本发明属曲酸类药物化学领域，具体涉及一种含愈创兰烃薁结构的曲酸衍生物、合成及其应用。
背景技术：
曲酸(kojicacid，5-羟基-2-(羟甲基)-4-氢-吡喃-4-酮，结构如下)，是大量天然产物及类似物的重要构建部分。价格低廉，来源广泛，具有抑菌性、清除自由基、抗氧化性、酪氨酸酶抑制性能，是一类具有多种生物活性的物质((a)p.a.wender，f.e.mcdonald.j.am.chem.soc.1990，112,4956；(b)p.a.wender，j.l.mascarenas.j.org.chem.1991，56,6267；(c)j.y.wang，q.zhang，h.zhang，org.biomol.chem.2012,10,2950)。由于有效抑制酪氨酸酶的合成，从而可以抑制皮肤黑色素的形成，应用于美白化妆品中；保鲜、防腐、抗氧化作用，用作食品添加剂；可消除人体内在自由基，增强白细胞动力等作用，用于医药领域。
曲酸对热、光的稳定性交差，长期放置容易变色，皮肤吸收性不佳等因素限制了曲酸产品的实际应用。通过对曲酸结构的修饰，不仅可以提高产品的热稳定性，储藏稳定性，而且还可以提高曲酸的酪氨酸酶抑制能力，得到结构性能稳定的曲酸衍生物，还可以进一步扩大其在相关领域的应用((a)s.emamis,e.ghafourie,m.a.faramarzi,eur.j.med.chem.2013,68(c),185；(b)m.d.aytemir,b.ozcelik,eur.j.med.chem.2010,45(9),4089；(c)h.s.rho,c.s.lee,s.m.ahn,bkoreanchem.soc.2011,32(12),4411.).
愈创兰烃薁(1,4-二甲基-7-异丙基薁，guaiazulene)是洋菊花的有效成分，具有很强的抗胃蛋白酶、抗炎、抗过敏、抗氧化及抗病毒等作用((a)jung,f.pharmazie,1951,6,192；(b)kouichi,n.；tomio,n.；hiroyuki,y.；shogo,i.；yoshiaki,k.eur.j.pharm.biopharm.2003,56,347；(c)kourounakis,a.p.；rekka,e.a.；kourounakis,p.n.j.pharm.pharmacol.1997,49,938；(d)flori,j.；teti,g.；gotti,r.；mazzotti,g.；falconi,m.toxicol.invitro.2011,25,64.)。它的许多衍生物都表现出良好的生物活性((a)kurokawa,s.chem.lett.1981,1569；(b)kurokawa,s.bull.chem.soc.jpn.1983,56,2311；(c)franchi,e.；ingrosso,g.；marchetti,f.；pinzino,c.tetrahedron,2003,59,5003.)。
在药物合成、医药等领域，目前迫切需要开发新的具有特异性的生物活性分子。通过对曲酸类化合物分子的结构修饰，可以成为获得生物活性化合物的一条重要途径，具有广阔的应用前景。
技术实现要素：
本发明旨在克服现有技术的不足之处而提供一种酪氨酸酶抑制活性强的含愈创兰烃薁结构的曲酸衍生物。
本发明另一目的在于提供一种操作方便，原料易得，产率高，选择性好的含愈创兰烃薁结构的曲酸衍生物的制备方法。
本发明还提供一种含愈创兰烃薁结构的曲酸衍生物在果蔬的抗酶促褐变、化妆品及制备用于预防和治疗黑色素过多导致的需要抑制酪氨酸酶活性病症药物中的应用。
为解决上述技术问题，本发明是这样实现的：
一种含愈创兰烃薁结构的曲酸衍生物，具有如下结构通式：
其中，r为h、烷基、烷氧基、羟基、氨基、卤素、硝基、氰基、羧酸及其酯中的一种。
上述含愈创兰烃薁结构的曲酸衍生物的制备方法，可按如下步骤实施：
(1)在醋酸铵的催化下，以水为反应介质，通过愈创兰烃薁与3-芳基曲酸甲醇进行烷基化反应；
(2)反应完毕后，通过直接过滤得到粗产物。
(3)得到的粗产物通过重结晶纯化，得到所述化合物。
