机制有待进一步研究。

Table 3 The pharmacological activity of target compounds
实验部分

WRS-1B数字熔点仪、SGWX-4型显微熔点仪 (上海精密科学仪器有限公司,温度未校正); LCQ ADVANTAGE MAX液质连用质谱仪 (FINNIGAN公司); Bruker 400 MHz超导核磁共振仪 (CDCl3为溶剂,TMS为内标); Nicolet Avatar370DTGS型红外光谱仪 (KBr压片)。异香草酸等原料购于国药集团试剂有限公司; 3,4-二甲氧基苯乙胺为常州市越兴化工有限公司产品; 胡椒乙胺为湖北合天化工有限公司产品; 川芎嗪溴为自制,其余试剂均为市售分析纯,薄层和柱色谱用硅胶均为烟台德信生物科技有限公司产品。

1 化学合成 1.1 N-(2-(苯并[d][1, 3]二氧杂环戊烯-5-)乙基)-苯甲酰胺 (3a) 的合成

[13] 在250 mL单颈烧瓶中,依次加入苯甲酸 (10.0 g,81.9 mmol)、SOCl2 (10 mL) 以及甲苯 (85 mL),78 ℃下反应4 h。反应结束后,蒸除溶剂,并用甲苯带蒸两遍,加CH2Cl2 (20 mL) 溶解,冷却备用。另取250 mL三颈烧瓶,依次加入胡椒乙胺 (10.0 mL,74.5 mmol)、NaOH (3.0 g,74.5 mmol) 和CH2Cl2 (75 mL),室温搅拌30 min。冰浴条件下,将新制酰氯溶液缓慢滴入,约15 min滴完。室温反应2.5 h,TLC (乙酸乙酯-石油醚2∶1) 检测反应基本完全,分别用10% 稀HCl (50 mL×2)、1 mol·L-1 NaOH (50 mL×2) 溶液洗涤,再用H2O (50 mL×2)、饱和NaCl溶液 (50 mL×2) 洗涤,合并有机层。无水Na2SO4干燥,浓缩,无水乙醇重结晶,得白色固体15.9 g,收率79.4%,mp 121.2~122.9 ℃。用类似的方法合成化合物3b3o

1.2 5-苯基-7,8-二氢-[1, 3]二氧杂环戊烯并[4,5-g]异喹啉 (4a) 的合成[13]

在250 mL三颈瓶中,加入N- (2-(苯并[d][1, 3]二氧杂环戊烯-5-基)乙基)-苯甲酰胺 (7.2 g,26.7 mmol) 和甲苯65 mL,升温至80 ℃,加入POCl3 20 mL,继续升温至115 ℃回流反应8 h,TLC (乙酸乙酯-石油醚2∶1) 检测反应基本完全。减压浓缩反应混合物,加乙酸乙酯 (45 mL) 分散均匀,用冰水 (85 mL×2) 萃取,合并水层,加浓氨水调pH至9~10,出现大量白色固体,用CH2Cl2 (50 mL×2) 提取,无水Na2SO4干燥,浓缩,得黄色固体5.4 g,收率81.0%,mp 142.2~143.5 ℃。用类似的方法合成化合物4b4o

1.3 5-苯基-5,6,7,8-四氢-[1, 3]二氧杂环戊烯并[4,5-g]异喹啉 (5a) 及其盐 (6a) 的合成[13]

在250 mL单颈瓶中,加入化合物5-苯基-7,8-二氢-[1, 3]二氧杂环戊烯并[4,5-g]异喹啉 (5.4 g,21.6 mmol) 和甲醇 (45 mL),冰浴条件下分批加入NaBH4 (0.9 g,23.8 mmol),加毕,再于室温下反应4 h,TLC (乙酸乙酯-石油醚2∶1) 检测反应基本完全。减压蒸除溶剂甲醇,加CH2Cl2 (20 mL) 溶解,用冰水 (50 mL×2) 洗涤,无水Na2SO4干燥,浓缩,浓缩物用CH3OH (40 mL) 溶解,冰浴下用浓盐酸调pH 3时,得白色固体4.7 g,产率75.0%,mp 280.2~281.3 ℃。用类似的方法合成化合物5b5o6b6o

