本发明属于羧酸β-石竹烯醇酯的制备技术领域，具体涉及呋喃甲酸β-石竹烯-5-酯类化合物及其制备方法和应用。
背景技术：
癌症是现如今人类所面临的一个重大疾病。现如今的治疗手段多为手术治疗、放射治疗及化学药物治疗。但是在化学药物治疗中副作用一直困扰着人们，开发高效低毒的抗癌药是迫切需要的工作。从天然产物中开发抗癌药引起了人们的广泛关注，其中很多萜类化合物如紫杉醇(shu，x.，etal.colloidsandsurfacesb：biointerfaces，2019.182：p.110356.doi.org/10.1016/j.colsurfb.2019.110356)、灵芝酸(zhang，w.，etal.，.artifcellsnanomedbiotechnol，2019.47(1)：p.406-419.doi.org/10.1080/21691401.2018.1559177)、银杏内脂类等都具有较好的抗癌活性。
β-石竹烯作为萜类化合物的一种，其本身及其环氧化物具有较好的生物活性，能够与阿霉素组合用药来增强药效减少对正常细胞的毒性(giacomosd.，etal.anticancerreaserch.2017.37：1191-1196.doi：10.21873/anticanres.11433)，且对骨肉瘤细胞具有很好的抑制效果(pan，z.，etal.bangladeshjournalofpharmacology，2016，11(4)，817.doi.org/10.3329/bjp.vlli4.27517)。这就说明石竹烯及其衍生物具有一定的抗癌作用。
但是，目前对β-石竹烯衍生物的研究仍然没有太大的突破性的进展，这也就导致β-石竹烯衍生的生物活性方面的研究没有突出的报道。
技术实现要素：
本发明要解决的一个技术问题是提供一种呋喃甲酸β-石竹烯-5-酯类化合物，这是一类新的化合物，且对炎症及多种肿瘤细胞有抑制活性。本发明要解决的另一个技术问题是提供一种呋喃甲酸β-石竹烯-5-酯类化合物的制备方法，制备方法简单，产物得率高。本发明要解决的技术问题还有一个是提供一种呋喃甲酸β-石竹烯-5-酯类化合物的应用，该化合物对炎症及多种癌症细胞均有较好的抑制活性，为制备抗炎症药物和抗癌症药物的发展提供更多途径。
技术方案：为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
呋喃甲酸β-石竹烯-5-酯类化合物，结构式如式i所示：
其中，r基团为：
上述呋喃甲酸β-石竹烯-5-酯类化合物的制备方法，包括以下步骤：
(1)将呋喃甲酸和dcc溶解于ch2cl2中，0～5℃反应20～30min；所述dcc与呋喃甲酸的摩尔比为1∶1～1∶2，dcc的浓度为0.15～0.20mol/l；
(2)将dmap溶解于ch2cl2中得到dmap溶液，将dmap溶液和β-石竹烯醇加入步骤(1)的溶液中，25～35℃反应4～5h；所述dmap与β-石竹烯醇的摩尔比为1∶15～1∶20，dmap的浓度为0.02～0.08mol/l；所述呋喃甲酸与β-石竹烯醇的摩尔比为1～3∶1；
(3)反应结束后洗涤反应液，干燥，除溶剂，经硅胶柱洗脱，得到呋喃甲酸β-石竹烯-5-酯类化合物。
所述呋喃甲酸β-石竹烯-5-酯类化合物的制备方法，所述β-石竹烯醇的制备包括以下步骤：
(a)将儿萘酚硼烷溶解于四氢呋喃中得到儿萘酚硼烷溶液，然后加入β-石竹烯，70～90℃回流反应17～19h；所述儿萘酚硼烷与β-石竹烯的摩尔比为1～2∶1，儿萘酚硼烷溶液的浓度为1～2mol/l；
(b)反应结束后采用ch2c12稀释冷却，依次加入koh溶液和30％h2o2反应20～40min；所述koh与β-石竹烯的摩尔比为6.5～7.0∶1，所述koh溶液的浓度为3～4mol/l；所述koh溶液与30％h2o2的体积比为1∶1～1∶2；
