单取代二氢色原酮合成方法及治疗copd等肺部炎症中应用
阅读说明：本技术 单取代二氢色原酮合成方法及治疗copd等肺部炎症中应用 (Synthesis method of mono-substituted dihydrochromone and application of mono-substituted dihydrochromone in treating lung inflammation such as COPD (chronic obstructive pulmonary disease) ) 是由 姚宏亮 王华敏 周楠 李刚 张亚莉 关文 于 2021-09-26 设计创作，主要内容包括：本发明公开了单取代二氢色原酮合成方法及治疗COPD等肺部炎症中应用。7-单取代-4’,5-二羟基二氢色原酮衍生物,其化学结构如下式(a)所示,式(a)中,R-(1)基团是Boc-Ala、Boc-Val-Gly、Boc-D-Phe、Boc-L-Phe-Phe、Boc-D-Trp、Boc-O-Bn-Tyr或Boc-D-Pro。本发明合成了7-单取代-4’,5-二羟基二氢色原酮衍生物,实验发现,其可以有效抑制肺部炎症反应。因此可以将其用于抑制肺部炎症反应,具有广阔的用途。(Hair brushA process for synthesizing the monosubstituted dihydrochromone and its application in treating the inflammation of lung such as COPD are disclosed. The chemical structure of the 7-monosubstituted-4', 5-dihydroxydihydrochromone derivative is shown as the following formula (a), wherein in the formula (a), R 1 The group is Boc-Ala, Boc-Val-Gly, Boc-D-Phe, Boc-L-Phe-Phe, Boc-D-Trp, Boc-O-Bn-Tyr or Boc-D-Pro. The invention synthesizes the 7-monosubstituted-4', 5-dihydroxy dihydrochromone derivative, and experiments show that the derivative can effectively inhibit the lung inflammatory reaction. Therefore, the compound can be used for inhibiting the lung inflammatory reaction and has wide application.)
技术领域
：本发明属于生物医药领域，具体涉及7-单取代-4’,5-二羟基二氢色原酮类化合物及其合成方法和在制备治疗COPD等肺部炎症药物中的应用。
背景技术
：肺炎指的是远端肺部，也就是肺间质、肺泡腔以及终末气道出现的炎症。引起炎症的因素主要是细菌、寄生虫、真菌以及病毒等致病微生物，抑或化学过敏、放射线等。肺炎的临床症状主要是咳嗽、发热、痰中有血或者咳痰，经常伴随着呼吸困难或者胸闷等。按照病因学可以把肺炎划分成病毒性肺炎、真菌性肺炎、细菌性肺炎、支原体肺炎、理化性肺炎、变态反应性肺炎、其他病原体肺炎、免疫性肺炎等，最为常见的肺炎是细菌性肺炎，在成人肺炎中占据70％以上。当病原体入侵肺部组织时，机体的丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)、核转录因子-κB等信号传导通路被激活，引发炎症反应以进行免疫。炎症反应中，肺泡巨噬细胞、中性粒细胞、淋巴细胞等免疫细胞被信号转导通路激活，并释放肿瘤坏死因子、白细胞介素、干扰素、生长因子、趋化因子等炎性介质，如TNF-α，IL-6，IFN-γ，IL-1β，IL-12，IL-18等对炎症反应以及信号转导通路进行反馈调节。肺部炎症是多种急慢性呼吸系统疾病如COPD、哮喘、ARDS等的重要组成部分，会致使患者出现粘液分泌过多、气道堵塞、肺气肿、肺水肿等病症，以及一些其他器官组织的并发疾病乃至全身性疾病，严重时殃及生命。
黄酮类化合物因其特有结构特点，被广泛的用于肺部炎症的治疗当中。与肺部组织炎症反应发生发展的病理过程特点相对应，黄酮类化合物对抗肺炎的机制主要有以下几个途径：对MAPK、NF-κB等信号传导通路进行调节，影响炎性细胞在肺内的积聚，抑制细胞因子的释放，减少促炎介质的产生，以抑制炎症反应的发生发展。
