苜蓿素的主要应用

2020/10/18 17:56:53

背景及概述[1]

苜蓿素(tricin),化学名为5,7,4'-三羟基-3',5'-二甲氧基黄酮,是天然黄酮的一种,广泛分布于禾本科、大戟科植物中,具有抗炎、抗氧化、抗肿瘤、抗病毒和免疫调节等作用。此外,苜蓿素能帮助植物抵御细菌和真菌侵袭,并抑制野草生长,可作为一种除草剂。目前市售的苜蓿素多为植物提取,成本高、价格昂贵。目前苜蓿素的合成路线主要有:①用叔丁基二甲基氯硅烷(TBDMSCl)对3,5-二甲氧基-4-羟基苯甲酸甲酯的酚羟基进行保护,然后在双(三甲基硅基)-氨基锂(LiHMDS)存在下,于-78℃与2,4,6-三羟基苯乙酮进行缩合反应,最后在乙酸和硫酸中于100℃水解得1,总收率82%。该法反应条件苛刻,操作难度较大。②4-乙酰氧基-3,5-二甲氧基苯甲酸与草酰氯经回流反应制成酰氯后,在吡啶和苯中与2,4,6-三羟基苯乙酮反应,然后在DMSO中与氢化钠反应得二酮化合物,最后在冰乙酸和浓硫酸中水解得目标化合物,总收率小于10%。该法使用了剧毒溶剂苯及危险化合物氢化钠,不适合放大生产。

应用[2-3]

苜蓿素(tricin)属黄酮类物质,能抑制小肠蠕动收缩,并有显著的抗过敏、抗氧化、抗肿瘤等生物活性。苜蓿素在浴槽终末浓度1×10-5g/mL、2×10-5g/mL和4×10-5g/mL的情况下,可以明显抑制Schultz-Dale反应引起的致敏豚鼠回肠张力的增加程度(P<0.01),初步说明苜蓿素具有抗Ⅰ型过敏反应作用,进一步实验发现苜蓿素在浴槽终末浓度2×10-5g/mL时能显著抑制组胺所致正常豚鼠回肠张力的增加(P<0.05),说明苜蓿素对过敏介质组胺具有一定的拮抗作用。其抑制过敏反应介质释放的作用途径未经过实验验证,可能是通过抑制细胞内环磷腺苷磷酸二酯酶,致使细胞内环磷腺苷(cAMP)的浓度增加,阻止钙离子转运到肥大细胞内,从而稳定肥大细胞膜,阻止过敏反应介质的释放。

此外,若以苜蓿素为原料加工食品,可以补充食物的营养成分,维持人体膳食。但苜蓿素中含有较多膳食纤维,添加过量以后,对焙烤食品的烘焙品质会有一定的影响。实验表明,苜蓿素可以添加在面包中,使面包的蛋白质含量大大提高。虽然苜蓿素的添加可降低面包的烘焙品质,但通过加入适量的面包改良剂和乳化剂就可以得到改善,在面包中添加苜蓿素的量为2%。

制备[1]

一种合成苜蓿素的新方法。间苯三酚(2)与氯乙腈在氯化锌存在下在盐酸/乙酸乙酯中缩合得2-(2-氯-1-亚胺基乙基)苯-1,3,5-三酚(3),不经纯化直接在稀盐酸中水解得2-氯-1-(2,4,6-三羟基苯基)乙酮(4)。4在超声波作用和相转移催化剂四丁基溴化铵(TBAB)存在下,与丁香醛环合制得目标化合物。本工艺原料价廉易得、反应条件温和、操作便捷、绿色高效,总收率74.1%(以2计)。

 

1)2-(2-氯-1-亚胺基乙基)苯-1,3,5-三酚(3)

-10℃,在150ml的三颈瓶中加入乙酸乙酯(53ml)和无水乙醇(13ml,0.22mol),搅拌下滴加乙酰氯(16ml,0.22mol),加毕,继续搅拌反应0.5h。加入2(6.3g,50mmol)和氯乙腈(5.65g,75mmol),搅拌10min后加入氯化锌(13.7g,100mmol),升至室温搅拌反应12h。向反应液中加入石油醚(10ml),搅拌10min后过滤,即得固体化合物3。不经纯化直接用于下步反应。

2)2-氯-1-(2,4,6-三羟基苯基)乙酮(4)

将化合物3加至250ml三颈瓶中,加入10%盐酸(150ml),加热至60℃搅拌反应10h。冷却至室温,反应液用乙酸乙酯萃取(150ml×2),合并有机相,用水(150ml×2)洗涤,用无水硫酸钠干燥,过滤,减压浓缩,所得浓缩物减压干燥得淡红色固体粉末4(7.9g,78%)。mp207~210℃(文献[10]:208~210℃);1HNMR(400MHz,DMSO-d6)δ:12.06(s,2H,OH),10.53(s,1H,OH),5.85(s,2H,Ar-H),4.98(s,2H,CH2);ESI-MS(m/z):204[M+H]+。

3)苜蓿素(1)

于XO-3000WF型智能超声波反应系统中,将无水乙醇(10ml)和TBAB(0.48g,1.5mmol)加至含氢氧化钾(3.4g,60mmol)的水(10ml)溶液中。设置频率(50kHz)、功率(350W)和温度(80℃),开启超声。加入5(1.82g,10mmol)和4(2.03g,10mmol),超声反应5h。TLC[展开剂:甲醇∶二氯甲烷(1∶6)]显示反应完全,停止超声。将反应液倒至冰水中(200ml),搅拌下用浓盐酸调至约pH4,有大量黄色固体析出。过滤,滤饼用无水乙醇重结晶得黄色固体粉末1(3.14g,95%),纯度98.4%[HPLC归一化法:色谱柱岛津ShimpackVP-ODS柱(4.6mm×150mm,5µm);流动相水∶甲醇(40∶60);检测波长254nm;柱温30℃;流速1ml/min]。mp278~280℃(文献[11]:279~281℃);1HNMR(400MHz,DMSO-d6)δ:10.90(s,1H,OH),10.85(s,1H,OH),9.03(s,1H,OH),7.22(s,2H,Ar-H),6.56(s,1H,CH=),6.25(d,J=1.6Hz,1H,Ar-H),6.11(d,J=1.6Hz,1H,Ar-H),3.83(s,6H,2×CH3)。ESI-MS(m/z):331[M+H]+。

主要参考资料

[1] 超声波相转移催化合成苜蓿素

[2] 苜蓿素抗变态反应作用

[3] 苜蓿素在面包中的应用研究

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