专利名称：12位芳基取代的青蒿素衍生物、制备方法及其应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及有机化学中萜类化合物青蒿素衍生物，特别是关于一类12位芳基取代的青蒿素衍生物、制备方法及其应用。
青蒿素是具有抗疟特效的天然产物，为改善它的溶解度及生物利用度，大量的青蒿素衍生物已被合成和筛选。为寻找更稳定的半衰期更长的青蒿素衍生物，国外已报道12位烃基取代的青蒿素衍生物(M.Jung等，Synlett.,1990,743；M.Jung等，Bioorg.Med.Chem.Lett.,1991,741；R.H.Haynes等，Synlett.,1992,481)，它们由青蒿酸出发，经3-4步反应(包括光化学反应)制成，产率较低，这些化合物仍保持抗疟活性，有的还有抗HIV-1的作用。本发明人曾报道(CN 94113982.4,1994)以青蒿素为原料，经2-3步反应合成12位带有酚基，甲氧基的苯基取代的青蒿素衍生物，这些化合物不必用光化学反应，因此产率较高，而且发现它们的抗疟活性高于青蒿素。此后，H.Ziffer等(J.Med.Chem.,1995,38613),I.-P.Bégué等(Bioorg.Med,Chem Lett.,1996,6:2717),M.Jung等(Heterocycles 1997.45:1055和G.H.Posner等(Tefrahedron Lett.,1998,39:1533)也先后报道了从青蒿素出发合成的一些12位烷烃或芳烃取代的青蒿素衍生物，但它们的生物活性大都未曾报道。
本发明是在发明人以前工作的基础上，为继续开拓一类含有12位芳基取代的青蒿素衍生物潜在的生物活性，本发明目的是提供这类衍生物、制备方法及其应用。
本发明的12位芳基取代的青蒿素衍生物，可用下列通式表示
式中Ar为含有取代基的芳基，芳基包括苯基，苯氧基苯基，联苯基，萘基，菲基，芴基，蒽基等。
取代基可含有1-5个下列相同或不相同的基团，它们是OH、C1-C5的低级烷烃、OR,OCOR(R为C1-C5的低级烷烃)、OCH2C6H5、OCC6H5。
式中化合物包括它们的结构异构体和立体异构体。
本文结构中 Q代表
波纹线
代表α取代或β取代直线 (-) 代表β取代虚线 (---) 代表α取代本发明一类12位芳基取代的青蒿素衍生物(Ⅰ)的制备方法，是将二氢青蒿素(Ⅱ)或它的酰化衍生物(Ⅲ)[由(Ⅱ)与乙酸酐或三氟乙酸酐或三氯乙酸酐反应生成相应的乙酰基二氢青素素(Ⅲa)，三氟乙酰基二氢青蒿素(Ⅲb)，三氯乙酰基二氢青蒿素(Ⅲc)]与酚类(或酚类衍生物)在酸性催化剂作用下，于有机溶剂中反应生成。
制备方法可用下列反应式表示
(Ⅲa)R=CH3(Ⅲb)R=CF3(Ⅲc)R=CCl3
化合物(Ⅱ)或(Ⅲ)与酚类(或酚类衍生物)与酸性催化剂三者的摩尔比为1∶1～2∶0.01～2。所用酸性催化剂是三氟化硼乙醚络合物，三氟乙酸，对甲苯磺酸，三氟甲磺酸三甲基硅酸(TMSOTf)等。反应温度控制在-20℃至40℃。反应溶剂是卤代烷(如二氯甲烷、二氯乙烷和氯仿)、乙醚、乙腈、四氢呋喃、苯等。每0.1摩尔的青蒿素类化合物(Ⅱ或Ⅲ)用溶剂量200～3000ml。用薄层层析追踪反应进程，待反应基本完全，有机层用碳酸氢钠水溶液洗，水洗，盐水洗，无水硫酸镁干燥，浓缩后的残余物经硅胶柱层析纯化，即得所需产品(Ⅰ)。
本发明的12位芳基取代青蒿素衍生物经初步药理试验证明，有些衍生物具有高于青蒿素的抗疟作用，有的还有抗血吸虫作用，有的还具有昆虫拒食作用(详见实施例)。
该类化合物的抗疟作用是按国际通用的Peters 4天抑制试验法进行，用市售的抗疟药青蒿素，蒿甲醚作对照，实验结构表明有些化合物的抗疟效果不但超过青蒿素，甚至与蒿甲醚相仿。