发明内容
：本发明的目的在于提供7-单取代-4’,5-二羟基二氢色原酮衍生物及其合成方法和在制备治疗COPD等肺部炎症药物中的应用。
本发明的第一个目的是提供7-单取代-4’,5-二羟基二氢色原酮衍生物，其化学结构如下式(a)所示，
式(a)中，R1基团是Boc-Ala、Boc-Val-Gly、Boc-D-Phe、Boc-L-Phe-Phe、Boc-D-Trp、Boc-O-Bn-Tyr或Boc-D-Pro。
本发明所述的7-单取代-4’,5-二羟基二氢色原酮衍生物优选下述化合物之一：
当R1是Boc-Ala时，所述的7-单取代-4’,5-二羟基二氢色原酮衍生物的化学结构为：
当R1是Boc-Val-Gly时，所述的7-单取代-4’,5-二羟基二氢色原酮衍生物的化学结构为：
当R1是Boc-D-Phe时，所述的7-单取代-4’,5-二羟基二氢色原酮衍生物的化学结构为：
当R1是Boc-L-Phe-Phe时，所述的7-单取代-4’,5-二羟基二氢色原酮衍生物的化学结构为：
当R1是Boc-D-Trp时，所述的7-单取代-4’,5-二羟基二氢色原酮衍生物的化学结构为：
当R1是Boc-O-Bn-Tyr时，所述的7-单取代-4’,5-二羟基二氢色原酮衍生物的化学结构为：
当R1是Boc-D-Pro时，所述的7-单取代-4’,5-二羟基二氢色原酮衍生物的化学结构为：
本发明的第二个目的是提供7-单取代-4’,5-二羟基二氢色原酮衍生物的合成方法，该合成方法(如反应式i所示)包括以下步骤：
取BOC保护的氨基酸进行缩合，用DMF溶解，搅拌下依次加入1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐，4-二甲氨基吡啶，再加入柚皮素后，室温下搅拌反应，反应停止后获得7-单取代-4’,5-二羟基二氢色原酮衍生物；
上述方法的反应式如下所示：
R1基团是Boc-Ala、Boc-Val-Gly、Boc-D-Phe、Boc-L-Phe-Phe、Boc-D-Trp、Boc-O-Bn-Tyr或Boc-D-Pro。
经过实验发现，上述7-单取代-4’,5-二羟基二氢色原酮衍生物可以抑制细胞因子的释放，减少促炎介质的产生，以抑制炎症反应的发生发展。
因此，本发明的第三个目的是提供上述7-单取代-4’,5-二羟基二氢色原酮衍生物在制备抗炎药物中的应用。
本发明的第四个目的是提供一种抗炎药物，其包括上述7-单取代-4’,5-二羟基二氢色原酮衍生物作为活性成分。
优选，所述的抗炎药物是抗肺部炎症药物。
进一步优选，所述的抗炎药物是治疗慢性阻塞性肺疾病COPD的药物。
优选，所述的抗炎药物包括7-单取代-4’,5-二羟基二氢色原酮衍生物和医学上可接受的辅料。
本发明合成了7-单取代-4’,5-二羟基二氢色原酮衍生物，实验发现，其可以有效抑制肺部炎症反应。因此可以将其用于抑制肺部炎症反应，具有广阔的用途。
附图说明
图1是化合物的抗炎活性结果。
具体实施方式
以下实施例是对本发明的进一步说明，而不是对本发明的限制。
实施例1 5-羟基-2-(4-羟基苯基)-4-氧代苯并二氢吡喃-7-基-(叔丁氧羰基)苯丙氨酸(e1)的合成：
取BOC-苯丙氨酸(1mmol)进行缩合于25mL圆底烧瓶中，加入干燥DMF(6mL)溶解，搅拌下依次加入1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐(EDCI,1.2mmol)，4-二甲氨基吡啶(DMAP,2mmol)，再加入柚皮素(naringenin,1mmol)后，室温下搅拌5小时，根据点板情况停止反应。多次加入乙酸乙酯溶液，萃取后得到粗品，经过柱层析得到目标化合物e1。产率：45.8％。1H NMR(400MHz，MeOH-d4)δ7.51(dd,J＝20.2,6.2Hz,1H),7.45–7.18(m,3H),7.06(d,J＝8.5Hz,1H),5.94(dd,J＝13.6,2.2Hz,1H),5.55–5.38(m,1H),4.66–4.52(m,1H),3.30–3.18(m,1H),3.18–2.99(m,1H),2.88–2.69(m,1H),1.52–1.36(m,6H).13C NMR(100MHz，MeOH-d4)δ171.11,167.03,164.10,163.15,156.54,150.74,136.88,136.76,129.06,128.21,127.18,126.62,121.44,101.97,95.87,94.87,79.46,78.46,55.52,42.72,37.16,27.29.
