Cl CH 3

第一章 緒論

本論文旨在探討ethyl 5-(2'-alkoxycarbonyl substituted phenoxy) furan-2-carboxylate derivatives之合成與其抗血小板凝集、抗過敏及抗 發炎等生理活性。

在此著者將最近關於furo[2,3-b]chromone類及其中間體化合物之 研究概況，抗血小板凝集、抗過敏及抗發炎相關之血小板、肥滿細胞、

嗜中性白血球、小神經膠質細胞與巨噬細胞等生理功能，以及抗血小 板藥物之分類、抗過敏喘息藥物之發展概況加以敘述，並說明研究動 機與目的，以作為本論文之背景資料。

第一節 Furo[2,3-b]chromone類及其中間體化合物之研究概 況

壹、已知之Furo[2,3-b]chromone類及其中間體化合物

關於benzochromone及thiochromone類化合物已經有相當多的研 究，如benzochromone類化合物具有抑制雌性激素合成 (estrogen synthetase)的作用、thiochromone類化合物具有抗寄生物及抗癌的作 用，而其中有些化合物如chlorprothixene及thiothixene具有抗精神病的 作用。

S

N

Cl CH ₃

CH ₃

S

N N CH ₃

S O

O N CH ₃ CH ₃

chlorprothixene thiothixene

然而，對於furo[2,3-b]chromone之化學和生理活性的研究卻非常 少 見

⁽¹⁾

⁽¹⁾

此外，關於上述化合物之生合成路徑，亦被推定為經由shikimic

acid pathway而來，即以6-alkylsalicylates (i-b, i-c)為起始原料，經C6-C3 precursors (ii)，再與isopentenyl pyrophosphate (iii)

⁽²⁾

O O

CH 3 O

O O

O C ₂ H ₅

5-methylfuro[2,3-b]chromone 5-ethylfuro[2,3-b]chromone

Scheme 1

其 他 相 關 的 文 獻 ， 到 最 近 Kuo 及 Wu

^(3,4)

^{O O COOC 2 H 5}

COOCH ₃

ethyl 5-(2'-methoxycarbonylphenoxy)furan-2-carboxylate

O O COOH

COOH

R C

OH O

OR'

i R a H b Me c Et

O O

O R

ii

iii

O O

R OH

-H

O O

R O

H

O O R

O

-H

O O R

O

iv a H b Me c Et

R

OCH2 PP

5-(2'-carboxylphenoxy)furan-2-carboxylic acid

^{O O CHO}

COOCH ₃

5-(2'-methoxycarbonylphenoxy)furfural

^{O O CH=CH-COOH}

COOCH ₃

5-(2'-methoxycarbonylphenoxy)-2-furanacrylic acid

^{O O CH=CH-COOH}

COOH

5-(2'-carboxylphenoxy)-2-furanacrylic acid

^O

O O

COOC ₂ H ₅

ethyl furo[2,3-b]chromone-2-carboxylate

^O

O O

COOH

furo[2,3-b]chromone-2-carboxylic acid

^O

O O

CH=CH-COOH

furo[2,3-b]chromone-2-acrylic acid

隨後有關 furo[2,3-b]chromone 類及其中間體化合物之合成及生理 活性的研究，一直仍未見諸於文獻，因此引起著者從事其合成研究之 興趣，故可謂尚未開發的領域。

貳、Furo[2,3-b]chromone 類及其中間體化合物之合成方法

由於 5-methylfuro[2,3-b]chromone 及 5-ethylfuro[2,3-b]chromone 是新型植物成分，為了充分證實此新型植物成分的結構，本實驗室曾 經 試 圖 開 發 此 兩 種 天 然 物 的 合 成 方 法 ， 原 本 預 期 先 合 成 出 furo[2,3-b]chromone，接著再合成出此兩種天然物，結果卻得到化合 物 ethyl furo[2,3-b]chromone-2-carboxylate，以下介紹此化合物的合成 方法：

將 methyl salicylate 溶於 DMSO 中，在室溫下用 NaH 處理，使 methyl salicylate 形成 phenoxide，接著與 ethyl 5-nitro-2-furoate 反應，

經管柱層析法分離精製後，得到化合物 ethyl 5-(2'-methoxycarbonyl- phenoxy)-2-furoate。然後使用 20% NaOH 溶液進行水解反應，可得到