在筛选抗血吸虫作用时，也用市售的血吸虫预防药蒿甲醚作对照，实验结果同样表明，它们的预防作用也与蒿甲醚相仿。
目前用来防治农业害虫的农药以有机磷、氨基甲酸酯、拟除虫菊酯等为主的杀虫剂，其作用方式大多是以触杀、胃毒作用为主，对环境易产生污染，有的对人畜毒性高，且已产生抗药性。拒食剂是一种新型特异性农药，在拒食剂存在下，害虫在宿主植物上宁愿饿死也不取食。目前印度生产的印楝素已有商品供应，本发明以此为对照品进行对菜青虫的拒食和杀灭作用的测试，实验结果表明有的化合物的活性超过青蒿素，而与印楝素接近，这是国际上首次证明青蒿素衍生物具有这样的生物活性。
由于该类化合物的取代基以碳-碳键与青蒿素母核相连，估计半衰期比蒿甲醚长，这样将有减少用量次数或疗程的潜在优点。而且此类化合物用我国富有的青蒿素作原料，先制成二氢青蒿素，再经1-2步温和反应即能制成，方法简便，成本较低，可用于抗疟，抗血吸虫病和防治农业害虫的新药的制备。
本发明通过以下的实施例作进一步阐述，但并不限制本发明的范围。
实施例1制备
将1mmol二氢青蒿素和1.5mmol 3,5-二甲氧基苯酚溶于20ml无水二氯乙烷中，在-10℃时滴入0.1mmol BF3·Et2O，搅拌1小时后，使反应混合物慢慢升至室温，用薄层层析跟踪。待反应结束，向反应液中加水，分出水层，有机层用5％NaHCO3溶液洗，水洗，再用盐水洗后，用无水硫酸镁干燥，减压蒸馏除去溶剂，残余物用硅胶柱层析，石油醚-乙酸乙酯(50∶1)混合溶剂作洗脱液分得反应产物(1)与(2)。
化合物(1)白色结晶，mp 141-143℃，产率36％，1HNMRδ 0.54(3H,d,J=7.3Hz),0.95(3H,d,J=5.2Hz),1.37(3H,s),3.36(1H,OH),3.69(3H,s),3.79(3H,s),5.03(1H,d,J=11.2Hz),5.36(1H,s),5.96(1H,s),6.01(1H,s)IR(KBr)3350,1600,1120,860,820cm-1元素分析C23H32O7计算值C 65.70 H 7.67实测值C 65.62 H 7.63化合物(2)白色结晶，mp150-152℃，产率40％，1HNMRδ 0.63(3H,d,J=7.0Hz),0.96(3H,d,J=5.9Hz),1.42(3H,s),3.70(3H,s),3.73(3H,s),5.08(1H,d,J=11.3Hz),5.39(1H,s),5.97(1H,d,J=1.7Hz),6.11(1H,d,J=1.7Hz),8.50(1H,s)。
元素分析C23H32O7计算值C 65.70 H 7.67实测值C 65.54 H 7.65化合物(2)可在酸催化下，转化为化合物(1)。
实施例2制备
将1mmol二氢青蒿素溶于20ml无水二氯甲烷，加入1.5mmol三乙胺，在-5℃时慢慢滴加新蒸的三氟乙酸酐1.5mmol,10分钟后，薄层层析检测，待二氢青蒿素反应完毕后，仍在-5℃加入含有1.2mmol 2,4-二甲氧基甲苯的二氯甲烷溶液20ml，搅拌2小时后，渐渐升至室温左右，用薄层层析跟踪，后处理同实施例1，分得产物(3)。
化合物(3)无定形固体，产率40％，1HNMRδ 0.53(3H,d,J=7.3Hz),0.94(3H,d,J=5.3Hz),1.36(3H,s),2.52(3H,s),3.73(3H,s),3.81(3H,s),5.04(1H,d,J=11.0Hz),5.25(1H,s),6.10(2H,m)元素分析C24H34O6计算值C 68.89 H 8.19实测值C 69.10 H 8.16实施例3制备
将1mmol三氯乙酰基二氢青蒿素(Ⅲc)与1.1molβ-萘酚溶在20ml二氯甲烷中，在-20℃时，滴加0.2mmol BF3·Et2，其余操作同实施例1，分得二个产物(4)与(5)。
