一种肉桂酸衍生物及其制备方法与应用

本发明属于医药，更具体地，涉及一种肉桂酸衍生物及其制备方法与应用。

背景技术：

1、肉桂为我国传统中药材，在历代本草中皆列为上品，据《中国药典》2015年版、《国家中成药标准汇编》和《卫生部药品标准》等资料，在中国以肉桂入药的成药品种达565种。肉桂酸(cinnamic acid)是肉桂的主要有效单体成分之一，已被证明具有多种生理活性，包括抗氧化，抗癌，抗炎，杀菌，抗过敏和抗血栓形成等，对急性肝损伤的作用也有少量报道。肉桂酸在精细有机合成中也是非常重要的中间体，其衍生物在食品、医药、日化等方面有着广泛的应用，可用于合成治疗冠心病、骨骼松弛剂、局部麻醉剂、杀菌剂、止血药等重要药物。另外，许多肉桂酸衍生物，特别是那些含有酚羟基的化合物是公认的抗氧化剂，有很强的自由基清除能力。muhammad等人报道肉桂酸衍生物2,4-二羟基5-甲氧基肉桂酸在2-50μg/ml浓度范围内对dpph自由基的清除作用与抗氧化剂α-生育酚和维生素c接近；在抗糖基化实验中，该化合物表现出与标准药物芦丁相似的中等活性。基于抗氧化潜能，肉桂酸衍生物，如甲氧基肉桂酸乙己酯(桂皮酸酯)、对甲氧基肉桂酸异戊酯(氨氧酸酯)、奥克林和桂皮酸酯等在化妆品中也应用广泛。此外，一些肉桂酸的天然和合成衍生物还具有皮肤美白和抗衰老的特性，特别是4-羟基肉桂酸，目前被列为治疗色素沉着的候选新药。肉桂酸及其衍生物在预防和治疗糖尿病及其并发症方面也被广泛报道，其机制包括刺激胰岛素分泌、改善胰腺β细胞功能、抑制肝脏糖异生等。根据最新的综述，目前已报道的肉桂酸衍生物中，有多个在体外研究中展现了强于阳性对照或临床治疗药物的疗效，包括抗肿瘤、抗结核(肉桂酸本身也曾被用于肺结核治疗)、抗金黄色葡萄球菌、抗疟疾、对人乙酰胆碱酯酶(hache)、丁酰胆碱酯酶(hbuche)的双重抑制作用(潜在的阿尔茨海默病治疗作用)等。此外，毒理学研究也证实了这些衍生物的安全性，有进一步开发的潜力。

2、另一方面，对乙酰氨基酚(apap)是一种有效的解热镇痛药，但apap过量是最主要的药物中毒和急性肝衰竭的诱因。apap过量会大量消耗谷胱甘肽(gsh)，导致中间代谢物n-乙酰基-对苯醌亚胺(napqi)的过量积累。napqi与细胞蛋白，尤其是线粒体蛋白中的巯基共价结合，导致肝细胞损伤和肝坏死。奥沙利铂(oxa)为第3代铂类抗癌药。肝损伤是oxa常见且较严重的不良反应，主要临床表现为脾肿大、血小板减少、肝功能异常和门静脉高压等。其发生机制与oxa诱导肝脏dna损伤修复通路激活和氧化应激等反应，造成肝窦内皮细胞损伤，进而导致肝窦内血小板聚集和血管阻塞等密切相关。

技术实现思路

1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明的目的在于提供一种肉桂酸衍生物及其制备方法与应用，其中通过对肉桂酸衍生物的化学结构及它们的制备方法进行改进，设计得到的全新的肉桂酸衍生物，可用于制备药物，例如，通过抑制mapk信号通路发挥治疗作用、通过抑制铁死亡发挥治疗作用、通过激活udp-葡萄糖醛酸基转移酶发挥解毒作用，尤其可用于治疗肝损伤。

2、为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种肉桂酸衍生物，其特征在于，其结构式如式1a或式1b所示：

3、

4、且排除式18：

5、

6、对于式1a或式1b：

7、取代基r为0个至5个；当取代基r为1个至5个时，取代位点对应为苯环2号位、3号位、4号位、5号位、6号位中的任意1者至全部5者；不同取代位点上的r独立的选自：氟、氯、溴、碘、三氟甲基、氧三氟甲基、2,3-苯基、甲基、甲氧基、酯基、羧基、羟基、烯丙氧基；

