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Synthesis of (2′-bromo-4′,5′-dimethoxy-phenyl)-(2,3-dibromo-4,5-dimethoxy-phenyl)-methane as PTP1B inhibitor

(2′-溴-4′,5′-二甲氧基-苯基)-(2,3-二溴-4,5-二甲氧基-苯基)-甲烷的合成及其PTP1B酶抑制活性研究



全 文 :(2′溴4′,5′二甲氧基苯基)(2,3二溴4,5二甲
氧基苯基)甲烷的合成及其 PTP1B酶抑制活性研究
李敬1,2,郭书举1,2,苏华1,2,史大永1,韩丽君1
(1.中国科学院 海洋研究所,山东 青岛 266071;
2.中国科学院 研究生院,北京 100039)
[摘要] 目的:通过化学法合成具有PTP1B酶抑制活性的新型溴酚衍生物(2′溴4′,5′二甲氧基苯基)(2,3二溴4,
5二甲氧基苯基)甲烷。方法:采用傅克酰基化、逐级溴化、脱羰基等经典合成反应合成目标化合物6。采用 EIMS,HREI
MS,1HNMR,13CNMR,IR等方法对合成中间体及目标化合物进行结构鉴定。通过比色法对化合物6进行PTP1B酶抑制活性
测试。结果:采用四步法成功合成了目标化合物6,体外活性测试结果表明其具有一定的PTP1B酶抑制活性。结论:采用化学
法合成了目标化合物 6,总产率为 20%,该化合物为新化合物,具有一定的 PTP1B酶抑制活性 5mg·L-1,酶抑制率为
4016%。
[关键词] (2′溴4′,5′二甲氧基苯基)(2,3二溴4,5二甲氧基苯基)甲烷;PTP1B酶抑制活性;全合成
[收稿日期] 20090126
[基金 项 目]  国 家 高 技 术 研 究 发 展 计 划 (863)项 目
(2007AA09Z410,2007AA091604);中国科学院方向性创新项目
(KZCX2YW209)
[通信作者] 史大永,Tel:(0532)82898719,Email:shidayong@
ms.qdio.ac.cn;韩丽君,Tel:(0532)82898702,Email:ljhan@ms.
qdio.ac.cn
  糖尿病是一种常见的代谢内分泌疾病,有证据
表明蛋白酪氨酸磷酸酶1B(proteintyrosinephospha
tase1B,PTP1B)在胰岛素信号转导通路中起重要的
负调控作用[1],成为2型糖尿病治疗的新靶点[2]。
近年来本课题组通过对几十种海洋生物的化学成分
研究,发现来源于红藻松节藻Rhodomelaconfervoides
和褐藻小粘膜藻 Leathesianana的系列溴酚化合物
表现出独特的PTP1B抑制活性[34]。为深入研究该
溴系列化合物的 PTP1B酶抑制活性,作者合成了
双(2,3二溴4,5二羟基苯基)甲烷,该化合物表
现出与天然产物同等水平的 PTP1B抑制活性
(IC50=24μmol·L
-1)[4]。为了获取结构多样化
的溴系列化合物,明确其作用机制与构效关系,探明
溴原子与羟基官能团取代位置与 PTP1B抑制活性
的关系,本研究通过傅克酰基化、逐级溴化、脱羰基
等方法合成了新化合物(2′溴4′,5′二甲氧基苯
基)(2,3二溴4,5二甲氧基苯基)甲烷。
1 材料
RY1型数字熔点仪(温度计未校正);BRUKER
AVANCE500型核磁共振仪;AutospecUltimaTof质
谱仪;SP2000型傅里叶红外光谱仪(KBr压片);三
氯甲烷、二氯甲烷、石油醚、醋酸乙酯、醋酸、三氯化
铝、溴水、三乙基硅烷、三氟乙酸、三溴化硼、藜芦酸
和藜芦醚均为分析纯;柱色谱(160~200目)和薄层
色谱硅胶GF254(60型)为青岛海洋化工厂产品。
2 目标化合物的合成
2.1 合成路线
以藜芦酸1为原料,多聚磷酸的催化下与藜芦
醚2发生傅克酰基化反应得到母体化合物3[6];3在
冰醋酸溶液中与溴素在室温条件下反应得到了二溴
代化合物 4,进一步催化溴化得到三溴代化合物
5[7];将化合物5溶于三氟乙酸,采用三乙基硅烷还
原得到目标化合物6(2′溴4′,5′二甲氧基苯基)
(2,3二溴4,5二甲氧基苯基)甲烷[8]。反应路线
见图1。
2.2 化合物3~6的合成与结构鉴定
2.2.1 化合物3双(3,4二甲氧基苯基)甲酮 
在500mL的三口瓶中加入2208g(120mmol)的藜
芦酸、1692g(120mmol)藜芦醚和100g多聚磷酸
后,80℃下电动搅拌反应1h。冷却反应液至60℃
后在30min内向其中滴加250mL冰水,此时三口
瓶中有大量的不溶于水的粉红色固体出现。过滤除
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a.PPA,80℃,15h;b.Br2,CH3COOH,rt;c.Br2,CH3COOH,AlCl3,65℃;d.CF3COOH,Si(Et)3,rt。
图1 反应路线图
水后所得固体溶于100mL二氯甲烷中,然后分别用
等体积的3%氢氧化钠溶液和蒸馏水洗涤二氯甲烷
相3次。用无水硫酸镁干燥有机相后,减压浓缩后
得粉色固体。用石油醚洗涤固体物3次,每次用石
油醚150mL。最后将石油醚洗涤后的固体减压蒸
干得淡黄色固体3(307g,产率85%),直接用于下
步反应。
化合物 3 白色粉末,mp1453~1461℃。
HREIMSm/z3023343([M]+,Cal.3023351
