肉桂酸羽扇烷醇酯的合成及其抗癌活性

Synthesis of Lupanol Cinnamate and Its Anticancer Activities

摘要: 以N,N'-二环己基碳二亚胺(DCC)为缩合剂，4-二甲氨基吡啶(DMAP)为催化剂，羽扇烷醇和肉桂酸在二氯甲烷中室温反应24 h，合成了新化合物肉桂酸羽扇烷醇酯，产率为81.6%。研究了肉桂酸羽扇烷醇酯体外对食管鳞癌细胞Eca-109、TE-1和EC-9706增殖的抑制活性。结果表明肉桂酸羽扇烷醇酯对上述3株实验癌细胞的增殖均有良好的抑制活性，其抗癌活性与阿霉素相近。

Abstract: Lupanol was reacted with cinnamic acid for 24 h in dichloromethane at room temperature to give lupanol cinnamate at 81.6% yield in the presence of N,N'-dicyclohexylcarbodiimide (DDC) as dehydrating agent and 4-dimethylaminopyridine (DMAP) as catalyst. It was evaluated for in vitro antitumor activities against the human esophageal squamous cell carcinoma cell lines Eca- 109, TE-1 and EC-9706. The results showed that lupanol cinnamate had good inhibitory activities against the above three tested cancer cell lines and its anticancer activities were near to those of adriamycin.

1. 引言

羽扇烷醇属于五环三萜类天然产物，其衍生物显示出多种生物活性 [1] - [4] 。Tolstikova等报道羽扇烷醇二元羧酸单酯具有抑制淋巴细胞中HIV-1复制的作用。笔者合成了系列羽扇烷醇二元羧酸单酯，研究了其对癌细胞A549、LAC、HepG2和HeLa增殖的抑制活性，其中丁二酸、2,2-二甲基丁二酸、戊二酸、2,2-二甲基戊二酸和3,3-二甲基戊二酸等的羽扇烷醇单酯均有很强的抑制A549，HepG2和HeLa增殖的能力，而丁二酸羽扇烷醇单酯和戊二酸羽扇烷醇单酯对LAC的增殖有良好的抑制活性 [4] 。目前，肉桂酸羽扇烷醇的合成及其抗癌活性仍未见文献报道。以羽扇烷醇为原料，本文报道了肉桂酸羽扇烷醇酯的合成(见图1)，并以阿霉素(见图2)作阳性对照药物，研究了其体外对食管鳞癌细胞Eca-109、TE-1和EC-9706增殖的抑制活性。

2. 实验方法

2.1. 主要仪器与试剂

熔点测定用毛细管熔点法，温度计未校正；Brucker DRX-400核磁共振仪，TMS为内标；MDS Sciex API 2000 LC/GC/MS质谱仪；美国BioTek公司Synergy HT多功能酶标仪；按文献报道方法，羽扇烷醇

Figure 1. Synthesis of lupanol cinnamate

图1. 肉桂酸羽扇烷醇酯的合成

Figure2. Chemical structure of adriamycin

图2. 阿霉素的化学结构

通过羽扇豆醇催化还原获得[5] ；3-(4′,5′-二甲基噻唑-2′)-2,5-二苯基四氮唑溴盐(MTT) (广州博强生物科技有限公司)；青霉素、链霉素、PRMI-1640培养基和胎牛血清(杭州四季青生物工程材料公司)；阿霉素(深圳万乐药业有限公司)；肉桂酸(Alfa Aesar Co.)；其它试剂均为分析纯。

2.2. 肉桂酸羽扇烷醇酯的合成

在100 mL圆底烧瓶中加入42.87 mg (0.10 mmol) 羽扇烷醇、17.78 mg (0.12 mmol)肉桂酸、22.68 mg (0.11 mmol) DCC、2.69 mg (0.022 mmol) DMAP和20 mL二氯甲烷，在室温下搅拌24 h。过滤，滤液浓缩，以二氯甲烷与甲醇按体积比25:1配制获得的混合液为洗脱剂，残留物进行柱层析(硅胶为200~300目)获得45.60 mg白色固体，产率为81.6%。mp：145~147℃；[α]_D²⁰ = + 5.6 (c = 0.10, CH₂Cl₂)；¹H NMR (400 MHz, CDCl₃)，δ：0.75 (3H, s)，0.77 (3H, s)，0.84 (3H, s)，0.85 (6H, d, J = 6.8 Hz)，0.91 (3H, s)，0.94 (3H, s)，0.97~1.03 (3H, m)，1.04 (3H, s)，1.08~1.14 (1H, m)，1.17~1.45 (10H, m)，1.46~1.55 (4H, m)，1.56~1.75 (8H, m)，1.86~1.96 (1H, m)，6.43 (1H, d, J =16.0 Hz)，7.38 (3H, t, J = 8.0 Hz)，7.49~7.56 (2H, m)，7.68 (1H, d, J = 16.0 Hz)；ESI-MS，m/z：560 [M + H]⁺，582 [M + Na]⁺。