化合物(4)白色结晶，mp 150-152℃，产率46％，1HNMRδ0.59(3H,d,J=7.13Hz),1.00(3H,d,J=5.97Hz),1.47(3H,s),5.53(1H,s),5.57(1H,d,J=11.35Hz),7.18(1H,d,J=9.0Hz),7.27(1H,d,J=7.40Hz),7.39(1H,t),7.73(3H,m),8.88(1H,s)元素分析C25H30O5计算值C 73.15 H 7.37实测值C 73.05 H 7.44化合物(5)白色结晶mp 130-132℃，产率20％1HNMRδ0.95(3H,d,J=5.66Hz),1.12(3H,d,J=7.24Hz),1.46(3H,s),5.53(1H,s),5.71(1H,d,J=3.25Hz),7.44(5H,m),7.80(1H,t),8.12(1H,t)元素分析C25H30O5计算值C 73.15 H 7.37实测值C 73.41 H 7.72化合物(5)可在酸催化下转化为化合物(4)。
实施例4 制备
将1mmol乙酰基二氢青蒿素(Ⅲa)与1.1mmolβ-甲氧基萘溶于10ml苯中，加入0.2mmol无水对甲苯磺酸，在室温下搅拌，反应结束后，后处理同实施例1，分得产物(6)。
化合物(6)白色结晶，mp 146-148℃，产率44％，1HNMRδ0.87(3H,d,J=6.93Hz),0.93(3H,d,J=5.87Hz),1.67(3H,s),3.92(3H,s),5.54(1H,s),5.93(1H,d,J=10.9Hz),7.22(1H,d,J=8.98Hz),7.29(1H,m),7.40(1H,t),7.74(2H,m),8.49(1H,d,J=8.69Hz)元素分析C26H32O5计算值C 73.56 H 7.60实测值C 73.24 H 7.45实施例5 制备
将1mmol乙酰基二氢青蒿素(Ⅲa)与1.2mmol均三苯甲醚溶于25ml无水四氢呋喃中，滴加0.1mmol BF3·Et2O，反应温度控制在0℃左右，待反应完毕，减压蒸去溶剂，加氯仿溶解残余物，5％NaHCO3水溶液洗，水洗，盐水洗，干燥，层析，步骤同实施例1、分得产物(7)。
化合物(7)无定形固体，产率48％，1HNMRδ 0.53(3H,d,J=7.27Hz),0.94(3H,d,J=5.29Hz),1.36(3H,s),3.73(3H,s),3.77(3H,s),3.84(3H,s),5.04(1H,d,J=10.97Hz),5.25(1H,s),6.06(1H,d,J=2.3Hz),6.15(1H,d,J=2.3Hz)元素分析C24H34O7计算值C 66.34 H 7.89实测值C 66.36 H 7.84实施例6 制备
将1mmol二氢青蒿素和1.5mmol 3,4,5-三甲氧基苯酚溶于15ml氯仿中，在-20℃时，滴入三氟甲磺酸三甲基硅酯0.05mmol，反应后处理同实施例1，分得产物(8)。
化合物(8)无定形固体，产率35％，1HNMRδ0.53(3H,d,J=7.2Hz),0.95(3H,d,J=5.3Hz),1.36(3H,s),3.36(1H,6s),3.73(3H,s),3.80(3H,s),3.84(3H,s),5.04(1H,d,J=11.0Hz),5.24(1H,s),6.00(1H,s)元素分析C24H34O8计算值C 63.98 H 7.61实测值C 63.77 H 7.56实施例7 制备
实施例1制备