作为一种优选方案，本发明所述烷基化反应时间为1～20小时；所述愈创兰烃薁与3-芳基曲酸甲醇的摩尔比为1:1～2。
进一步地，本发明以摩尔质量计，所述醋酸铵的用量为愈创兰烃薁的5～50％。
进一步地，本发明所述3-芳基曲酸甲醇的结构通式如下：
其中，r为h、烷基、烷氧基、羟基、氨基、卤素、硝基、氰基、羧酸及其酯中的一种。
该类化合物可按照文献(d.k.sharma,j.pandey,a.k.tamrakar,d.mukherjee,eur.j.med.chem.2014,85727.)方法，以曲酸为原料，通过与芳香醛的烷基化反应制得：
上述含愈创兰烃薁结构的曲酸衍生物在果蔬的抗酶促褐变、化妆品及制备用于预防和治疗黑色素过多导致的需要抑制酪氨酸酶活性病症药物中的应用。
本发明合成原理为：
本发明的含愈创兰烃薁结构的曲酸新化合物，经酪氨酸酶抑制活性的测定表明，其对酪氨酸酶具有较强的抑制作用，具有较强的开发应用前景，可望能进一步发展成为新的美白化妆品增效剂、用于治疗色素沉着皮肤病的药物、及食品保鲜剂等。
本发明将以下面实施例作进一步说明，但本发明的内容并不受此实施例的限制。
具体实施例
实施例1
2-(3，8-二甲基-6-异丙基薁-1-基)苯基甲基-3-羟基-6-羟甲基-4h-吡喃-4酮(a1)的合成
将醋酸铵(15mg,0.2mmol)加入到愈创兰烃薁(200mg,1.0mmol)和3-苯基曲酸甲醇(300mg,1.2mmol)的水(30ml)中，加热回流7小时(用硅胶层析板(tlc)监控反应)。反应完毕后，将反应混合物冷却，过滤、水洗涤、干燥，得到粗产物。乙醇重结晶，收率78％.
结构分析如下：
1hnmr(400mhz,cdcl3)δ:1.46(d,j＝6.6hz,6h),2.62(s,3h),3.05(s,3h),3.20～3.25(m,1h),4.20(s,2h),5.68(s,1h),6.36(s,1h),7.10-7.19(m,5h),7.28-7.30(m2h),7.78(s,1h),8.26(s,1h).
ir(kbr)ν:3412(oh),1641(c＝o)cm-1.
ms(esi)m/z:429[m+h]+.
元素分析(c28h28o4):实测值(理论值)，c78.56(78.48),h6.67(6.59).
实施例2
2-(3，8-二甲基-6-异丙基薁-1-基)(4-甲基苯基)甲基-3-羟基-6-羟甲基-4h-吡喃-4酮(a2)的合成
将醋酸铵(23mg,0.3mmol)加入到愈创兰烃薁(200mg,1.0mmol)和3-(4-甲基苯基)甲基曲酸甲醇(312mg,1.0mmol)的水(30ml)中，加热回流7小时(用硅胶层析板(tlc)监控反应)。反应完毕后，将反应混合物冷却，过滤、水洗涤、干燥，得到粗产物。乙醇重结晶，收率80％.
结构分析如下：
1hnmr(400mhz,cdcl3)δ:1.32(d,j＝6.6hz,6h),2.41(s,3h),2.60(s,3h),3.05(s,3h),3.21～3.27(m,1h),4.20(s,2h),5.68(s,1h),6.36(s,1h),7.19(d,j＝8.0hz,2h),7.23-7.27(m2h),7.32(d,j＝8.0hz,2h),7.79(s,1h),8.34(s,1h).
ir(kbr)ν:3419(oh),1637(c＝o)cm-1.
ms(esi)m/z:443[m+h]+.
元素分析(c29h30o4):实测值(理论值)，c78.85(78.71),h6.88(6.83).
实施例3
2-(3，8-二甲基-6-异丙基薁-1-基)(3-甲氧基苯基)甲基-3-羟基-6-羟甲基-4h-吡喃-4酮(a3)的合成
将醋酸铵(15mg,0.2mmol)加入到愈创兰烃薁(200mg,1.0mmol)和3-(3-甲氧基苯基)甲基曲酸甲醇(360mg,1.3mmol)的水(35ml)中，加热回流8小时(用硅胶层析板(tlc)监控反应)。反应完毕后，将反应混合物冷却，过滤、水洗涤、干燥，得到粗产物。乙醇重结晶，收率81％.
