7-二乙氨基香豆素腙及酰腙衍生物的制备及乙酰胆碱酯酶抑制活性研究

於祥 陈娅芳 赵友芳 黄国娟

引用本文: 於祥, 陈娅芳, 赵友芳, 黄国娟. 7-二乙氨基香豆素腙及酰腙衍生物的制备及乙酰胆碱酯酶抑制活性研究[J]. 化学通报, 2020, 83(1): 92-95. shu
Citation:  Yu Xiang, Chen Yafang, Zhao Youfang, Huang Guojuan. Syntheses and Acetylcholinesterase Inhibitory Activities of 7-Diethylaminocoumarin-Based Hydrazone/Acylhydrazone Derivatives[J]. Chemistry, 2020, 83(1): 92-95. shu

7-二乙氨基香豆素腙及酰腙衍生物的制备及乙酰胆碱酯酶抑制活性研究

    作者简介: 於祥  男, 讲师。E-mail:yuxiangjx@126.com;



  • 基金项目:

    贵州中医药大学2018年度学术新苗培养及创新探索专项(黔科合平台人才[2017]5735号-22)、贵州省教育厅青年人才成长项目(黔教合KY字[2017]169)和大学生创新创业项目([2017]158)资助

摘要: 本论文采用亚活性结构拼接的方法,以7-NN-二乙氨基-4-甲基香豆素为原料,经二氧化硒氧化,然后与取代肼和取代酰肼反应,合成了13个7-NN-二乙氨基香豆素腙及酰腙衍生物。所有目标化合物经1H NMR和MS进行结构确证。体外抑制乙酰胆碱酯酶活性结果表明,目标化合物4a4c对乙酰胆碱酯酶具有较强的抑制活性,其IC50值分别为42.89和90.32 μmol/L。初步构效关系研究表明,酰腙衍生物对乙酰胆碱酯酶的抑制活性比腙类衍生物好。

English

  • 阿尔兹海默症(Alzheimer disease,AD)是以进行性痴呆为特征的大脑退行性变性疾病,是最常见的与年龄有关的神经衰退症,不仅危害病人的健康,也给患者的家庭和社会带来沉重的负担,已成为当前老年医学面临的最为严峻的问题之一[1]。目前对AD的药物治疗主要是通过抑制乙酰胆碱酯酶(AChE)来提高患者体内的乙酰胆碱水平,治疗上多采用AChE抑制剂来抑制AChE活性,延缓乙酰胆碱水解的速度,提高突触间隙乙酰胆碱的水平,从而发挥对AD的治疗作用[2, 3]。因此,开发新型、高效且低毒的AChE抑制剂成为国内外研究治疗AD的热点之一。

    香豆素类化合物是一种具有苯并α-吡喃酮母核的杂环化合物,具有抗癌[4]、抗炎[5]、抗氧化[6]、抗菌[7]、抗病毒[8]等生物活性,受到研究人员的广泛关注。研究发现,香豆素类化合物对AChE也具有抑制活性,如从油胶树脂白松香中分离到的8-羟基香豆素[9]、从蛇床子中分离到的蛇床子素[10]等,都表现出一定的对AChE的抑制活性。腙类化合物因含有—NHN=CH—结构,具有很强的配位能力和特殊的生物活性,在医药、农药等方面具有广泛的应用[11~13]。基于此,本论文采用亚活性结构拼接的方法,以7-NN-二乙氨基香豆素为母核,引入腙类结构,将两种活性结构连接在一起,设计出具有多个活性片段的衍生物(合成路线如图式 1所示),并采用Ellman法[14]测定了目标化合物对AChE的抑制活性。

    图式 1

    图式 1.  目标化合物的合成路线
    Scheme 1.  The synthetic routes of the target compounds

    Bruker Avance 600MHz核磁共振谱仪(Bruker公司),TMS为内标;Thermo DSQ质谱仪(Thermo公司);YRT-3型熔点仪(南京旭析仪器有限公司);RT-6100酶标分析仪(雷杜公司)。所有试剂与溶剂均为市售分析纯级。

    1.2.1   中间体2的合成

    将1mmol 7-NN-二乙氨基-4-甲基香豆素(1)和10mL 1, 4-二氧六环置于50mL圆底烧瓶中,升温至60℃。称取1.1mmol二氧化硒加入反应液中,然后将温度升高到80℃,搅拌反应4h,TLC监测反应进度。反应结束后,将反应液冷却至室温,过滤除去反应液中的沉淀,固体用20mL二氯甲烷洗涤,合并有机溶剂,旋蒸除去溶剂,薄层硅胶层析纯化得黄色固体2,产率为73%,熔点171~173℃。