2.3. 肉桂酸羽扇烷醇酯的抗癌活性

2.3.1. 细胞培养

食管鳞癌细胞Eca-109、TE-1和EC-9706来源于汕头大学医学院第二附属医院。它们分别在含10%胎牛血清、100 U/mL青霉素和100 μg/mL链霉素的RPMI-1640培养基(pH 7.4)中生长。

2.3.2. 细胞毒理试验

收集对数期细胞接种于96孔板，置于37℃，5% CO₂培养箱培养使细胞贴壁。加入不同浓度的待测样品，实验组每个浓度做3个平行孔，37℃，5% CO₂条件下培养72 h。加入20 μL MTT溶液(5 mg/mL，即终浓度为0.5% MTT)继续培养4 h。终止培养，吸去孔内培养液，每孔加入150 μL DMSO，置于摇床上振荡10 min，使结晶物充分溶解。在酶联免疫检测仪570 nm处测量各孔的吸光度值。实验同时设调零孔(培养基，MTT，DMSO)，对照孔(细胞，培养液，MTT，DMSO)和阳性对照孔(阿霉素)。计算细胞生长抑制率的公式如下：

细胞生长抑制率 = (A_对照 − A_样品)/(A_对照 − A_空白) × 100%

其中A_样品、A_对照和A_空白分别表示样品、对照和空白试验的吸光度。

2.3.3. 统计分析

样品对癌细胞生长的抑制率实验重复3次，求平均值。使用统计软件SPSS11.5处理实验数据，获得样品或药物对癌细胞生长抑制50%所需要的浓度，即是IC₅₀。实验结果见表1。

Table 1. IC50 values of lupanol cinnamate against human esophageal squamous cell carcinoma cell lines

表1. 肉桂酸羽扇烷醇酯对食管鳞状癌细胞系的IC₅₀值

3. 结果与讨论

3.1. 肉桂酸羽扇烷醇酯的合成

笔者曾经报道了天然产物羽扇豆醇肉桂酸酯的合成方法[6] 。以DCC作缩合剂，DMAP作催化剂，羽扇豆醇和肉桂酸在二氯甲烷中室温反应24 h，合成了羽扇豆醇肉桂酸酯，产率为86.5%。在酸或酸酐和醇进行酯化反应中，常采用DCC作缩合剂和DMAP作催化剂，反应在比较温和的条件下合成了目标物，反应产率高[3] [4] [7] -[11] 。本文参照文献[6] 的方法，以DCC为缩合剂，DMAP为催化剂，在室温下羽扇烷醇和肉桂酸在二氯甲烷中搅拌反应24 h，成功地合成了肉桂酸羽扇烷醇酯，产率为81.6%。

3.2. 肉桂酸羽扇烷醇酯的体外抗癌活性

选用Eca-109、TE-1和EC-9706等3株食管鳞癌细胞，羽扇烷醇和抗癌药物阿霉素作对照，本文采用MTT法探讨了新化合物肉桂酸羽扇烷醇酯的体外抗癌活性，其抗癌活性通过上述实验癌细胞生长的半数抑制浓度来表达，即IC₅₀。实验结果见表1。

以IC₅₀ < 50 μM作为评价化合物是否具有抗癌活性的标准。IC₅₀值越小，表示化合物的抗癌活性越好。表1中的实验数据显示，阿霉素对Eca-109、TE-1和EC-9706等3株食管鳞癌细胞的生长均有好的抑制活性。羽扇烷醇对上述3株实验癌细胞的生长均没有抑制活性，而其衍生物肉桂酸羽扇烷醇酯对上述3株食管鳞癌细胞的增殖有良好的抑制活性，该衍生物的抗癌活性与阿霉素的相近。

4. 结论

1) 以DCC为缩合剂，DMAP为催化剂，羽扇烷醇和肉桂酸在二氯甲烷中室温反应24 h，合成了新化合物肉桂酸羽扇烷醇酯，产率为81.6%。

2) 肉桂酸羽扇烷醇酯对Eca-109、TE-1和EC-9706等3株食管鳞癌细胞的增殖具有良好的抑制活性，其抗癌活性与阿霉素的相近。

基金项目

国家级星火计划项目(2014GA780069)和广东省普通高校特色创新项目(2014KTSCX161)。