将1mmol二氢青蒿素和1.5mmol 3,5-二甲氧基苯酚溶于20ml无水二氯乙烷中，在-10℃时滴入0.1mmol BF3·Et2O，搅拌1小时后，使反应混合物慢慢升至室温，用薄层层析跟踪。待反应结束，向反应液中加水，分出水层，有机层用5％NaHCO3溶液洗，水洗，再用盐水洗后，用无水硫酸镁干燥，减压蒸馏除去溶剂，残余物用硅胶柱层析，石油醚-乙酸乙酯(50∶1)混合溶剂作洗脱液分得反应产物(1)与(2)。
化合物(1)白色结晶，mp 141-143℃，产率36％，1HNMRδ 0.54(3H,d,J=7.3Hz),0.95(3H,d,J=5.2Hz),1.37(3H,s),3.36(1H,OH),3.69(3H,s),3.79(3H,s),5.03(1H,d,J=11.2Hz),5.36(1H,s),5.96(1H,s),6.01(1H,s)IR(KBr)3350,1600,1120,860,820cm-1元素分析C23H32O7计算值C 65.70 H 7.67实测值C 65.62 H 7.63化合物(2)白色结晶，mp150-152℃，产率40％，1HNMRδ 0.63(3H,d,J=7.0Hz),0.96(3H,d,J=5.9Hz),1.42(3H,s),3.70(3H,s),3.73(3H,s),5.08(1H,d,J=11.3Hz),5.39(1H,s),5.97(1H,d,J=1.7Hz),6.11(1H,d,J=1.7Hz),8.50(1H,s)。
元素分析C23H32O7计算值C 65.70 H 7.67实测值C 65.54 H 7.65化合物(2)可在酸催化下，转化为化合物(1)。
化合物(11)无定形固体，产率35％，1HNMRδ 0.58(3H,d,J=7.10Hz),0.01(3H,d,J=5.98Hz),1.47(3H,s),5.53(1H,s),5.59(1H,d,J=11.30Hz),7.18-8.63(8H,m)元素分析C29H32O5计算值C 75.63 H 7.00实测值C 75.45 H 6.83实施例10本发明衍生物抗鼠疟(伯氏疟原虫，P.berghei)作用的试验以上市的抗疟药青蒿素与蒿甲醚作对照品，受试化合物称量后，用2滴吐温-80助溶研磨，加入无菌豆油，配制成10mg/kg,5mg/kg,2.5mg/kg,1.25mg/kg，及0.625mg/kg，五个剂量组，每组10只小白鼠，采用peters氏4天抑制性治疗试验法，测定在血液中杀孢子的作用强度(参考<实用疟疾学>，上海寄生虫病研究所疟疾研究室编，人民卫生出版社，1978年P.232)，即在Do每只小鼠(昆明种，体重18-22g，雄性)腹腔接种1×107个被伯氏疟原虫感染的红细胞后1小时，分别灌胃给药0.2ml，在D1-D3各给药1次，在D4用挖眼球法，每组每只动物各取血20μl，混合后涂片，甲醇固定，吉氏染色镜检，计算各组原虫寄生率，用回归方程计算各化合物的ED50和ED90(抑制5％和90％疟原虫所需的剂量)，试验结果见表1。
表1受试化合物ED50(mg/kg)ED90(mg/kg)青蒿素 5.13 11.50蒿甲醚(Q-OCH3) 0.43 1.03化合物(1)0.94 3.99化合物(4)0.58 1.73化合物(7)0.40 0.95从以上试验结果表明，受试化合物的抗疟活性都超过青蒿素，化合物(4)与(7)与蒿甲醚接近或相当。
实施例11 本发明衍生物治疗早期日本血吸虫病的试验昆明种小鼠(体重18-22g)腹部感染日本血吸虫尾蚴100条左右，感染后7天，一次口服受试化合物(用1％西黄嗜胶配制成混悬液)，每化合物用5只鼠，服后3天解剖，根据虫体变化和残留虫数评价效果，见表2。
表2受试化合物剂量(mg/kg) 效果评价青蒿素 300 -蒿甲醚 300 +化合物(1)300 +化合物(7)300 +(-)无效，虫数大于20条(+)虫体缩小，虫数减少，每鼠只有1-2条虫以上试验结果证明，受试化合物治疗早期日本血吸虫的作用超过青蒿素，与已知血吸虫预防药蒿甲醚相当。