    1.2.2   目标化合物的合成

    称取1mmol中间体2、1mmol取代苯肼或取代苯甲酰肼于50mL圆底烧瓶中,加10mL无水乙醇溶解,在反应液中滴加2滴冰乙酸,然后加热回流,TLC监测反应进度。0.5~7h后,底物反应完全。将反应液冷却至室温,抽滤,所得固体用无水乙醇重结晶得腙类衍生物3a~3g和酰腙衍生物4a~4f,产率为40%~81%。

    3a:黄色固体,产率40%,熔点153~155℃;1H NMR (600MHz,DMSO-d6)δ:11.11(s,1H),8.22(d,J=9.0Hz,1H),7.98(s,1H),7.30(t,J=7.2Hz,2H),7.15(d,J=7.2Hz,2H),6.88(t,J=7.2Hz,1H),6.79(dd,J=9.0、2.4 Hz,1H),6.54(d,J=2.4Hz,1H),6.20(s,1H),3.43(q,J=7.2Hz,4H),1.13(t,J=7.2Hz,6H);MS (ESI,m/z):358.1 [M+Na]+

    3b:黄色固体,产率46%,熔点210~212℃;1H NMR (600MHz,DMSO-d6) δ:11.06(s,1H),8.23(d,J=9.0Hz,1H),7.95(s,1H),7.11(d,J=8.4Hz,2H),7.05(d,J=8.4Hz,2H),6.78(dd,J=9.0、2.4 Hz,1H),6.53(d,J=2.4Hz,1H),6.17(s,1H),3.42(q,J=7.2Hz,4H),2.24(s,3H),1.13(t,J=7.2Hz,6H);MS (ESI,m/z):372.1 [M+Na]+

    3c:黄色固体,产率65%,熔点>300℃;1H NMR (600MHz,DMSO-d6) δ:11.03(s,1H),8.25(d,J=9.0Hz,1H),7.90(s,1H),7.10(d,J=9.0Hz,2H),6.91(d,J=9.0Hz,2H),6.77~6.79(m,1H),6.53(d,J=2.4Hz,1H),6.15(s,1H),3.72(s,3H),3.43(d,J=7.2Hz,4H),1.13(t,J=7.2Hz,6H);MS(ESI,m/z):388.1 [M+Na]+

    3d:黄色固体,产率48%,熔点>300℃;1H NMR (600MHz,DMSO-d6)δ:11.53(s,1H),8.21(dd,J=9.2、1.8 Hz,1H),8.08(s,1H),7.70(d,J=7.2Hz,2H),7.24(d,J=7.8Hz,2H),6.79(d,J=9.2Hz,1H),6.55(d,J=2.4Hz,1H),6.29(s,1H),3.43(q,J=7.2Hz,4H),1.13(t,J=7.2Hz,6H);MS(ESI,m/z):383.3 [M+Na]+

    3e:黄色固体,产率54%,熔点230~232℃;1H NMR (600MHz,DMSO-d6) δ:11.12(s,1H),8.23(d,J=9.0Hz,1H),7.96(s,1H),7.13~7.16(m,4H),6.77(d,J=9.0Hz,1H),6.54(s,1H),6.20(s,1H),3.42(q,J=7.2Hz,4H),1.13(t,J=7.2Hz,6H);MS (ESI,m/z):376.1 [M+Na]+

    3f:黄色固体,产率68%,熔点245~247℃;1H NMR(600MHz,DMSO-d6)δ:11.12(s,1H),8.36(s,1H),8.01(d,J=9.6Hz,1H),7.31~7.22(m,2H),6.80(dd,J=9.6、2.4Hz,1H),6.66~6.70(m,1H),6.55(d,J=2.4Hz,1H),6.29(s,1H),3.43(q,J=7.2Hz,4H),1.13(t,J=7.2Hz,6H);MS(ESI,m/z):394.0 [M+Na]+

    3g:黄色固体,产率62%,熔点229~231℃;1H NMR (600MHz,DMSO-d6) δ:11.21(s,1H),8.15(d,J=9.0Hz,1H),8.01(s,1H),7.28(t,J=1.8Hz,1H),7.24(t,J=7.8Hz,1H),7.13(dd,J=8.4、2.4 Hz,1H),7.03(dd,J=7.8、1.8 Hz,1H),6.77 (dd,J=9.0、2.4 Hz,1H),6.55(d,J=2.4Hz,1H),6.26(s,1H),3.43(q,J=7.2Hz,4H),1.13(t,J=7.2Hz,6H);MS(ESI,m/z):436.0 ([M+Na]+,100),438.0 ([M+Na]+,80)。