8、虚实线代表碳碳单键或者碳碳双键。

9、作为本发明的进一步优选，所述肉桂酸衍生物的结构式具体为式5至

10、式17、式19至式30中的任意一者：

11、

12、按照本发明的另一方面，本发明提供了上述肉桂酸衍生物的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：

13、(1)将如式3a所示的肉桂酸作为反应底物，和草酰氯在催化量的dmf的作用下发生取代反应，得到如式4a所示的肉桂酰氯；

14、

15、式3a中，取代基r1为0个至5个；当取代基r1为1个至5个时，取代位点对应为苯环2号位、3号位、4号位、5号位、6号位中的任意1者至全部5者；不同取代位点上的r1独立的选自：氟、氯、溴、碘、三氟甲基、氧三氟甲基、2,3-苯基、甲基、甲氧基、酯基；

16、虚实线代表碳碳单键或者碳碳双键；

17、(2)将步骤(1)得到的所述如式4a所示的肉桂酰氯与化合物kd发生取代反应，生成相应的肉桂酸衍生物，该肉桂酸衍生物的结构式满足式1a；或者，将步骤(1)得到的所述如式4a所示的肉桂酰氯与化合物mdg发生取代反应，生成相应的肉桂酸衍生物，该肉桂酸衍生物的结构式满足

18、式1b；

19、

20、按照本发明的又一方面，本发明提供了上述肉桂酸衍生物的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：

21、s1：将如式cinnamic acids所示的肉桂酸在碱性条件下，和烯丙基溴发生取代反应，生成如式2所示的肉桂酸酯；然后，将如式2所示的肉桂酸酯在碱性条件下水解，接着酸化得到如式3b所示的肉桂酸；

22、

23、式cinnamic acids中，羟基取代基为1个至5个，取代位点对应为苯环2号位、3号位、4号位、5号位、6号位中的任意1者至全部5者；取代基r2为0个至4个，并且羟基取代基和取代基r2的数量之和不超过5个；当取代基r2为非0个时，取代基r2的取代位点对应为苯环2号位、3号位、4号位、5号位、6号位中除羟基取代位点外的任意1者或若干；并且，不同取代位点上的r2独立的选自：氟、氯、溴、碘、三氟甲基、氧三氟甲基、2,3-苯基、甲基、甲氧基、酯基；

24、虚实线代表碳碳单键或者碳碳双键；

25、s2：将步骤s1得到的如式3b所示的肉桂酸作为反应底物，和草酰氯在催化量的dmf的作用下发生取代反应，得到如式4b所示的肉桂酰氯；

26、

27、s3：将步骤s2得到的如式4b所示的肉桂酰氯与化合物kd发生取代反应，生成相应的肉桂酸衍生物，该肉桂酸衍生物的结构式满足式1a；或者，将步骤s2得到的如式4b所示的肉桂酰氯与化合物mdg发生取代反应，生成相应的肉桂酸衍生物，该肉桂酸衍生物的结构式满足式1b；

28、

29、按照本发明的再一方面，本发明提供了上述肉桂酸衍生物在制备治疗肝损伤药物中的应用。

30、作为本发明的进一步优选，所述治疗肝损伤药物为治疗急性肝损伤的药物。

31、按照本发明的最后一方面，本发明还提供了包括式18在内的一种肉桂酸衍生物的多种应用，该肉桂酸衍生物的结构式如式1a或式1b所示：

32、

33、对于式1a或式1b：

34、取代基r为0个至5个；当取代基r为1个至5个时，取代位点对应为苯环2号位、3号位、4号位、5号位、6号位中的任意1者至全部5者；不同取代位点上的r独立的选自：氟、氯、溴、碘、三氟甲基、氧三氟甲基、2,3-苯基、甲基、甲氧基、酯基、羧基、羟基、烯丙氧基；