(c)反应结束后用饱和nacl洗涤3次，干燥，除溶剂，得到暗黄色油状液体，利用100～200目硅胶柱洗脱，流动相石油醚∶乙酸乙酯＝1∶7，得到淡黄色油状液体β-石竹烯醇。
所述呋喃甲酸β-石竹烯-5-酯类化合物的制备方法，所述呋喃甲酸为呋喃-2-甲酸或呋喃-3-甲酸。
所述呋喃甲酸β-石竹烯-5-酯类化合物的制备方法，所述步骤(1)，0℃反应30min；步骤(2)。25℃反应5h。
所述呋喃甲酸β-石竹烯-5-酯类化合物的制备方法，所述呋喃甲酸与β-石竹烯醇的摩尔比为1∶1。
所述呋喃甲酸β-石竹烯-5-酯类化合物的制备方法，所述dcc与呋喃甲酸的摩尔比为1∶1，dcc的浓度为0.18mol/l，所述dmap与β-石竹烯醇的摩尔比为1∶18，dmap的浓度为0.05mol/l。。
上述呋喃甲酸β-石竹烯-5-酯类化合物在制备抗炎症药物中的应用。
上述呋喃甲酸β-石竹烯-5-酯类化合物在制备抗癌症药物中的应用。
所述呋喃甲酸β-石竹烯-5-酯类化合物在制备抗癌症药物中的应用，所述癌症为宫颈癌、肝癌、乳腺癌或肺癌。
有益效果：与现有的技术相比，本发明的优点包括：
(1)本发明呋喃甲酸β-石竹烯-5-酯类化合物的制备方法反应步骤简单，反应条件温和。
(2)本发明呋喃甲酸β-石竹烯-5-酯类化合物对产生炎症的raw264.7细胞no的抑制实验发现，抑制效果与dim相比具有1.1～1.4倍的提升，在制备抗炎症药物中有着很好的应用前景。
(3)本发明制备的呋喃甲酸β-石竹烯-5-酯类化合物对宫颈癌、肝癌、乳腺癌和肺癌细胞均有很好的抑制活性，在制备抗癌症药物中有着很好的应用前景。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。
实施例1
β-石竹烯醇c1(6，10，10-trimethyl-2-methylenebicyclo[7.2.0]undecan-5-ol)的合成方法：
向6.6ml的1m儿萘酚硼烷的四氢呋喃溶液，加入β-石竹烯4.4mmol，在80℃回流反应18h，用40mlch2cl2稀释冷却，依次加入20ml3m的koh和20ml30％h2o2反应30min，用饱和nacl洗涤3次，干燥，除溶剂，得到暗黄色油状液体，利用100-200目硅胶柱洗脱，流动相石油醚∶乙酸乙酯＝1∶7，得到淡黄色油状液体c1。反应过程如下：
c11hnmr(600m，dmso-d6)δ：4.83(d，2h，＝ch2，j＝6hz)，4.22(d，1h，-oh，j＝6hz)，3.32(s，1h，-ch)，2.46-2.42(m，1h，-ch)，2.22-2.12(m，2h，-ch2)，1.92-1.86(m，1h，-ch)，1.74-1.71(m，2h，-ch2)，1.70(t，1h，-ch，j＝6hz)，1.58-1.53(m，1h，-ch)，1.51-1.48(m，2h，-ch2)，1.44-1.39(m，2h，-ch2)，0.38(s，3h，-ch3)，0.97(s，3h，-ch3)，0.96-0.95(m，1h，-ch)，0.83(d，3h，-ch3，j＝6hz)；13cnmr(dmso-d6，150mhz)δppm：153.05，108.59，56.83，55.20，42.02，36.75，35.64，33.87，32.6，30.78，30.25，26.84，21.87；ir，υ(cm-1)：3372(-oh)，3076(c＝ch2)997(c-o)；elementalanal.calcdforc15h26o：c81.02；h11.79；o7.19；found：c81.14；h11.82；o7.21.hrms(esi+)：m/z[c15h26o+h]+223.2056测试值223.2064.