实施例12本发明衍生物对菜青虫的拒食与杀灭作用试验1、从田间采回菜青虫(Pieris rapae Linn)幼虫，在室内饲养1天以上，挑取健康的、大小一致的5龄初期幼虫，饥饿4小时后供试验用。
2、叶碟法拒食试验2-1．测试当天早晨，从未喷药的甘蓝菜地采集新鲜未受虫害菜叶，用直径2cm的打孔器将甘蓝叶打成园叶碟待用；2-2．将受试化合物用丙酮配成2000ug/ml溶液，对照样品采用3％印楝素乳油(印度Fortune生物技术有限公司生产)；2-3．将叶碟逐片在受试化合物溶液中浸1秒钟，取出晾干后放到垫有湿滤纸的直径9cm的培养皿内，每皿3片园叶碟，接一头试虫，每个样品用10头试虫；2-4．将培养皿置于温室(25±2℃,RH=70％)中，48小时后用LI-3000型面积电子自动测定仪调查菜青虫取食情况，并按以下公式计算拒食率
试验结果如表3所示。
3．取食青蒿素及其化合物后对生长发育的影响将甘兰叶片在配好的受试化合物溶液中浸5秒钟，然后将此叶片置于直径为20cm，高为10cm的养虫缸中，饲喂饥饿4小时的5龄初期菜青虫。每隔48小时更换新鲜甘蓝叶片继续饲喂试虫。试验的第10天调查试虫生长发育情况和死亡情况，根据Abbott公式计算校正死亡率，试验结果如表4所示。
表3 受试化合物对菜青虫的拒食率受试化合物 供试虫数(头) 平均取食量(cm2,48小时) 拒食率(％)丙酮10 9.303％印楝素乳油 10 2.1177.31青蒿素 10 6.4930.22化合物(1) 10 5.9536.02表4 受试化合物对菜青虫生长发育的影响受试 供试 幼虫 蛹 死 校正化合物 总虫数 亡 死亡率(头) 正常 死亡 正常或处于 畸形或 率 (％)正常化蛹状态化蛹不正常 (％)酮304 26 13.333％印楝素乳油 30 6 20 480.0076.92青蒿素 306 21330.0019.23化合物(1) 30 9 5 7 850.0042.31上述试验结果显示青蒿素与化合物1对菜青虫有一定的拒食作用，而且化合物1有较好的抑制菜青虫生长发育的作用
权利要求
1.一类12位芳基取代青蒿素衍生物，其特征在于该类青蒿素衍生物可用下列通式表示
式中Ar为含有取代基的芳基，芳基包括苯基，苯氧基苯基，联苯基，萘基，菲基，芴基，蒽基，取代基可含有1-5个下列相同的基团或不同的基团，它们是OH,C1-C5的低级烷烃，OR,OCOR(R为C1-C5的低级烷烃)，OCH2C6H5,OCC6H5
2.一类12位芳基取代为青蒿素衍生物的制备方法，其特征在于它们是由二氢青蒿素(或乙酰基二氢青蒿素或三氟乙酰基二氢青蒿素或三氯乙酰基二氢青蒿素)与酚类(或酚类衍生物)在酸性催化剂作用下，于有机溶剂中反应生成，二氢青蒿素类与酚类与酸性催化剂三者的摩尔比为1∶1-2∶0.01-2，反应温度为-20℃至40℃。
3.按权利要求2所述的制备方法，其特征在于所述酸性催化剂是三氟化硼-乙醚络合物，三氟乙酸，对甲苯磺酸，三氟甲磺酸三甲基硅酯。
4.按权利要求2所述的制备方法，其特征在于所述有机溶剂是卤代烷，乙醚，乙腈，四氢呋喃，苯。
5.按权利要求1所述的衍生物，其特征在于它可应用于制备抗疟，抗血吸虫病和防治农业害虫的药物。
全文摘要
一类12位芳基取代青蒿素衍生物,它们可由二氢青蒿素类化合物与酚类(或酚的衍生物)在酸性催化剂作用下反应生成。经初步药理筛选证明这类衍生物的抗疟,抗血吸虫病作用优于青蒿素,有的还具有昆虫拒食的生物活性,因此可应用于制备抗疟,抗血吸虫病及防治农业害虫的药物。
文档编号A01N43/02GK1231288SQ98110770
公开日1999年10月13日 申请日期1998年4月8日 优先权日1998年4月8日
发明者李英, 山峰, 肖树华, 徐汉虹 申请人:中国科学院上海药物研究所