实施例2 5-羟基-2-(4-羟基苯基)-4-氧代苯并二氢吡喃-7-基-(叔丁氧羰基)苯丙氨酰-苯丙氨酸酯(e2)的合成：
将实施例1的BOC-苯丙氨酸替换为BOC-苯丙氨酰-苯丙氨酸，按实施例1相同的方法制备化合物。产率：11.3％。HRMS-ESI calcd for C38H38N2O9[M-H]-665.2577，found665.2578
实施例3 5-羟基-2-(4-羟基苯基)-4-氧代苯并二氢吡喃-7-基-(叔丁氧羰基)色氨酸(e3)的合成：
将实施例1的BOC-苯丙氨酸替换为BOC-色氨酸，按实施例1相同的方法制备化合物。产率：18.3％.HRMS-ESI calcd for C31H30N2O8[M-H]-557.2002，found 557.1999.IR(neat,cm-1):3795，2089，1996，1929，1729，1467，1435，1390，1343，1323，1217，1109，915.659
实施例4 5-羟基-2-(4-羟基苯基)-4-氧代苯并二氢吡喃-7-基-3-(4-(苄氧基)苯基)-2-((叔丁氧羰基)氨基)丙酸酯(e4)的合成：
将实施例1的BOC-苯丙氨酸替换为BOC-酪氨酸，按实施例1相同的方法制备化合物。产率：43.6％.1H NMR(500MHz,MeOD)δ7.49(d,J＝8.2Hz,1H),7.43(d,J＝7.4Hz,1H),7.36(t,J＝7.5Hz,1H),7.29(dd,J＝15.3,8.0Hz,1H),7.21(d,J＝8.4Hz,1H),7.03(d,J＝8.3Hz,1H),6.96(d,J＝8.5Hz,1H),5.94(dd,J＝15.3,1.9Hz,1H),5.43(dd,J＝12.7,2.1Hz,1H),5.07(s,1H),4.54(t,J＝7.3Hz,1H),3.16(dd,J＝13.8,6.5Hz,1H),3.11–2.98(m,1H),2.76(dd,J＝17.1,2.8Hz,1H),1.44(s,4H).13C NMR(101MHz,MeOD)δ195.70,171.16,167.06,164.08,163.12,157.92,156.49,150.70,137.38,136.81,130.11,128.86,128.11,127.44,127.17,127.13,121.43,114.69,101.97,95.91,94.91,79.46,78.42,69.60,55.66,42.70,36.42,27.32.HRMS-ESI calcd for C13H25NO8[M-H]-624.2312，found624.2312
实施例5 5-羟基-2-(4-羟基苯基)-4-氧代苯并二氢吡喃-7-基(叔丁氧基羰基)-丙氨酸(e5)的合成：
将实施例1的BOC-苯丙氨酸替换为BOC-丙氨酸，按实施例1相同的方法制备化合物。产率：36.7％.1H NMR(400MHz,MeOD)δ7.65–7.46(m,1H),7.19(d,J＝8.0Hz,1H),5.95(d,J＝13.9Hz,1H),5.50(d,J＝11.5Hz,1H),4.37(dd,J＝14.0,6.9Hz,1H),3.12(dd,J＝17.0,12.8Hz,1H),2.81(d,J＝15.3Hz,1H),1.53(d,J＝7.3Hz,1H),1.53(d,J＝7.3Hz,1H),1.48(d,J＝4.9Hz,5H),1.48(d,J＝4.9Hz,5H),1.29(dd,J＝19.6,7.3Hz,1H),1.35–1.23(m，1H).13CNMR(100MHz，MeOH－d4)δ195.78,172.29,167.02,164.10,163.16,156.64,150.95,136.86,127.44,121.45,101.96,95.85,94.85,79.33,78.48,49.54,42.74,27.32,15.97.