呋喃-2-甲酸β-石竹烯-5-酯c2(6，10，10-trimethyl-2-methylenebicyclo[7.2.0]undecan-5-ylfuran-2-carboxylate)的合成方法：
将呋喃-2-甲酸0.9mmol和dcc(二环己基碳二亚胺，0.9mmol)溶解于5ml的ch2cl2中，0℃反应30min。加入c10.9mmol和溶解于1mlch2cl2的4-二甲氨基吡啶(dmap，0.05mmol)，常温反应5h，洗涤，干燥，除溶剂；经硅胶柱洗脱，得到黄色油状液体c2140mg。
反应方程式如下：
c21hnmr(600m，cdcl3)δ：7.56(d，1h，-ch，j＝1.2hz)，7.13(d，1h，-ch，6hz，j＝2.4hz)，6.48-6.47(m，1h，-ch，)，5.00-4.90(m，2h，＝ch2)，2.47-2.42(m，1h，ch)，2.33-2.31(m，1h，ch)，2.16-2.12(m，2h，ch2)，2.06-2.04(m，1h，ch)，1.89-1.87(m，1h，ch)，1.78-1.77(m，1h，ch)，1.64(s，1h，ch)，1.63-1.60(m，1h，ch)，1.55-1.52(m，1h，ch)，1.42(d，1h，ch，j＝6hz)，1.28-1.25(m，2h，ch2)，1.02(s，3h，ch3)，0.98-0.94(m，3h，ch)，0.90(d，3h，ch3，j＝7.2hz)；13cnmr(cdcl3，150mhz)δppm：158.53，152.08，146.07，145.23，117.33，111.65，109.30，79.65，56.53，42.24，36.85，35.10，33.93，31.33，30.00，28.63，26.86，21.47；ir，υ(cm-1)：3372(-oh)，3076(c＝ch2)1100(c-o)；elementalanal.calcdforc15h26o：c81.02；h11.79；o7.19；found：c81.14；h11.82；o7.21.hrms(esi+)：m/z[c15h26o+na]+339.1931测试值339.1941.
实施例2
呋喃-3-甲酸β-石竹烯-5-酯c3(6，10，10-trimethyl-2-methylenebicyclo[7.2.0]undecan-5-ylfuran-3-carboxylate)的合成方法：
将呋喃-3-甲酸0.9mmol和dcc0.9mmol溶解于5ml的ch2cl2中，0℃反应30min；加入实施例1制备得到的c10.9mmol和溶解于1mlch2cl2的dmap0.05mmol，常温反应5h，洗涤，干燥，除溶剂；经硅胶柱洗脱，得到黄色油状液体c3145mg。反应方程式如下：
c31hnmr(600m，cdcl3)δ：8.00(d，1h，-ch，j＝6hz)，7.41(d，1h，-ch，j＝1.2hz)，6.75-6.73(m，1h，-ch)，4.97-4.90(m，2h，＝ch2)，2.52-2.42(m，1h，ch)，2.33-2.30(m，1h，ch)，2.13-2.10(m，1h，ch)，2.03-1.98(m，1h，ch)，1.86-1.83(m，1h，ch)，1.79-1.76(m，2h，ch2)，1.66-1.63(m，2h，ch2)，1.621.60(m，2h，ch2)，1.42(s，1h，ch)，1.26(d，1h，ch，j＝18hz)，1.02(s，3h，ch3)，0.99(s，3h，ch3)，0.96(d，1h，ch，j＝12hz)，0.90-0.88(m，3h，ch3)；13cnmr(cdcl3，150mhz)δppm：158.53，152.08，146.07，145.23，117.33，111.65，109.30，79.65，56.53，42.24，36.85，35.10，33.93，31.33，30.00，28.63，26.86，21.47；ir，υ(cm-1)：3372(-oh)，3076(c＝ch2)1010(c-o)；elementalanal.calcdforc15h26o：c81.02；h11.79；o7.19；found：c81.14；h11.82；o7.21.hrms(esi+)：m/z[c15h26o+na]+339.1931测试值339.1944.