35、虚实线代表碳碳单键或者碳碳双键；

36、其中：

37、第一方面的应用是该肉桂酸衍生物在制备通过抑制mapk信号通路从而发挥治疗作用的药物中的应用；

38、第二方面的应用是该肉桂酸衍生物在制备通过抑制铁死亡从而发挥治疗作用的药物中的应用；

39、第三方面的应用是该肉桂酸衍生物在制备通过激活udp-葡萄糖醛酸基转移酶从而发挥治疗作用的药物中的应用。

40、通过本发明所构思的以上技术方案，与现有技术相比，本发明综合结构拼合、生物电子等排等药物设计理念，设计和合成了多个肉桂酸衍生物，它们具有通式1a、1b所示化学结构。合成的全新肉桂酸衍生物结构稳定，在有效浓度范围内无细胞毒(如后文实施例所示例的，实施例实验了浓度为10μm～1000μm的肉桂酸衍生物，已验证浓度为1mm无毒且有效，且浓度10μm有效)。

41、具体说来，本发明能够取得以下有益效果：

42、(1)本发明提供了全新的、具有特定化学结构的肉桂酸衍生物，它们满足通式1a、1b。本发明后文实施例利用高分辨质谱，核磁共振氢谱，核磁共振碳谱等技术手段对所合成的肉桂酸衍生物进行了综合分析，确定了它们的化学结构，部分肉桂酸衍生物(例如，化合物5–17、19–30)的化学结构如下所示：

43、

44、(2)本发明针对上述具有特定化学结构的肉桂酸衍生物，还根据原料是否市售提供了2种合成路线，它们分别如下。

45、

46、其中，r1和r2均可以为0个。

47、路线(a)的起始原料为式3a化合物，可直接经由商业途径购买获得，其中r1为氟、氯、溴、碘、三氟甲基、氧三氟甲基、2,3-苯基、甲基、甲氧基、酯基中的任意一个或任意几个基团(≥2个，相同或不同基团的组合)，取代位点为2号位、3号位、4号位、5号位、6号位中的任意1者或多者；路线(b)的起始原料为式cinnamic acids化合物(式中，羟基≥1个，相应取代位点为2号位、3号位、4号位、5号位、6号位中的任意1者或多者；不同取代位点上的r2独立的选自氟、氯、溴、碘、三氟甲基、氧三氟甲基、2,3-苯基、甲基、甲氧基、酯基；取代位点为2号位、3号位、4号位、5号位、6号位中剩余的位点；并且，当r2≥2个时，可以是相同或不同基团的组合)，是先制得中间产物式3b化合物(式3b化合物暂无商业购买途径)。式3a和式3b化合物可分别作为反应底物，和草酰氯在催化量的dmf的作用下发生取代反应，得到式4a和式4b化合物。它们继续与kd发生取代反应，生成相应的肉桂酸衍生物满足式1a；若是与mdg发生取代反应，生成相应的肉桂酸衍生物满足式1b。

48、以路线(b)为例(后文步骤三至步骤四是路线(a)共有的，放在一起进行说明)，步骤一：苯环上含有羟基取代基(≥1个羟基)的肉桂酸，在碱性条件下，和烯丙基溴发生取代反应(即，合成路线中的反应i)，生成肉桂酸酯2；步骤二：由上述步骤一所得的肉桂酸酯2，在碱性条件下发生水解反应(即，合成路线中的反应ii)，继而经过酸化(即，合成路线中的反应iii)得到苯环上含有烯丙氧基取代基的肉桂酸3b；步骤三：将直接经由商业途径购买得到的含有或者不含有取代基的肉桂酸3a或者苯环上含有烯丙氧基取代基(≥1个烯丙氧基)的肉桂酸3b作为反应底物，分别和草酰氯在催化量的dmf的作用下发生取代反应(即，合成路线中的反应iv)；步骤四：将kd或者mdg分别作为反应底物，和肉桂酰氯4发生取代反应(即，合成路线中的反应v)，生成相应的肉桂酸衍生物5–30。

49、本发明中使用肉桂酰氯作为反应底物之一，吡啶作为碱，分别和kd或者mdg发生取代反应，成功地得到了目标的肉桂酸衍生物。上述合成路线确保了具有如通式1a、1b所示结构的目标肉桂酸衍生物的制备。如后文对比例所示例的，发明人在研发过程中还尝试了dcc或者edci促进的酯缩合反应，它们二者均未能成功地提供目标的肉桂酸衍生物。

50、(3)本发明采用apap诱导的急性肝损伤(ali)细胞模型和小鼠模型初步筛选发现这些肉桂酸衍生物具有抗ali作用。同时构建了oxa诱导的ali模型，进一步验证了这些肉桂酸衍生物的抗ali作用。以后文实施例为例，化合物16、28抗肝损伤效果强于阳性药n-乙酰-l-半胱氨酸(nac)。