实施例6 5-羟基-2-(4-羟基苯基)-4-氧代苯并二氢吡喃-7-基(叔丁氧羰基)缬氨酰-甘氨酸(e6)的合成：
将实施例1的BOC-苯丙氨酸替换为BOC-缬氨酰-甘氨酸，按实施例1相同的方法制备化合物。产率：34.6％。NMR(500MHz，MEOH-d4)δ12.00(s,1H),8.05(s,1H),7.43(d,J＝7.5Hz,2H),7.15(d,J＝8.1Hz,2H),6.01(d,J＝15.1Hz,2H),5.36(d,J＝12.4Hz,1H),5.12(d,J＝8.0Hz,1H),4.54(s,1H),3.07–2.88(m,1H),2.78(d,J＝17.0Hz,1H),2.15(s,1H),1.83(d,J＝5.3Hz,2H),1.70(d,J＝8.5Hz,1H),1.49(s,9H),1.03(d,J＝3.6Hz,6H).13CNMR(126MHz,MeOD)δ195.39,172.44,166.95,163.86,162.93,156.11,150.68,136.40,127.36,121.74,102.32,96.58,95.61,80.23,78.38,77.50,77.25,76.99,52.36,43.17,40.85,28.14,24.86,22.70,21.56.HRMS-ESI calcd for C27H32N2O9[M-H]-527.2108，found527.2105
实施例7 1-(叔丁基)2-(5-羟基-2-(4-羟基苯基)-4-氧代苯并二氢吡喃-7-基)-吡咯烷-1,2-二羧酸酯(e7)的合成：
将实施例1的BOC-苯丙氨酸替换为BOC-脯氨酸，按实施例1相同的方法制备化合物。产率：28.5％。NMR(400MHz，MEOH-d4)δ7.56(t,J＝9.1Hz,1H),7.20(s,1H),5.95(d,J＝13.3Hz,1H),5.48(d,J＝12.6Hz,1H),4.51(s,1H),3.51(dd,J＝16.9,8.7Hz,1H),3.19–3.02(m,1H),2.79(d,J＝17.1Hz,1H),2.55–2.32(m,1H),2.21(dd,J＝11.4,5.7Hz,1H),2.01(d,J＝9.6Hz,1H),1.49(d,J＝9.4Hz,5H).13C NMR(100MHz,MeOD)δ171.69,167.02,164.10,163.46,163.13,154.89,154.28,150.86,150.68,136.98,136.87,127.37,127.24,121.47,121.21,101.96,95.88,94.89,80.41,80.19,78.46,78.42,59.15,59.05,42.73,30.45,29.59,27.32,24.06,23.23.HRMS-ESI calcd for C25H27NO8[M-H]-468.1737，found468.1736。
实施例8：7-单取代-4’,5-二羟基二氢色原酮类化合物在抗炎活性方面的研究
对本发明的衍生物进行了肺炎细胞因子表达水平的抑制试验，试验方法采用常规的qPCR法。
一、细胞的培养
人源肺上皮细胞BEAS-2B采用加入10％(V/V)FBS、100U/mL青霉素及100μg/mL链霉素的DMEM高糖培养基(完全培养基)进行培养。培养条件为37℃、5％CO2，细胞长至80％-90％融合度时进行传代。
二、细胞给药与诱导细胞炎症
采用处于对数生长期的细胞进行实验，细胞以1*105个/孔接种于24孔板，37℃、5％CO2的环境中培养至生长到90％，待用。设置分组：空白刺激组(|)，LPS刺激组(+)，阳性对照组(柚皮素)和给药组(e1-7)。小心的去除培养基，阳性对照组和给药组分别加入含有100μM化合物的新鲜完全培养基，空白刺激组和LPS刺激组则加入等体积的DMSO。1小时后，除空白刺激组，均分别加入1μg/mL LPS 2小时以诱导细胞炎症。每个处理3个重复。