1.4 5-苯基-6-((3,5,6-三甲基吡嗪-2-)甲基)-5,6,7,8-四氢-[1, 3]二氧杂环戊烯并[4,5-g]异喹啉 (7a) 的合成

在250 mL三颈瓶中,加入5-苯基-5,6,7,8-四氢-[1, 3]二氧杂环戊烯并[4,5-g]异喹啉盐酸盐 (2.0 g,6.9 mmol)、DMF (40 mL) 以及K2CO3 (3.8 g,27.4 mmol),搅拌5 min,加入川芎嗪溴 (1.6 g,7.6 mmol),室温反应5 h,TLC (乙酸乙酯-石油醚1∶1) 检测反应基本完全。加H2O (35 mL),用EtOAc (50 mL×2) 萃取,取有机层,加无水Na2SO4干燥,浓缩,用 (乙酸乙酯-石油醚1∶6) 重结晶,得类白色晶体,结构见表 2。用类似方法合成目标化合物7b7o

2 川芎嗪四氢异喹啉类衍生物的抗血小板聚集活性测试

实验方法: 将雄性家兔 (体重1.8~2.0 kg) 用利多卡因局部麻醉,颈动脉插管放血,和枸橼酸钠溶液 (0.38 g枸橼酸钠与10 mL生理盐水配制成3.8% 的 枸橼酸钠溶液) 以9∶1混合,以500~800 r·min-1离心10 min,取富血小板血浆 (PRP),剩余部分以3 000 r·min-1离心,取贫血小板血浆 (PPP),聚集诱导剂用10 μg·mL-1 ADP、200 μg·mL-1 AA。每管180 μL PRP中加入不同浓度的药物10 μL,对照组PRP中加入生理盐水10 μL,温育3 min,然后加入上述不同浓度的诱导剂,检测血小板聚集率[14]。所有实验重复6次,根据各组聚集率平均值与空白组聚集率均值计算聚集抑制率: 抑制率 (%) = (空白对照组最大聚集率均值 - 给药组最大聚集率均值) / 空白对照组最大聚集率均值 × 100%。

参考文献
[1] Zhang CQ. New perspectives for cardiovascular disease prevention [J]. World Sci (世界科学), 2013, 3: 25-26.
[2] Chen CZ. Emergency analysis and clinical treatment of cardiovascular disease [J]. Chin Foreign Med Res (中外医学研究), 2014, 12: 121-123.
[3] Lu WD. Analysis on combination therapy of cardiovascular disease [J]. Chin J Clin Rational Drug Use (临床合理用药杂志), 2013, 6 (1C): 33-35.
[4] Jiang FY, Sun S. Research of pharmacological effect and chemical constituents of dauricine [J]. Liaoning J Tradit Chin Med (辽宁中医杂志), 2013, 40: 2612-2614.
[5] Zhong SJ, Du GY. Effects of higeramine on cardiovascular system [J]. China J Chin Mater Med (中国中药杂志), 2003, 28: 910-912.
[6] Yang J, Yi W, Wang FX, et al. Design, synthesis, and inhibition of platelet aggregation for some 1-o-chlorophenyl- 1, 2, 3, 4-tetrahydroisoquinolin derivatives [J]. Bioorg Med Chem, 2004, 12: 6547-6557.
[7] Yang J. The method for preparing a compound with anti- platelet aggregation activity: CN, 1477100A [P]. 2004-02-25.
[8] Zhang XY, Wang W, Cheng SL, et al. 2, 3-Diamino acid modifying 3S-tetrahydroisoquinoline-3-carboxylic acids: leading to a class of novel agents with highly unfolded conformation, selective in vitro anti-platelet aggregation and potent in vivo anti-thrombotic activity [J]. Bioorg Med Chem, 2010, 18: 1536-1554.
[9] Li JM, Zhao, YH, Ma FS, et al. Synthesis of ligustrazine- aromatic acid derivatives and their inhibitory effect on platelet aggregation [J]. Chin J Org Chem (有机化学), 2008, 28: 1578-1583.
[10] Wang PL, Xu X, Li GL, et al. Synthesis and anti-tumor activity evaluation of new ligustrazine derivatives [J]. Northwest Pharm J (西北药学杂志), 2014, 29: 58-64.
[11] Liu D, Dai LR, Liu JN. Research progress on the immunomodulatory effects of ligustrazine [J]. J Mod Clin Med, 2014, 40: 9-11.
[12] Wang YP, Li WL, F YQ. Research progress on the pharmacological effects of ligustrazine [J]. Drug Eval, 2006, 3: 144-1504.
[13] Huang WL, Zou ZH, Liu BM, et al. The preparation and use of tetrahydroisoquinoline derivatives: CN, 201010603310.4 [P]. 2010-12-24.
[14] Li JM, Zhao, YH, Zhong GC, et al. Synthesis of ferulic acid derivatives and their inhibitory effect on platelet aggregation [J]. Acta Pharm Sin (药学学报), 2011, 46: 305-310.