有机和有机金属（Co–Co）6-羟基黄酮衍生物的抗疟潜力：设计、合成及其晶体学表征

《Journal of Molecular Structure》：Antiplasmodial potential of organic and organometallic ( Co–Co) 6-hydroxyflavone derivatives: design, synthesis, and crystallographic characterization

　　

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  成功合成了一系列经过O-官能化的6-HF衍生物和基于钴的有机金属羰基配合物，并通过NMR和SC-XRD进行了全面表征。
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  与母体O-丙炔基黄酮骨架相比，引入二钴六羰基簇显著增强了抗疟活性。
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  二金属四面体4a对Plasmodium falciparum的活性最高（IC?? = 0.69 μg/mL），比丙炔基前体1提高了约7倍。
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  这种先导化合物具有强劲的抗疟活性和适度的细胞毒性，选择性指数（SI ≈ 60）很高，表明其对寄生虫有选择性的毒性作用。
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  这些发现表明，第一代二钴-黄酮生物有机金属杂化物是开发新型抗疟药物的有希望的候选者，值得进一步研究。

引言

羟基黄酮（hydroxy-2-phenyl-4H-1-benzopyran-4-one）是一种天然化合物，存在于多种药用植物中，如Barleria prionitis [1]、Crocus minimus [2]和Thymbra spicata [3]。其特点是具有两个芳香环和一个带有酮官能团的O-杂环。根据羟基的数量和位置，存在多种羟基黄酮异构体。羟基的位置可以影响其生物活性（图1）[[4], [5], [6]]。此外，羟基黄酮以其多种生物功效而闻名，包括抗癌[7,8]、抗氧化[9]、抗病毒[10]和抗菌[9]活性。

Zhang等人研究了七种单羟基黄酮在人体内的肠内葡萄糖醛酸化过程，以确定羟基位置的影响（图1）。结果表明，羟基位于6位和3’位时葡萄糖醛酸化效率最高，而位于5位的羟基则效果最差。位于3位、4’位、7位和2’位的羟基显示出中等活性。这些发现表明，酚羟基的亲核性和空间构象在黄酮的肠内葡萄糖醛酸化过程中起着关键作用[11]。

最近，Feng Li等人的一项研究表明，并非所有单羟基黄酮都具有相同的活性，羟基的位置对其抗氧化和抗糖基化活性具有决定性影响[12]。

已有研究表明，羟基黄酮具有肾脏抗炎作用。在测试的19种黄酮中，6-羟基黄酮和4’,6-二羟基黄酮对大鼠肾系膜细胞的抗炎作用特别强，IC??值接近2 μM。他们制备了6-羟基黄酮（6-HF）的半合成衍生物，包括羟基的甲基化、乙酰化和磺化，并评估了它们的抗炎效果。其中，6-甲氧基黄酮的效力最强，IC??为192 nM。这一系列化合物不同于传统的黄酮如槲皮素或myricetin，在该模型中的活性较低。值得注意的是，6-甲氧基黄酮在保护肾脏方面显示出潜力，且具有较低的细胞毒性。因此，6-羟基黄酮及其衍生物为开发治疗肾炎和肾小球硬化症的天然疗法提供了新的基础[13]。

2012年，Sridhar等人合成了八种丙炔基黄酮和黄酮衍生物，作为细胞色素P450酶（尤其是1A1和1A2）的强效选择性抑制剂。将这些衍生物的活性与天然存在的羟基黄酮进行了比较。酶学实验显示，引入丙炔基显著增强了抑制能力，尤其是对P450 1A1和1A2的抑制效果，其效力比未经修饰的衍生物高出25倍。其中，3’-flavone丙炔基醚对P450 1A1的抑制效果尤为显著，而5-羟基黄酮对1A2有很强的亲和力。这些发现表明，丙炔基取代是一种设计新型选择性抑制剂的有希望策略，具有在癌症预防和药物开发中的应用潜力[14]。

在这项工作中，我们重点关注6-HF异构体的结构修饰。这一选择基于6位羟基对生物活性的影响，以及该异构体的可获得性和成本。多项研究报道了通过羟基功能进行结构修饰的方法。2016年，Sum等人通过在6位引入丙炔基将6-HF转化为丙炔基黄酮中间体，作为具有扩展结构和生物多样性的新衍生物的骨架。炔基的功能使得能够与叠氮基团进行点击反应。他们的研究表明，6-HF的修饰方法既有效又多功能，可以在保持黄酮核心反应性的同时实现多样的官能化。这种方法合成了46种原创化合物，其中一些化合物被用于测试其对β-淀粉样蛋白聚集的作用，这一过程与阿尔茨海默病相关，并显示出令人鼓舞的抑制潜力[16]。