三、RNA的提取及qPCR的测定
1.将培养好的细胞完全弃去培养基后，每孔加入0.5mL RNA提取试剂盒中的RA2进行裂解(可在-80℃冻存一晚上，裂解效果更佳，也可在4℃裂解10min后收集)；
2.收集细胞裂解物按试剂盒说明书提取Total RNA，并用超微量紫外可见分光光度计测其浓度；
3.RT-PCR(每个体系20uL)，包括5x BUFFER 4μL，Total RNAXμL(1pg-1ug，大多数时候取200-400ng)，DEPC-H2O(16-X)μL置于8连管中后，标记序号，置于PCR仪中设置50℃15min，85℃5s，16℃∝的时长进行逆转录；
4.转录后的cDNA加80μL DEPC-H2O至100μL，离心混匀，-20℃备用；
5.按(SYBR 10μL+DEPC-H2O 10μL+引物0.5μL)乘以样品数，取18μL/孔至96孔板中，再加入2μL cDNA，构成20μL体系，1200rpm 1min离心混匀；
6.将样品板放入CFX Connect Real-Time System(实时荧光定量PCR仪)中进行检测，按照(95℃2min，95℃20s，57℃20s，72℃20s)共循环39次，95℃1min，55℃30s，95℃30s的程序进行检测，仪器共耗时2.5h；
7.2h后保存数据并分析，采用2-ΔΔCt法分析实验结果，计算公式如下：△Ct目的基因＝Ct目的基因-Ct内参基因，△△Ct目的基因＝△Ct实验组目的基因-△Ct对照组目的基因。2-ΔΔCt表示实验组相对于对照组目的基因的表达倍数。
扩增引物的设计：本发明针对的是IL-6基因，以GAPDH为内参基因。在NCBI里的基因库中搜索目的基因，查看GeneBank中的目的基因序列，根据检测要求进行引物参数的设计，如下表1所示。
表1
cDNA的合成：以总RNA为模板合成cDNA，采用5x HiScript II Q Select RTSuperMix，使用前将每种溶液涡旋振荡混匀，快速离心后收集残留在管壁的液体。在冰浴中完成反应体系的配制，在冰上解冻模板RNA后，按照表2所示配制反转录反应体系：
表2
在Veriti 96well Thermal Cycler PCR仪中进行去除基因组及反转录反应，反应程序为：50℃15min,85℃5s，反转录产物置于-20℃冰箱中保存备用。
Real-time qPCR：按照表3所示配制real-time qPCR反应体系，在本实验中使用的引物序列见表1，选择GAPDH基因作为内参，引物由生工生物工程(上海)股份有限公司合成。
表3
在CFX Connect Real-Time System实时荧光定量PCR仪中进行real-time qPCR反应，扩增程序为：95℃2min，然后进行40个循环：95℃20s,57℃20s，72℃20s。温度从55℃升至95℃，得到熔解曲线。结果由分析软件自动分析，生成扩增曲线并计算Ct值。采用2-ΔΔct法分析实验结果，计算公式如下：△Ct目的基因＝Ct目的基因-Ct内参基因，△△Ct目的基因＝△Ct实验组目的基因-△Ct对照组目的基因。2-ΔΔct表示实验组相对于对照组目的基因的表达倍数，以LPS刺激组为基准进行归一化处理。
试验结果详见表4：
测试结果显示，7-单取代-4’,5-二羟基二氢色原酮衍生物在所测试的人肺源上皮细胞株中能有效抑制IL-6的表达水平，尤其是化合物e2和e7，与阳性对照组的柚皮素相比较而言，表现出来更好的抗炎活性(图1)。以上实验结果表明，本发明的化合物具有良好的抗炎活性，可用于抗肺部炎症药物的研究。