天然活性抗菌成分2-甲氧基-1,4-萘醌的合成

天然活性抗菌成分2-甲氧基-1,4-萘醌的合成

发表时间：2015-01-15T11:48:47.427Z 来源：《医药前沿》2014年第25期供稿作者：赵子明周慧甘海涛王喻韩瑾杨海滨江相兰

[导读] 如能通过化学合成获得，将更好地促进其用于药物开发。

赵子明周慧甘海涛王喻韩瑾杨海滨江相兰

（徐州医学院药学院江苏徐州 221004）

【摘要】目的：建立并优化2-甲氧基-1,4-萘醌（MeONQ）的合成方法。方法：以2-羟基-1,4-萘醌与甲醇为原料，浓硫酸催化合成MeONQ；FTIR、1H-NMR、HPLC进行表征。结果：成功合成了MeONQ，最佳反应条件：浓硫酸催化，60 ℃回流反应6 h。产率达

69.7%，纯度超过95%。结论：本合成方法简单可行，产物纯度高。

【关键词】 2-羟基-1,4-萘醌 2-甲氧基-1,4-萘醌合成

【中图分类号】R914.5 【文献标识码】A 【文章编号】2095-1752（2014）25-0101-03

风仙花的抗菌活性近年来受到关注，研究发现其抑菌活性成分主要为2-羟基-1,4-萘醌（HNQ）、2-甲氧基-1,4-萘醌（MeONQ）与双指甲花醌等 [1, 2]。其中，MeONQ对多种细菌和真菌有很好的抑制效果[3]。但凤仙花中萘醌类化合物的含量低且分离提纯困难，如能通过化学合成获得，将更好地促进其用于药物开发。HNQ合成已有报道[4]，而MeONQ合成的报道较少。

本研究在无机酸的催化下，使HNQ羟基与甲醇脱水成醚，得到MeONQ。FTIR、1H-NMR、HPLC对MeONQ进行表征。考察了催化剂种类与用量、反应温度与时间，优化了反应条件，建立了简单可行、副产物少的MeONQ合成方法。

实验部分

1 仪器与试剂

2-羟基-1,4-萘醌（纯度≥98%，TCI）；甲醇（AR，西陇化工）；硫酸（98%，西陇化工）；甲烷磺酸（纯度≥99%，阿拉丁试剂）；其余试剂为分析纯。

FTIR-8400S傅里叶红外光谱仪（日本岛津）；AVANCE DMX500核磁共振波谱仪（德国Bruker）；LC-20AT高效液相色谱仪（日本岛津）。

2 合成方法

取HNQ 1.0 g，溶于30 mL甲醇，加20 μl浓硫酸，60 ℃回流搅拌反应6 h。减压蒸馏除甲醇，所得固体加1%NaOH洗涤并超声5 min，过滤，滤饼用水洗至中性，真空干燥得棕黄色固体。

3 色谱条件

色谱柱：Agilent ZORBAX SB-C18（5 μm，250×4.6 mm）；流动相：甲醇-30 mM磷酸二氢胺，梯度洗脱；温度：30℃；流速：1.0 ml?min-1；检测波长：269 nm。

结果与讨论

1 合成反应

直接利用反应物甲醇为溶剂，反应条件简单，基本无副产物。纯化时，利用HNQ在碱液中因羟基成盐易溶而MeONQ难溶，用NaOH溶液洗去未反应的HNQ。

2 HPLC测定产物纯度

图1A为HNQ对照品HPLC图谱，保留时间为34.5 min；图1B为MeONQ的HPLC图谱，保留时间为41.2 min且HNQ峰基本消失。归一化结果得出MeONQ纯度为95.2%。本反应步骤少，产物经过碱洗、过滤、水洗等纯化步骤后，纯度较高。

图1 HPLC色谱图（A: HNQ，B: MeONQ）

3 红外光谱分析

FTIR光谱图（图2）中，1680 cm-1附近有醌羰基的伸缩振动峰，表明HNQ和产物分子中均有醌式结构。HNQ分子中，酚羟基峰位于3169 cm-1处，而产物的羟基峰基本消失。产物在1045 cm-1处出现醚类的C-O-C峰，而HNQ无此峰，说明产物在酚羟基上形成醚键[5]。