forC17H18O5)。EIMSm/z(%)302[M]
+(100),
271(45),165(100),137(21),79(15)。1HNMR
(CDCl3,500MHz)δ:3.92(6H,s,H-8,8′),
394(6H,s,H-9,9′),6.88(2H,d,J=8.4
Hz,H3,3′),7.36(2H,dd,J=8.4,1.7Hz,H
2,2′),7.41(2H,d,J=1.7Hz,H6,6′);13C
NMR(CDCl3,125MHz)δ:56.03(C8,8′,9,9′),
109.8(C3,3′),112.4(C-6,6′),124.7(C-2,
2′),130.8(C1,1′),148.9(C5,5′),152.6(C4,
4′),194.4(C-7)。以上数据与文献[6]报道的数
据一致,因此确定化合物3为双(3,4二甲氧基苯
基)甲酮。
2.2.2 化合物4双(2溴4,5二甲氧基苯基)甲
酮 在250mL的三口瓶中加入151g(50mmol)化
合物3和120mL醋酸,室温搅拌下将53mL的溴
素与10mL醋酸的混合液,快速地滴加到三口瓶中,
20min内滴加完。滴加完毕后,继续在室温下反应
搅拌反应,薄层硅胶色谱法(TLC)检测反应终点,原
料点完全消失后停止反应。反应液倒入盛有 120
mL饱和食盐水的分液漏斗中,加入二氯甲烷萃取。
每次加入100mL二氯甲烷,萃取3次后合并有机
相,用无水硫酸镁干燥后,减压浓缩后得到褐色固
体。用丙酮洗涤固体2至3次,每次用丙酮50mL。
将所得固体减压蒸干得微黄色粉末4(1887g,产率
82%),直接用于下步反应。
化合物 4 淡黄色粉末,HREIMSm/z459.
8708[M]+(Cal.459.8718,C17H16O579Br
81Br)。
EIMSm/z(%)462/460/458[M]+(34/66/35),
391/389(14/15),310(100)。1HNMR(CDCl3,
500MHz)δ:3.86(6H,s,H8,8′),3.94(6Hs,
H9,9′),7.05(4H,s,H3,3′,6,6′);13CNMR
(CDCl3,125MHz)δ:56.26(C8,8′),56.33(C9,
9′),113.2(C2,2′),114.0(C6,6′),116.4(C
3,3′),131.8(C1,1′),148.4(C5,5′),152.01
(C4,4′),194.3(C7)。以上数据与文献[9]报道
的一致,确定化合物4为双(2溴4,5二甲氧基苯
基)甲酮。
2.2.3 化合物5(2′溴4′,5′二甲氧基苯基)(2,
3二溴4,5二甲氧基苯基)甲酮 在250mL的三
口瓶中加入46g4(10mmol)和100mL醋酸,40℃
搅拌下加入 10g三氯化铝。混合物搅拌 30min
后,将06mL溴素与10mL醋酸的混合液滴加到三
口瓶中,1h内滴加完毕。然后升温到60℃回流反
应。TLC检测反应终点,原料点消失后停止反应。
反应液倒入盛有150mL3%盐酸溶液的分液漏斗
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中,加入二氯甲烷萃取。每次加入 100mL二氯甲
烷,萃取3次后合并有机相减压蒸干后得到褐色固
体。采用石油醚醋酸乙酯6∶1洗脱剂,硅胶柱色谱
纯化,得白色粉末5(221g,产率41%)。
化合物5 白色粉末,mp160~1613℃。HR
EIMSm/z537.8453[M]+(Cal.537.8449,
C17H15O579Br281Br)。MSEIm/z(%)542/540/538/
536[M]+(17/43/45/17),461/459/457(3/5/3),
380/378(99/100),325/323/321(9/20/11),245/
243(50/51)。1HNMR(CDCl3,500MHz)δ:387
(6H,s,H9,9′),392(3H,s,H-8),394
(3H,s,H8′),697(1H,s,H6),707(1H,H
6′),716(1H,s,H3′);13CNMR(CDCl3,125
MHz)δ:5635(C9′),5639(C9),5644(C
8′),6076(C8),11308(C2′),11432(C6),
11447(C3),11467(C6′),11685(C3′),
12305(C2),13004(C1′),13784(C1),
14844(C5′),14969(C-5),15269(C4′),
15274(C4),19361(C7)。
2.2.4 化合物 6(2′溴4′,5′二甲氧基苯基)
(2,3二溴4,5二甲氧基苯基)甲烷 在250mL
三口瓶中加入 27g5(5mmol)和 20mL三氟乙
酸。快速搅拌下滴加2mL三乙基硅烷,室温下搅
拌反应。TLC检测反应终点,原料点消失加入 50
mL的蒸馏水终止反应。将反应液倾入250mL分
液漏斗中,用二氯甲烷萃取3次,每次用二氯甲烷
50mL。合并有机相,用无水硫酸钠干燥后,减压
蒸干后得灰白色固体。采用石油醚醋酸乙酯 6∶1
洗脱剂,硅胶柱色谱纯化,得白色粉末 6(183g,
产率70%)。
化合物 6 白色粉末,mp1133~1147℃。
HREIMSm/z5238660[M]+(Cal5238656,
C17H17O479Br281Br)。EIMSm/z(%)528/526/524/