化 合 物 5-(2'-carboxylphenoxy)-2-furoic acid 。 將 化 合 物 5-(2'-carboxylphenoxy)-2-furoic acid 溶於 toluene 中，在 100 ℃下用 polyphosphoric acid ethyl ester (PPE)進行環化反應，反應後的生成物 經 管 柱 層 析 法 分 離 精 製 ， 可 得 到 產 物 ethyl furo[2,3-b]chromone-2-carboxylate

^(3,4)

Scheme 2

COOCH ₃

OH

+

O COOC ₂ H ₅ O ₂ N

NaH DMSO

O O COOC ₂ H ₅ COOCH ₃

1. OH ^-

O O COOH

COOH

PPE

O O COOC ₂ H ₅ O

2. H ₃ O ⁺

因此著者應用上述合成方法，來合成 ethyl 5-(2'-alkoxycarbonyl substituted phenoxy)furan-2-carboxylate derivatives。

第二節 血小板 (platelet)之生理及病理

血小板的活化及其產生凝集的作用是造成栓塞性心血管疾病的 主要因素。當血管內皮細胞受損或血管受傷破裂時，血管會先收縮，

此時受傷的組織會分泌出腺核 二磷酸 (adenosine diphosphate；

ADP)，而膠原 (collagen)會接觸血小板內皮細胞下的組織，來活化血 小板細胞膜上的接受器而引起血小板形態改變 (shape change)附著於 受 傷 處 ， 同 時 引 起 血 小 板 的 凝 集 反 應 (aggregation) 、 釋 放 反 應 (secretion)與胞內物質變化，如鈣離子變化、cAMP 濃度變化等生化反 應

⁽⁵⁾

(prothrombin) 轉 換 成 凝 血 (thrombin) ， 凝 血 會 使 纖 維 蛋 白 原 (fibrinogen)轉換成纖維蛋白 (fibrin)，纖維蛋白存在於纖維網狀上，

當 ADP 刺激血小板凝集後，纖維蛋白與凝集在受傷處的血小板結 合，會產生凝血塊 (fibrin clot)，最後聚集成血栓 (thrombus)，達到止 血的作用

⁽⁶⁾

當血栓素 A

2

2

2

2

DG)及肌醇-1,4,5-三磷酸 (inositol-1,4,5-trisphosphate；IP

3

⁽⁷⁾

3

²⁺

2

2

2

2

2

2

⁽⁸⁾

⁽⁷⁾

2

2

2

2

2

2

2

₂

₂

²⁺

雖然血小板可形成血栓，達到止血的效用，但是血栓若無法分 解，將會阻塞較小的血管造成栓塞，引發急性的血管併發症。由不適 當的凝血或高血脂、糖尿病、腫瘤、動脈或靜脈血栓等因素，所造成 血小板不正常的活化，是血栓栓塞疾病的主要原因，它可能引發動脈 硬化、心肌梗塞、腦中風與腎血管等疾病

⁽⁹⁾

臨床上最常使用的抗血小板藥物 aspirin

⁽¹⁰⁾

₂

2

2

強。另一種抗血小板藥物 ticlopidine

⁽¹¹⁾

2

2

⁽¹²⁾

然而目前 aspirin 仍是臨床上少數安全的抗血小板藥物，因此開發更 理想的新型抗血小板凝集藥物，是醫藥界亟待解決的課題。

COOH

O C O

CH ₃

N

S Cl

aspirin ticlopidine

N N

HOOC

oragrel

本論文的藥理實驗即是應用上述原理，分別以 thrombin、AA、

collagen、PAF 誘發血小板凝集，來測試化合物抑制血小板凝集百分 比的程度。

圖一 血小板活化機轉 (1)

Receptor Receptor

Thrombin Collagen

PGH ₂

PGH ₂

Arachidonic Acid

PIP ₂ R ₂

O PO ₂ R ₁

O

O PO ₃

O PO ₃ -

- 2

- 2

O PO ₂ O

O PO ₃

O PO ₃ -

- 2

R ₂ OH

R ₁

IP ₃

Ca ⁺⁺ Mobilization Phospholipase C

Diacyl Glycerol

Activation Protein Kinase C

Platelet Activation Monoglycerol

- 2

TXA ₂ Collagen Thrombin Epinephrine Serotonin ADP PAF

adenylate cyclase (-)

phosphatidylinositides (phospholipase C)