实施例3
一、化合物c2、c3的no抑制率实验：
(1)取对数生长周期的小鼠巨噬细胞raw264.7，以每孔3～4万接种在96孔板中，在37℃，5％的co2培养箱中孵育24h；取出培养板，移除培养基，用pbs洗涤3～4次；
(2)设置对照组、lps+地塞米松(dim)阳性药物组及化合物c2、c3样品组；实验分组如下所示：
对照组：1、每孔加入50μl的2μg/ml的lps和50μl浓度分别为40、20、10、5、2.5μm的石竹烯c0；2、每孔加入50μl的2μg/ml的lps和50μl浓度分别为40、20、10、5、2.5μm的β-石竹烯醇c1；
lps+dim阳性药物组：每孔加入50μl的2μg/ml的lps和50μl浓度分别为40、20、10、5、2.5μm的dim；
化合物c2样品组：每孔加入50μl的2μg/ml的lps和50μl浓度为40、20、10、5、2.5μm的c2；
化合物c3样品组：每孔加入50μl的2μg/ml的lps和50μl浓度为40、20、10、5、2.5μm的c3；
依次加入以上实验组的液体，在培养箱中孵育24h；
(3)离心取细胞培养上清液于96孔的霉标板中，依次加入elisa试剂盒的a和b，体积比为1∶1；避光反应3min，用霉标仪测试在540nm处的吸光度；no抑制率计算公式如下式(1)所示：
化合物c2、c3的no抑制率实验结果如表1所示：通过c2、c3对产生炎症的raw264.7细胞no的抑制实验发现，虽然在引入杂环噻吩后对no的抑制效果不如β-石竹烯(c0)，但是与阳性对照dim相比仍然具有1.1～1.4倍的提升，且3号位的呋喃比二号位的呋喃具有一定的优势。这就为后期选择羧酸的位置能够更好的提高其no的抑制提供了思路。
表1化合物c2、c3的no抑制率(％)实验结果
二、化合物c2、c3细胞毒性实验：
(1)取对数生长周期的raw264.7，以每孔3-4万接种在96孔板中，在37℃，5％的co2培养箱中孵育24h后，移除培养基，用pbs洗涤3-4次；
(2)设置对照组、lps+地塞米松(dim)阳性药物组及化合物c2、c3样品组；实验分组如下所示：
对照组：1、每孔加入50μl的2μg/ml的lps和50μl浓度分别为40、20、10、5、2.5μm的石竹烯c0；2、每孔加入50μl的2μg/ml的lps和50μl浓度分别为40、20、10、5、2.5μm的β-石竹烯醇c1；
lps+dim阳性药物组：每孔加入50μl的2μg/ml的lps和50μl浓度分别为40、20、10、5、2.5μm的dim；
化合物c2样品组：每孔加入50μl的2μg/ml的lps和50μl浓度为40、20、10、5、2.5μm的c2；
化合物c3样品组：每孔加入50μl的2μg/ml的lps和50μl浓度为40、20、10、5、2.5μm的c3；
在培养箱中孵育24h，移除上清液，加入1mg/ml的mtt染料，共孵育4h；
(3)孵育结束后移除培养液，加入200μldmso，37℃震板10min，用霉标仪检测595处的吸光度按照式(2)公式计算细胞存活率：
化合物c2、c3细胞存活率实验结果如表2所示：通过对raw264.7细胞株的细胞毒性的测试发现，虽然引入噻吩后化合物对no的抑制效果没有提高但是在对raw264.7细胞的毒性上发现其细胞的毒性在低浓度下具有明显的降低，c2降低的最为明显。这就说明通过引入呋喃环能够在一定浓度下的降低化合物对raw264.7细胞株的毒性。
表2化合物c2、c3细胞存活率(％)实验结果
三、mtt法测试化合物c2、c3抗癌活性：
(1)取对数生长周期的hela(宫颈癌细胞)、hepg2(肝癌细胞)、mcf-7(乳腺癌细胞)、a549(肺癌细胞)和huvec(人脐静脉血管内皮细胞)，以每孔1～2万接种在96孔板中，在37℃，5％的co2的培养箱中孵育24h；
(2)移除培养基，加入稀释好的对照组和实验组样品，孵育48h，移除培养基加入1mg/ml的mtt，孵育4h；其中，对照组采用dox(多西环素)，对照组和实验组样品的浓度为100，10，1，0.1，0.01μm；
(3)孵育结束后移除培养基，加入200μldmso，37℃震板10min，用霉标仪检测595处的吸光度按照式(3)公式计算细胞抑制率：
化合物c2、c3的抗肿瘤活性结果如表3所示：通过对c2、c3的抗肿瘤活性的研究发现，c2、c3都具有抗肿瘤活性且对mcf-7细胞具有特征性的抑制效果。其中c3较c0阳性对照dox都具有较好的抗癌活性且具有较好的安全系数。能够作为潜在抗肿瘤药物使用。
表3化合物对癌细胞的半抑制浓度ic50μm