    4a:黄色固体,产率79%,熔点227~229℃;1H NMR(600MHz,DMSO-d6)δ:12.23(s,1H),8.54(s,1H),8.41(d,J=9.0Hz,1H),7.75(d,J=13.2Hz,2H),7.44(d,J=4.8Hz,2H),6.77(d,J=9.6Hz,1H),6.56(d,J=3.0Hz,1H),6.28(s,1H),3.43(q,J=7.2Hz,4H),2.41(s,3H),1.13(t,J=7.2Hz,6H);MS (ESI,m/z):400.0 [M+Na]+

    4b:黄色固体,产率74%,熔点236~238℃;1H NMR (600MHz,DMSO-d6)δ:12.25(s,1H),8.53(s,1H),8.42(d,J=9.0Hz,1H),7.47~7.54(m,3H),7.20(dd,J=8.4、2.4Hz,1H),6.77(d,J=8.4Hz,1H),6.57(d,J=2.4Hz,1H),6.29(s,1H),3.85(s,3H),3.44(q,J=7.2Hz,4H),1.13(t,J=7.2Hz,6H);MS (ESI,m/z):416.2 [M+Na]+

    4c:黄色固体,产率63%,熔点247~249℃;1H NMR(600MHz,DMSO-d6)δ:12.36(s,1H),8.51(s,1H),8.41(d,J=9.0Hz,1H),8.14(s,1H),7.95(d,J=7.8Hz,1H),7.84(d,J=8.4Hz,1H),7.53(t,J=7.8Hz,1H),6.77(dd,J=9.0、2.4 Hz,1H),6.57(d,J=2.4Hz,1H),6.30(s,1H),3.44(q,J=7.2Hz,4H),1.13(t,J=7.2Hz,6H);MS (ESI,m/z):463.1 ([M+Na]+,100),465.1 ([M+Na]+,80)。

    4d:黄色固体,产率69%,熔点256~258℃;1H NMR (600MHz,DMSO-d6)δ:12.44(s,1H),9.11(s,1H),8.80(d,J=4.8Hz,1H),8.51(s,1H),8.42(d,J=9.0Hz,1H),8.29(d,J=8.4Hz,1H),7.66~7.62(m,1H),6.77(dd,J=9.0、2.4 Hz,1H),6.57(d,J=2.4Hz,1H),6.32(s,1H),3.43(q,J=7.2Hz,4H),1.13(t,J=7.2 Hz,6H);MS (ESI,m/z):387.0 [M+Na]+

    4e:红色固体,产率68%,熔点238~241℃;1H NMR (600MHz,DMSO-d6)δ:12.48(s,1H),8.82(d,J=5.4Hz,2H),8.53(s,1H),8.41(d,J=9.0Hz,1H),7.85(d,J=6.0Hz,2H),6.78(dd,J=9.0、3.0 Hz,1H),6.57(d,J=2.4Hz,1H),6.33(s,1H),3.44(q,J=7.2Hz,4H),1.13(t,J=7.2Hz,6H);MS(ESI,m/z):387.0 [M+Na]+

    4f:产率81%,黄色固体,熔点280~282℃;1H NMR (600MHz,DMSO-d6) δ:12.27(s,1H),8.54(s,1H),8.34(s,1H),8.01(s,1H),7.39(d,J=3.6Hz,1H),6.75~6.78(m,2H),6.57(d,J=2.4Hz,1H),6.27(s,1H),3.43(q,J=7.2Hz,4H),1.12(t,J=7.2Hz,6H);MS (ESI,m/z):376.0 [M+Na]+

    采用Ellman法对AChE体外抑制活性进行测试。将称好的样品加适量二甲亚砜溶解后再加入pH 7.4的0.1mol/L磷酸缓冲液(PBS)溶液,配制成1mmol/L的待测溶液。阳性对照采用他克林,空白对照采用PBS溶液。测定时首先在96孔板上加入待测样品10μL,再依次加入40μL PBS、20μL 2.5mmol/L的5, 5′-二硫双(2-硝基苯甲酸)(DTNB)、10μL的电鳗乙酰胆碱酯酶,振荡混匀,37℃预孵10min,然后加入20μL 10mmol/L的碘化硫代乙酰胆碱,37℃反应10min,加入30μL 1%的十二烷基硫酸钠(SDS)终止反应,酶标仪测定405nm吸收值并计算样品对AChE的抑制活性。选取抑制活性较好的化合物,在一定梯度浓度下测定其抑制活性,利用SPSS数据处理软件进行数据处理,利用几率值分析法计算各化合物抑制回归方程、IC50值和95%置信区间。