Liu等人在2013年也报道了6-HF的结构修饰，他们制备了丙炔氧基和吡喃黄酮衍生物，以探索其作为细胞色素P450酶选择性抑制剂的潜力。吡喃黄酮是通过6-HF的Claisen重排和区域选择性环化获得的。这些6-HF的半合成衍生物为设计针对前致癌物生物活化代谢的选择性抑制剂提供了策略，具有与环境污染物相关的癌症预防应用潜力[17]。

很少有研究关注黄酮及其衍生物的抗疟活性。Raiguru等人的工作就是一个例子，他们使用6-溴化黄酮作为起始材料，合成了系列黄酮- stilbene化合物A-F，用于Heck偶联反应[18]。这些新分子在体外对抗两种Plasmodium falciparum菌株（氯喹敏感的Pf3D7和耐药的PfINDO）的抗疟活性进行了评估。其中，化合物D的活性最高，IC??值分别为6.01 μM和5.67 μM（图2）[18]。

此外，这些π-共轭化合物对人体细胞的毒性很低（50%细胞毒性浓度CC?? > 200 μM），选择性指数高于25（选择性指数定义为样品的毒性浓度与其有效生物活性浓度的比率），且没有溶血活性（红细胞破裂或内容物释放到周围液体中），证实了它们对寄生虫的特异性作用。与单独或组合使用的黄酮和stilbene相比，共价杂化显著增强了活性。这些发现表明，黄酮–stilbene杂化物，特别是化合物A₅₀值为19.2 mM；而从Dalbergia parviflora（豆科植物）中提取的Dalparvone（5,7-二羟基-3-(5-羟基-2,4-二甲氧基苯)chromen-4-one）的抗疟活性为24.8 μM [19,20]。然而，关于6-HF衍生物的抗疟潜力，相关研究仍然很少或不存在。因此，基于我们最近关于O-丙炔基化（+)-catechines[21]的工作，本研究旨在合成并表征新的6-HF半合成衍生物，并评估它们的抗疟活性和细胞毒性。

章节片段

O-烷基化6-羟基黄酮衍生物的合成

设计并选取了六种基于6-HF骨架的衍生物作为评估其抗疟活性的候选者。这些化合物基于黄酮骨架，特别是6-HF（方案1）。

对6-HF的修饰是通过羟基的官能化进行的，即使用碳酸钾等温和碱脱质子化酚羟基，然后通过SN₂型反应连接溴化有机片段。

结论

本研究描述了一系列6-羟基黄酮衍生物的合成和深入的晶体学研究，这些衍生物在固态下表现出多种二级相互作用，如C-H^…O键合或6-HF骨架中环之间的π-π堆积。对合成衍生物的生物评估明确指出，有机金属化合物[Co₂(CO)₆(μ-HCC-6-HF)] 4a是该系列中最有前途的候选者。

材料与产物

6-羟基黄酮、丙炔基溴化物、碳酸钾（K₂CO₃）、1-溴戊烷、1-溴己烷、1-溴庚烷、2-苯基乙基溴化物、3-苯基丙基溴化物、硅胶、钴羰基、双(二苯基膦)甲烷（dppm）以及所有溶剂均从Sigma-Aldrich商业购买。钴羰基配合物[Co₂(CO)₆(μ-dppm)的合成方法参照了文献中的描述[53,37,54]。分析层析（TLC）使用的是Merck硅胶60 F254。

作者贡献声明

Ahmed Said Mohamed：撰写 – 审阅与编辑，撰写 – 原稿，概念化，研究，方法学，项目管理，监督，数据分析。Isabelle Jourdain：撰写 – 审阅与编辑，撰写 – 原稿，研究，方法学，验证，数据可视化，数据管理。Michael Knorr：撰写 – 审阅与编辑，撰写 – 原稿，研究，方法学，监督，验证，数据管理。Thokozire Sweetland：X射线分析。

CRediT作者贡献声明

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Ahmed Said Mohamed|Isabelle Jourdain|Michael Knorr|Thokozire Sweetland|Mélaine Wang|Abdirahman Elmi|Carsten Strohmann|Philippe Grellier