图2 FRIR谱图（A: HNQ，B: MeONQ）

4 核磁图谱分析

图3A为HNQ的氢谱，δ6.18处为3位碳的氢峰，δ7.81~8.02为5~8位碳的氢峰，δ11.71处为活泼羟基的氢峰。图3B为产物的核磁氢谱，与HNQ相比，δ3.87处出现新的甲氧基的峰，而δ11.71处的羟基峰消失，表明MeONQ被成功合成[5]。

图3 NMR氢谱图（A: HNQ，B: MeONQ，溶剂为氘代DMSO）

5 反应条件优化

5.1 反应温度的影响

控制不同的反应温度，考察其对产率的影响，结果见图4A。MeONQ的产率随反应温度的升高而增加，60 ℃达到最高，继续升至70℃，产率反而下降。表明反应温度过高可能使产物不稳定。因此最佳反应温度为60 ℃。

5.2 反应时间的影响

考察60 ℃不同反应时间产率的变化，结果见图4B。反应6 h产率最高，继续反应产率反而下降。当反应时间较短时,反应不完全，随时间延长收率逐渐提高。当反应达平衡后，反应时间继续增加，产物可能因酸的存在而发生副反应，收率反而降低。因此最佳反应时间为6 h。

5.3 催化剂种类与用量的影响

比较了两种常用作催化醇脱水成醚反应的酸的效果。同样反应条件，分别加入20 μl浓硫酸和甲烷磺酸，产率分别为69.7%和44.1%，表明浓硫酸更适合作此反应的催化剂。

在60 ℃反应6 h的条件下，分别加5 μl、20 μl、100 μl的浓硫酸，产率见图4C。加20 μl催化剂产率最高，过量加入后产率降低。浓硫酸在催化反应的同时，也具有强氧化作用，浓度过高时可能会破坏反应物及产物，使收率降低。因此加20 μl的浓硫酸作催化剂。

图4 反应条件对产率的影响（A: 反应温度的影响，B: 反应时间的影响，C: 催化剂用量的影响）

结论

本研究以HNQ与甲醇脱水成醚得MeONQ，产率达69.7%，纯度95%以上。优化的反应与纯化步骤为：取HNQ 1 g溶于30 mL甲醇，加20 μl浓硫酸，60 ℃回流搅拌反应6 h；减压蒸干，用适量1%NaOH洗涤、超声、过滤，滤饼水洗至中性，真空干燥。本研究为天然抗菌成分MeONQ的合成与应用提供了基础。

参考文献

[1]Kang SN, Goo YM, Yang MR, et al. Antioxidant and antimicrobial activities of ethanol extract from the stem and leaf of Impatiens balsamina L. (Balsaminaceae) at different harvest times [J]. Molecules, 2013, 18(6): 6356-6365.

[2]Su BL, Zeng R, Chen JY, et al. Antioxidant and antimicrobial properties of various solvent extracts from Impatiens balsamina L. stems [J]. J Food Sci, 2012, 77(6): 614-619.

[3]Sakunphueak A, Panichayupakaranant P. Comparison of antimicrobial activities of naphthoquinones from Impatiens balsamina [J]. Nat Prod Res, 2012, 26(12): 1119-1124.

[4]Rutkowaka-Olma E, Piwonski W, Zimnicki J. Method of obtaining 2-hydroxy-1,4-naphtoquinone: Pol PL167265 [P]. 1995.

[5]Wang YC, Li WY, Wu DC, et al. In vitro activity of 2-methoxy-1,4-naphthoquinone and stigmasta-7,22-diene-3β-ol from Impatiens balsamina L. against multiple antibiotic-resistant helicobacter pylori [J]. Evid Based Complement Alternat Med, 2011, 2011: 704-721.

[基金项目] 国家自然科学基金项目（81102381）；徐州市科技发展基金计划项目(XM12B013)