522[M]+(51/100/100/52),448/446/444(5/10/
7),366/364 (91/90),285 (23)。1HNMR
(CDCl3,500MHz)δ:371(3H,s,H8),377
(3H,s,H8′),383(3H,s,H9),388(3H,s,
H9′),415(2H,s,H7),654(1H,s,H6),
662(1H,s,H6′),707(1H,s,H3′)13C
NMR(CDCl3,125MHz)δ:4313(C7),5616(C
8′),5620(C9,9′)6050(C8),11332(C6),
11368(C2),11486(C6′),11576(C2′),
11771(C3′),12191(C3),13061(C1′),
13671(C1),14635(C4′),14858(C5′),
14873(C4),15253(C5)。
3 PTP1B酶活性测试
采用比色法对合成目标化合物 6进行 PTP1B
酶抑制活性测试,以天然产物双(2,3二溴4,5二
羟基苯基)甲烷(6e)作为阳性对照。结果表明化
合物6具有与天然产物6e同等水平的 PTP1B酶抑
制活性,见表1。
表1 化合物PTP1B抑制率 %
化合物 20/mg·L-1 5/mg·L-1
6 5249 4016
6e 7055 2514
4 讨论
研究证实 PTP1B是胰岛素信号转导过程的关
键负调控因子,其活性的增高可能是发生胰岛素抵
抗和胰岛素受体信号受损的主要致病因素[1,1011],
因此寻找小分子 PTP1B抑制剂可能开发出抗2型
糖尿病的新药。国际上对 PTP1B抑制剂的研究不
多,主要有以下几类:反义寡核苷酸类化合物、二氟
酯甲基磷酯类、甲氧基苯甲酸类、二草酰基氨基苯甲
酸类、苯并呋喃类、ABDF(fluorogenicreagent4(ami
nosulfony1)7fluoro2,1,3benzoxadiazole)等,但要
最终成为治疗糖尿病药物还需要克服很多障碍,如
电负性高、细胞膜通透性差以及选择专一性差
等[12]。本研究采用四步法合成了新型溴酚衍生物
(2′溴4′,5′二甲氧基苯基)(2,3二溴4,5二甲
氧基苯基)甲烷,总产率20%。活性测试结果表明
该化合物6具有与天然产物6e同等水平的 PTP1B
酶抑制活性。有效克服了天然产物数量不足的研究
瓶颈,为今后构效关系与作用机制研究奠定了良好
的试验基础。
[参考文献]
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Synthesisof(2′bromo4′,5′dimethoxyphenyl)(2,3dibromo4,5
dimethoxyphenyl)methaneasPTP1Binhibitor
LIJing1,2,GUOShuju1,2,SUHua1,2,SHIDayong1,HANLijun1
(1.InstituteofOceanology,ChineseAcademyofSciences,Qingdao266071,China;
2.GraduateUniversityoftheChineseAcademyofSciences,Beijing100049,China)
[Abstract] Objective:Tosynthesize(2′bromo4′,5′dimethoxyphenyl)(2,3dibromo4,5dimethoxyphenyl)methane
(6)asproteintyrosinephosphatase1B(PTP1B)inhibitor.Method:Compound6wassynthesizedbyFriedelCraftsreaction,bromina
tionanddecarbonylationandscreenedinhibitoryactivityagainstPTP1Bbythecolorimetricassay.Thestructureofsyntheticintermedi
atesandtargetproductwereidentifiedonthebasisofspectralanalysis.Result:Compound6wassynthesizedsuccessfulyinfoursteps
andevaluatedforitsPTP1Binhibitoryactivity,thescreeningresultshownthatcompound6displayedgoodinhibitoryactivityagainst
PTP1B.Conclusion:Thetargetcompound6wassynthesizedwiththeoveralyieldof20%,whichwasanewcompoundandshown
goodinhibitoryactivityagainstPTP1B(inhibition4016% at5mg·L-1).
[Keywords] (2′bromo4′,5′dimethoxyphenyl)(2,3dibromo4,5dimethoxyphenyl)methane;PTP1Binhibitoryactivi
ty;totalsynthesis
[责任编辑 王亚君]
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