    抑制率=[(OD空白对照-OD反应本底)-(OD待测样品-OD反应本底)]/(OD空白对照-OD反应本底)×100%

    目标化合物的合成路线如图式 1所示。在1, 4-二氧六环作溶剂、SeO2为氧化剂条件下,7-NN-二乙氨基-4-甲基香豆素的甲基被氧化成醛基,然后与取代肼及酰肼反应,生成7-NN-二乙氨基香豆素腙类和酰腙类衍生物。

    采用改进型的Ellman法[14]测定了目标化合物对AChE的抑制活性,结果如表 1所示。

    表 1

    表 1  目标化合物(100μmol/L)对AChE的抑制活性
    Table 1.  The acetylcholinesterase inhibitory activities of titled compounds (100μmol/L)
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    化合物 抑制率/%a
    3a 26.2±4.8
    3b 10.3±1.0
    3c 24.6±6.0
    3d 9.5±1.0
    3e 9.7±3.7
    3f 16.0±1.5
    3g 5.0±0.3
    4a 72.1±3.3
    4b 25.7±2.5
    4c 43.1±0.4
    4d 20.0±3.7
    4e 27.5±4.3
    4f 25.1±3.9
    他克林b 67.7±5.6
    a本测试平行3次,重复2次;b阳性对照,测试浓度为1μmol/L

    表 1中可以看出,部分化合物对AChE表现出一定的抑制活性,其中化合物4a4c抑制活性最好,在100μmol/L浓度下,其抑制活性分别达到72.1%和43.1%,但都没有超过阳性对照他克林。通过初步构效关系分析发现,7-NN-二乙氨基香豆素酰腙类衍生物的抑制活性整体要比腙类衍生物的抑制活性好,例如酰腙类化合物4a4c4e,其抑制活性分别为72.1%、43.1%、27.5%,而带有相同取代基的腙类化合物3b3g的抑制率只有10.3%和5.0%。对于酰腙类化合物,在苯环上引入供电子基(化合物4a)和溴原子(化合物4c)能增强活性。

    最后,分别测定了浓度为6.25、12.5、25、50、100μmol/L条件下,化合物4a4c的抑制活性,利用SPSS数据处理软件对数据进行处理,用几率值分析法计算各化合物的抑制回归方程、IC50值和95%置信区间,结果见表 2

    表 2

    表 2  化合物4a和4c的IC50测定
    Table 2.  IC50 of 4a and 4c
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    化合物 回归方程 IC50/(μmol/L) 95%置信区间
    4a y=-3.956+2.423x 42.89 35.37~53.70
    4c y=-4.573+2.338x 90.32 69.63~131.16
    他克林b y=1.573+1.729x 0.12 0.08~0.16
    b他克林的IC50测试浓度为0.0625、0.125、0.25、0.5、1μmol/L。

    表 2中可以看出,化合物4a4c对AChE具有一定抑制作用,其IC50值分别为42.89和90.32 μmol/L,但比阳性对照他克林抑制活性低。

    本文采用亚活性结构拼接的方法,以7-NN-二乙氨基-4-甲基香豆素为原料,通过氧化、亲核加成再消除反应,在香豆素的4位引入腙类和酰腙基团,合成了13个7-NN-二乙氨基-香豆素类衍生物,并进行了体外抑制AChE活性测试。初步测试结果显示,化合物4a4c对AChE具有一定的抑制活性,构效关系表明,酰腙类衍生物的抑制活性整体要比腙类衍生物的抑制活性好。


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  • 图式 1  目标化合物的合成路线

    Scheme 1  The synthetic routes of the target compounds

    表 1  目标化合物(100μmol/L)对AChE的抑制活性

    Table 1.  The acetylcholinesterase inhibitory activities of titled compounds (100μmol/L)

    化合物 抑制率/%a
    3a 26.2±4.8
    3b 10.3±1.0
    3c 24.6±6.0
    3d 9.5±1.0
    3e 9.7±3.7
    3f 16.0±1.5
    3g 5.0±0.3
    4a 72.1±3.3
    4b 25.7±2.5
    4c 43.1±0.4
    4d 20.0±3.7
    4e 27.5±4.3
    4f 25.1±3.9
    他克林b 67.7±5.6
    a本测试平行3次,重复2次;b阳性对照,测试浓度为1μmol/L
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    表 2  化合物4a和4c的IC50测定

    Table 2.  IC50 of 4a and 4c

    化合物 回归方程 IC50/(μmol/L) 95%置信区间
    4a y=-3.956+2.423x 42.89 35.37~53.70
    4c y=-4.573+2.338x 90.32 69.63~131.16
    他克林b y=1.573+1.729x 0.12 0.08~0.16
    b他克林的IC50测试浓度为0.0625、0.125、0.25、0.5、1μmol/L。
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  • 发布日期:  2020-01-01
  • 收稿日期:  2019-08-03
  • 接受日期:  2019-10-03
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

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