Ca

ATP cAMP

phospho- diesterase

5'-AMP

(-) ++

secretion

phospholipase A ₂

phospholipid

PAF

Fibrinogen phospholipid

arachidonic acid

PG endoperoxides

cyclooxygenase

Thromboxane A ₂

thromboxane synthetase PGI ₂

(5)

(4)

(1)

(2)

(3)

(1)

inhibition promotion

(1) phospholipase A 2 inhibitors (4) phosphodiesterase inhibitors (2) cyclooxygenase inhibitors (5) adenylate cyclase stimulants (3) thromboxane synthetase inhibitors (6) miscellaneous

圖二 血小板活化機轉 (2)

第三節 肥滿細胞 (mast cells)與嗜中性白血球 (neutrophils) 之生理

如圖三

⁽⁷⁾

^(13,14)

2

4

4

^(15,16)

肥滿細胞也會釋放出化學誘引劑 (chemoattractants)，如過敏性嗜伊紅 性血球化學趨化因子 (eosinophil chemotactic factor of anaphylaxis；

ECF-A) 及 嗜 中 性 白 血 球 化 學 趨 化 因 子 (neutrophil chemotactic factor；NCF)，這些化學媒介物質活化嗜中性白血球後，會產生超氧 自由基 (superoxide anion；O

2 . -

)、羥基自由基 (hydroxy radical；OH

^.

2

2

⁽¹⁷⁾

⁽¹⁸⁾

^(19-21)

^(22,23)

^(24,25)

⁽²⁶⁾

^(27-29)

綜合前述，藥物若能抑制肥滿細胞及嗜中性白血球的活化，將可 減緩發炎的症狀，對過敏及發炎的預防與治療具有極大的助益。

本論文的藥理試驗是利用上述模式來篩選抗過敏及抗發炎藥 物，以 compound 48/80 (condensation product of N-methyl-p-methoxy- phenylethylamine with formaldehyde) 誘 導 肥 滿 細 胞 釋 放 出 β -glucuronidase 及 histamine，來測試化合物的抑制百分比。同時測試 化合物對於 fMLP (N-formyl-methionylleucylphenylalanine)誘導嗜中性 白血球釋放出β-glucuronidase 及 lysozyme，來測試化合物的抑制百 分比。另外也測試化合物對於 fMLP 及 PMA (phorbol 12-myristate 13-acetate diester)誘導嗜中性白血球超氧自由基生成作用的抑制百分 比，其中 fMLP 與 PMA 分別作用在細胞膜上的接受器及細胞內的 PKC (protein kinase C)上。

第四節 小神經膠質細胞 (microglial cells)之生理

小神經膠質細胞是腦中的巨噬細胞 (macrophage)，它對周圍的細 胞有益處也有害處，而且與大部分的發炎、感染及中樞神經系統的退 化性疾病有關

^(30,31)

⁽³²⁾

⁽³³⁾

⁽³⁴⁾

⁽³⁵⁾

在小神經膠質細胞中，藉由誘導型一氧化氮合成 (inducible nitric oxidase synthetase；iNOS)可將 L-阿金胺基酸 (L-arginine)轉換成 一氧化氮及瓜胺酸 (citrulline)，所生成之一氧化氮可導致延遲性的神 經毒性，或者可加強 N-甲基-D-天門冬酸 (N-methyl-D-aspartic acid) 所 引 起 的 神 經 傷 亡 。 當 小 神 經 膠 質 細 胞 被 細 菌 性 內 毒 素 (lipopolysaccharide；LPS)活化時，就會釋放出一氧化氮 (nitric oxide；

NO)及腫瘤壞死因子 (tumor necrosis factor；TNF)等物質

^(36,37)

⁽³⁸⁾

⁽³⁹⁾

⁽⁴⁰⁾

綜合前述可知，抑制小神經膠質細胞產生一氧化氮及腫瘤壞死因 子-α，可當作治療各種中樞神經系統疾病的藥物。

第五節 巨噬細胞 (macrophages)之生理

巨噬細胞在非專一性寄主對抗病毒及微生物致病源 (microbial pathogens)中扮演著重要的角色，它也是專一性免疫反應中的重要調 節者

⁽⁴¹⁾

^(42-44)