结构分析如下：
1hnmr(400mhz,cdcl3)δ:1.31(d,j＝6.6hz,6h),2.64(s,3h),3.07(s,3h),3.21～3.25(m,1h),3.82(s,3h),4.23(s,2h),5.65(s,1h),6.33(s,1h),7.13(s,1h),7.18-7.20(m,3h),7.25-7.27(m2h),7.85(s,1h),8.42(s,1h).
ir(kbr)ν:3427(oh),1635(c＝o)cm-1.
ms(esi)m/z:459[m+h]+.
元素分析(c29h30o5):实测值(理论值)，c76.09(75.96),h6.63(6.59).
实施例4
2-(3，8-二甲基-6-异丙基薁-1-基)(4-甲氧基苯基)甲基-3-羟基-6-羟甲基-4h-吡喃-4酮(a4)的合成
将醋酸铵(23mg,0.3mmol)加入到愈创兰烃薁(200mg,1.0mmol)和3-(4-甲氧基苯基)甲基曲酸甲醇(334mg,1.2mmol)的水(30ml)中，加热回流7小时(用硅胶层析板(tlc)监控反应)。反应完毕后，将反应混合物冷却，过滤、水洗涤、干燥，得到粗产物。乙醇重结晶，收率84％.
结构分析如下：
1hnmr(400mhz,cdcl3)δ:1.36(d,j＝6.6hz,6h),2.60(s,3h),3.07(s,3h),3.20～3.25(m,1h),3.87(s,3h),4.23(s,2h),5.64(s,1h),6.30(s,1h),7.11(d,j＝8.0hz,2h),7.23(d,j＝8.0hz,2h),7.24-7.26(m2h),7.82(s,1h),8.38(s,1h).
ir(kbr)ν:3423(oh),1639(c＝o)cm-1.
ms(esi)m/z:459[m+h]+.
元素分析(c29h30o5):实测值(理论值)，c76.07(75.96),h6.64(6.59).
实施例5
2-(3，8-二甲基-6-异丙基薁-1-基)(4-羟基苯基)甲基-3-羟基-6-羟甲基-4h-吡喃-4酮(a5)的合成
将醋酸铵(23mg,0.3mmol)加入到愈创兰烃薁(200mg,1.0mmol)和3-(4-羟基苯基)甲基曲酸甲醇(320mg,1.2mmol)的水(25ml)中，加热回流5小时(用硅胶层析板(tlc)监控反应)。反应完毕后，将反应混合物冷却，过滤、水洗涤、干燥，得到粗产物。乙醇重结晶，收率86％.
结构分析如下：
1hnmr(400mhz,cdcl3)δ:1.30(d,j＝6.6hz,6h),2.60(s,3h),3.09(s,3h),3.21～3.25(m,1h),4.25(s,2h),5.66(s,1h),6.32(s,1h),7.13(d,j＝8.4hz,2h),7.18(d,j＝8.4hz,2h),7.22-7.26(m2h),7.85(s,1h),8.34(s,1h).
ir(kbr)ν:3434(oh),34224(oh),1638(c＝o)cm-1.
ms(esi)m/z:445[m+h]+.
元素分析(c28h28o5):实测值(理论值)，c76.07(76.65),h6.43(6.35).
实施例6
2-(3，8-二甲基-6-异丙基薁-1-基)(4-氯苯基)甲基-3-羟基-6-羟甲基-4h-吡喃-4酮(a6)的合成
将醋酸铵(23mg,0.3mmol)加入到愈创兰烃薁(200mg,1.0mmol)和3-(4-氯苯基)甲基曲酸甲醇(368mg,1.0mmol)的水(25ml)中，加热回流10小时(用硅胶层析板(tlc)监控反应)。反应完毕后，将反应混合物冷却，过滤、水洗涤、干燥，得到粗产物。乙醇重结晶，收率78％.
结构分析如下：
1hnmr(400mhz,cdcl3)δ:1.37(d,j＝6.6hz,6h),2.65(s,3h),3.12(s,3h),3.21～3.25(m,1h),4.26(s,2h),5.63(s,1h),6.35(s,1h),7.19(d,j＝8.4hz,2h),7.23-7.26(m2h),7.38(d,j＝8.4hz,2h),7.82(s,1h),8.34(s,1h).
ir(kbr)ν:3438(oh),1642(c＝o)cm-1.
ms(esi)m/z:463[m+h]+.
元素分析(c28h27clo4):实测值(理论值)，c72.74(72.64),h5.91(5.88).