51、nac是目前临床上唯一用于apap导致ali的解毒剂，但是只对于apap中毒8小时内的病人有效，对apap中毒晚期和肝损情况十分严重的病人无效，其大量使用也会延长病人的肝脏恢复和再生时间。而本发明研发的肉桂酸衍生物具有强于阳性对照nac的作用。

52、另外，常见的参与药物代谢的酶中，ugt酶(尿苷二磷酸葡萄糖醛酸转移酶)占比第二，是人体ⅱ相代谢中最重要的酶之一。ugt酶是一种结合在内质网上的膜蛋白，它在把葡萄糖醛酸从udp-葡萄糖醛酸udp-glucuronic acid(udpga)转移到其他分子(通常是疏水分子)上的过程中起到催化作用。ugt酶利用葡萄糖醛酸为糖基供体，广泛催化内源性(如胆红素、脂肪酸、甾体类激素、食物中的化合物、药物、环境污染物等)和外源性化学物质发生结合反应，通常结合反应后的化合物更具水溶性，易于排出体外，从而起到解毒的作用，也参与很多药物的代谢清除过程。因此，本发明发现的可用于与mapk信号通路激活、铁死亡反应、肝脏解毒相关机制有关疾病的、全新的肉桂酸衍生物，对相关新药的开发具有重要意义。

53、如后文实施例所示例的，本发明采用apap诱导的ali细胞和小鼠模型证实多个肉桂酸衍生物具有抗ali作用，且强于阳性对照nac。同时构建了oxa诱导的细胞和小鼠ali模型，进一步验证了上述化合物(即，以化合物式16、式28为代表的满足通式1a、1b的肉桂酸衍生物)的抗ali作用。进一步的机制研究表明，本发明肉桂酸衍生物发挥作用与抑制体内的mapk信号通路激活、铁死亡反应，增强udp-葡萄糖醛酸基转移酶活性有关。本发明发现了与mapk信号通路激活、铁死亡反应、udp-葡萄糖醛酸基转移酶激活有关疾病治疗药物制备相关的、全新的肉桂酸衍生物，对相关新药的开发具有重要意义。

54、在过去的50年里，研究人员一直在努力开发可能有效治疗apap导致的ali的药物，目前报道的有一定的前景的化合物包括4-甲基吡唑(4mp,cyp450酶和jnk抑制剂)，calmangafodipir(cmfp,sod模拟物)，二甲双胍和亚甲基蓝，但这些活性分子目前仍未成为药物上市，若能提供更多的抗ali候选活性分子，无疑能够丰富抗ali药物的临床前研究、大大促进相关药物的研发。同时，也有许多其他分子和天然产物被报道在ali模型中有效，但大多数研究在实验设计上存在明显缺陷；例如，在apap造模前对小鼠进行化合物预处理再判定疗效，有的甚至预处理一个月，这与临床情况完全不符，阻碍了这些化合物的进一步开发。因此，在nac被批准用于临床治疗ali 50多年后，市场上仍然没有其他药物。

55、而本发明，如后文实施例所示例的，我们先建立apap中毒1h的实验模型(此时肝损伤已经发生)，然后给予试验化合物，类似于患者在临床就医的情况。然后，在此基础上评价化合物的肝保护作用。同时，我们建立了高剂量apap诱导的小鼠急性肝衰竭(alf)模型，可以模拟临床中过量摄入apap引起的alf患者或普通剂量apap中毒的晚期患者。这些患者在临床上基本上是无法治愈的，即使使用nac治疗也无效。以式16、式28化合物为例，基于alf小鼠模型的生存实验表明，ck16和cg28处理均能显著延长小鼠的生存时间，而nac则没有。这些结果证明ck16和cg28均比nac具有更强的肝保护作用。从作用机制上看，新型肉桂酸衍生物ck16和cg28通过激活udp-糖基转移酶和增强apap糖醛酸化作用减轻apap肝毒性，同时抑制mapk信号通路激活、铁死亡反应。与nac相比，它们效果更好，机制上也完全不同，具有一定的优势和新颖性。ck16和cg28也是目前发现的仅有的两种ugt活化剂，目前没有类似机制的化合物报道。