在巨噬細胞中，藉由誘導型一氧化氮合成 (inducible nitric oxidase synthetase；iNOS)可將 L-阿金胺基酸 (L-arginine)轉換成一氧 化氮及瓜胺酸 (citrulline)，一氧化氮能夠抑制細菌、病毒、真菌、原 生動物和癌細胞的生長，是重要的病源菌毒殺者，同時調節前列腺素 的合成；在癒傷過程中，適量的一氧化氮會促進傷口的癒合，然而，

過量一氧化氮的產生與疾病的形成有密切關係，並且造成正常組織的 傷害。研究指出，體內過量一氧化氮、前列腺素 E

2

2

2

2

⁽⁴⁵⁾

2

⁽⁴⁶⁾

^(43,47)

巨噬細胞的第二型環氧 (COX-2)受內因性因子，如 cytokine (細胞素)或外因性因子，如 LPS 的活化誘發表現，因此專一性抑制 COX-2 之非固醇類消炎劑的研發為目前熱門之研究主題。

第六節 抗血小板藥物之分類

目前的抗血小板藥物依其作用機轉可分為以下幾類：

I、Cyclooxygenase Inhibitors

藉著抑制 cyclooxygenase 的作用而阻斷血小板中 thromboxane A

2

indomethacin 等。

II、Phosphodiesterase Inhibitors

藉著抑制 phosphodiesterase 的作用而阻斷 cAMP 水解成 5

'

使 得 c A M P 的 量 增 加 ， 而 產 生 抑 制 血 小 板 凝 集 的 作 用 ， 如 dipyridamole、ticlopidine 等。

III、Thromboxane Synthetase Inhibitors

藉著抑制 t h r o m b o x a n e s y n t h e t a s e 的作用而阻斷血小板中 thromboxane A

2

dazoxiben 等)。

IV、Adenylate Cyclase Stimulants

藉著結合到細胞膜上特異的接受器而活化與細胞膜連接的 G protein 去活化 adenylate cyclase，使得 cAMP 的量增加，而產生 抑制血小板凝集的作用，如 prostaglandin 類化合物 (PGI

2

1

V、Miscellaneous

如 eicosapentaenoic acid (EPA)是 PGE

3

但是 EPA 會與 arachidonic acid 競爭 cyclooxygenase，而產生抑制 血小板凝集的作用。

目前雖然有不少藥物具有抑制血小板凝集的作用，然而在臨床上 治療及預防血栓時，仍然缺乏療效確實且副作用輕微的藥物，因此開 發新型的抗血小板藥物是一件重要的工作。

O C O

CH 3

COOH N

COOH CH ₃ H ₃ CO

O

Cl

aspirin indomethacin

N

N

N N

N

N N

N

OH

HO OH

HO

N

S Cl

dipyridamole ticlopidine

N N

HOOC

O HOOC

N N

ozagrel dazoxiben

O

HO HOOC

OH HO

COOH

HO H

O

PGI 2 PGE 1

COOH

CH ₃

eicosapentaenoic acid

第七節 抗過敏性喘息藥物之發展概況

1970 年 臨 床 上 出 現 的 新 型 抗 過 敏 藥 物 --DSCG (Disodium Cromoglycate, Intal

^

⁽⁴⁸⁾

O

O CH ₂ CH CH ₂ OH

O

O

NaOOC COONa

O O

disodium cromoglycate

後來，由於 DSCG 被認為是防止免疫和非免疫性所誘發的肥滿細 胞去顆粒作用的藥物，它能有效對抗黏膜肥滿細胞，且簡單的抗過敏 活性試驗模式─被動皮膚過敏法 (Passive Cutaneous Anaphylaxis Method, PCA Method)也被建立

⁽⁴⁹⁾

^

⁽⁵⁰⁾

^

⁽⁵¹⁾

^

⁽⁵²⁾

N

N H

O

H ₂ C CH ₂ CH ₂ N N CH C ₆ H ₅ C ₆ H ₅

S

N CH ₃

oxatomide ketotifen

tranilast

上述藥物不僅具有如 DSCG 預防氣喘的作用，又因其結構上具 有類似抗組織胺藥物的官能基，所以同時具有抗組織胺的作用。此 外，它們對其他過敏性疾病如過敏性鼻炎 (allergic rhinitis)、蕁麻疹 (urticaria)、過敏性休克 (anaphylactic shock)等都有療效。