实施例7
2-(3，8-二甲基-6-异丙基薁-1-基)(4-溴苯基)甲基-3-羟基-6-羟甲基-4h-吡喃-4酮(a7)的合成
将醋酸铵(23mg,0.3mmol)加入到愈创兰烃薁(200mg,1.0mmol)和3-(4-溴苯基)甲基曲酸甲醇(455mg,1.4mmol)的水(35ml)中，加热回流10小时(用硅胶层析板(tlc)监控反应)。反应完毕后，将反应混合物冷却，过滤、水洗涤、干燥，得到粗产物。乙醇重结晶，收率76％.
结构分析如下：
1hnmr(400mhz,cdcl3)δ:1.39(d,j＝6.6hz,6h),2.64(s,3h),3.15(s,3h),3.20～3.24(m,1h),4.23(s,2h),5.63(s,1h),6.37(s,1h),7.20(d,j＝8.4hz,2h),7.24-7.26(m2h),7.42(d,j＝8.4hz,2h),7.85(s,1h),8.39(s,1h).
ir(kbr)ν:3431(oh),1652(c＝o)cm-1.
ms(esi)m/z:508[m+h]+.
元素分析(c28h27bro4):实测值(理论值)，c66.35(66.28),h5.40(5.36).
实施例8
2-(3，8-二甲基-6-异丙基薁-1-基)(4-硝基苯基)甲基-3-羟基-6-羟甲基-4h-吡喃-4酮(a8)的合成
将醋酸铵(30mg,0.4mmol)加入到愈创兰烃薁(200mg,1.0mmol)和3-(4-硝基苯基)甲基曲酸甲醇(440mg,1.5mmol)的水(20ml)中，加热回流12小时(用硅胶层析板(tlc)监控反应)。反应完毕后，将反应混合物冷却，过滤、水洗涤、干燥，得到粗产物。乙醇重结晶，收率63％.
结构分析如下：
1hnmr(400mhz,cdcl3)δ:1.42(d,j＝6.6hz,6h),2.61(s,3h),3.19(s,3h),3.22～3.25(m,1h),4.21(s,2h),5.60(s,1h),6.34(s,1h),7.21-7.26(m2h),7.29(d,j＝8.8hz,2h),7.82(s,1h),8.34(s,1h).8.82(d,j＝8.8hz,2h).
ir(kbr)ν:3425(oh),1658(c＝o)cm-1.
ms(esi)m/z:508[m+h]+.
元素分析(c28h27no6):实测值(理论值)，c71.14(71.06),h5.80(5.75),n3.02(2.96).
酪氨酸酶抑制活性的测定
试验样品：实施例1-8制得的化合物a1-a8.
酪氨酸酶购自sigma公司。
对照品：曲酸购自aladdin公司。
试验方法：
将所合成化合物(a1-a8)用dmso溶解，分别配成50、10、5、2.5、0.5μg/ml。对照品曲酸配成50、25、10、5、2.5μg/ml浓度的溶液。取五种浓度的溶液各300μl，用700μlph6.8的磷酸盐缓冲溶液配成1ml，加进0.1mg/ml的酪氨酸1ml，然后加入由ph值6.8的磷酸盐缓冲溶液配成的1ml酪氨酸酶(400u/ml)，在37℃下孵育20min，于492nm处测定吸光值。
根据在492nm下的吸光度计算化合物(a1-a8)对酪氨酸酶的抑制率(％)，并将酶活性抑制率(％)达到50％时抑制剂的浓度测定为ic50值。抑制率(％)可以根据下式进行计算：
抑制率(％)＝[(a-b)-(c-d)]/(a-b)×100
上式中，a表示温孵后空白孔在492nm下的吸光度，
b表示温孵前空白孔在492nm下的吸光度，
c表示温孵后样品孔在492nm下的吸光度，
d表示温孵前样品孔在492nm下的吸光度。
结果见表-1
表-1化合物a1-a8及曲酸的酪氨酸酶抑制活性
以上测试结果表明，所合成的含愈创兰烃薁结构的曲酸衍生物，具有显著的抑制酪氨酸酶的作用。其中化合物a2-a5(ic50＝32.1～46.3)，其抑制活性强于商业应用的曲酸(ic50＝65.3)，因而具有较强的开发应用前景，可望能进一步发展成为新的美白化妆品增效剂、用于治疗色素沉着皮肤病的药物、及食品保鲜剂等。
以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案。本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果。只要满足使用需要，都在发明的保护范围内。