DSCG 的主要作用機轉在於穩定肥滿細胞的細胞膜並且防止肥 滿細胞去顆粒化，而阻斷鈣離子進入細胞中，抑制化學媒介物質如組 織胺 (histamine)、白三烯素 (leukotriene)、血清素 (serotonin)、前列 腺素 (prostaglandin)及緩激 (bradykinin)等的釋放。組織胺在過敏發 生前，就已經合成並貯存在細胞質的顆粒中，然而白三烯素是在過敏 發生後才被合成釋放出來，早期認為如果類似 DSCG 的抗過敏藥物 能同時具有抑制白三烯素之生合成及釋放的作用，就能達到更好的抗 過敏活性，例如 1982 年，Yoshimoto 氏發現 quinone 類衍生物能競爭 性抑制 5-lipoxygenase，阻斷白三烯素之生合成，因此具有不錯的抗 過敏活性，如 AA-861

⁽⁵³⁾

CH ₃ H ₃ C

OH H ₃ C

O

O

AA-861

此後，研究開發抗過敏藥物時，不僅要抑制氣管過敏，同時也要 抑制氣管發炎，才能得到較好的療效。如圖四

⁽⁵⁴⁾

NH C O

CH CH

OCH 3

OCH 3

COOH

球 (eosinophilic leukocytes)、巨噬細胞 (macrophage)及嗜中性白血球 (neutrophilic leukocytes)等聚集於發炎部位，造成白三烯素、血栓素 A

2

2

綜合前述可知，與過敏性喘息有關的化學媒介物質包括組織胺、

白三烯素、血小板活化因子、血栓素 A

₂

因此除了 DSCG 等能抑制肥滿細胞釋放化學媒介物質外，這些化學 媒介物質的拮抗劑，也是具有開發價值的新型抗過敏性喘息藥物。

圖四 過敏性媒介物質與氣喘之關係

第八節 研究動機與目的

本 研 究 室 曾 經 合 成 出 ethyl

5-(2'-methoxycarbonylphenoxy)furan-2-carboxylate 和 ethyl furo[2,3-b]chromone-2-carboxylate，分別提供藥理活性篩選，結果發 現這兩種化合物具有抗過敏及抗發炎活性的表現

^(3,55)

^(10,56-59)

^(11,60)

^(61,62)

^(12,63)

⁽⁶⁴⁾

⁽⁶⁵⁾

⁽⁶⁶⁾

⁽⁶⁷⁾

⁽⁶⁸⁾

⁽⁶⁹⁾

⁽⁷⁰⁾

O O COOC ₂ H ₅

COOCH ₃

ethyl 5-(2'-methoxycarbonylphenoxy)furan-2-carboxylate

^O

O COOC

H

O

ethyl furo[2,3-b]chromone-2-carboxylate

COOH

O C

CH 3

O

Cl

N

S

aspirin ticlopidine

HOOC

O

N N

HOOC

N N

dazoxiben ozagrel

COONa N

CH ₃

OKY-1581

O

CH

H ₃ C COOH

O NHSO ₂ CH ₃ NO ₂

fenoprofen nimesulide

NH COOH

CF ₃ NH

COOH

CH ₃ CH ₃

flufenamic acid mefenamic acid

NH COOH Cl

CH ₃

Cl

N NH COOH

CF ₃

meclofenamic acid niflumic acid

另外，許多與 furo[2,3-b]chromone 有生理等價性 (bioisosteric)結 構 的 化 合 物 ， 例 如 ： traxanox

⁽⁷¹⁾

⁽⁷²⁾

⁽⁷³⁾

⁽⁷⁴⁾

⁽⁷⁵⁾

N O

Cl

N N N N

H O

O N

COOH

NH

(CH

)

CH

O

traxanox amlexanox

^O

COOH (CH

)

CHO

O

RS-7540

O

COO

NH

C(CH

OH)

C

H

S

O O

NH H

C

RU-31156

^{N O}

COCH

O

Y-9000

基於上述原因，加上目前很少人做此類衍生物，因此著者期望能 藉由結構類似的已知藥物做為背景資料，有系統地合成出一系列的 ethyl 5-(2'-alkoxycarbonyl substituted phenoxy)furan-2-carboxylate derivatives，利用這些化合物來尋求生理活性強且毒性小的新型化合 物，另一方面利用此新型化合物作為先導化合物 (lead compound)，

開拓新的研究途徑。