四甲尿酸的合成工艺与生物活性

背景技术

在茶叶植物中，生物碱的主要活性成分是嘌呤生物碱。茶叶植物中主要的嘌呤生物碱包括咖啡因、1，3，7，9-四甲基尿酸、可可碱和茶碱等。在绿茶和普洱茶中，仅含有咖啡因及少量的可可碱，咖啡因的含量在2.5-4%。在可可茶中，仅有可可碱。而在毛叶茶中，除了可可碱外，还含有少量的咖啡因。在普安茶中，仅含有四甲尿酸，但是其含量相对较少，仅占0.79%，比苦茶中四甲尿酸含量的一半还要少。在苦茶中，含量最多的是四甲尿酸，占2%左右；其次是咖啡因，占0.6-1%；第三是可可碱，但是其含量极少，甚至可能检测不到。因此可知四甲尿酸主要存在于苦茶植物的叶子和果皮中。

1937年，Johnson从几百万磅的茶叶中分离得到了四甲尿酸。四甲尿酸是苦茶叶子中存在的一种较罕为人知的嘌呤生物碱，直到上世纪末才引起少量的关注。1，3，7，9-四甲基尿酸的化学式为C9H12N4O3，CAS号为2309-49-1，熔点：228-229℃，相对分子质量为224.217。四甲尿酸与咖啡因的结构很相似，区别仅在于四甲尿酸多一个甲基。两者同时存在于苦茶植物的叶子中，二者在一定条件下可相互转化。

四甲尿酸表现出的良好生物活性，但是在研究其生物活性之前，须得到其纯品。当前得到四甲尿酸的方法是从苦茶叶子或果皮中分离提纯，但苦茶中同样含有大量的咖啡因，由于四甲尿酸与咖啡因结构相似，推测其性质与咖啡因可能也相似，因此常规的方法无法从苦茶中得到四甲尿酸纯品。苦茶叶子中除了含有四甲尿酸外，同时也包含咖啡因，由于两者结构类似，因此性质也相似，所以从苦茶中提取分离四甲尿酸的过程繁琐，但是苦茶果皮中不含有咖啡因，针对此种情况，卢嘉丽等从苦茶果皮中得到了1，3，7，9-四甲基尿酸纯品，并通过正交实验得到了最佳提纯方法。这种虽然操作简单，但是苦茶果皮资源有限，无法获得大量的1，3，7，9-四甲基尿酸。因此，找到一种操作简单、成本低廉的四甲尿酸的合成方法，对其生物活性及作用机制的深人研究至关重要。

合成工艺

以DMM和1，3-二甲基脲为原料，以甲醇钠为催化剂，合成了1，3-二甲基巴比妥酸，反应产率为76.21%；以1，3-二甲基巴比妥酸和三氯氧磷为原料，合成了化合物6-氯-1，3-二甲基嘧啶-2，4-二酮，反应产率为85.28%；然后化合物6-氯-1，3-二甲基嘧啶-2，4-二酮与甲胺反应，合成了1，3-二甲基-6-甲氨基嘧啶-2，4-二酮；以1，3-二甲基-6-甲氨基嘧啶-2，4-二酮为原料，通过两步反应合成了1，3-二甲基-5，6-二甲氨基嘧啶-2，4-二酮；以1，3-二甲基-5，6-二甲氨基嘧啶-2，4-二酮与三光气为原料，合成了目标产物1，3，7，9-四甲基尿酸，对反应的温度和原料比进行了优化，得出最佳反应条件为：反应温度为30℃，原料比为1，3-二甲基-5，6-二甲氨基嘧啶-2，4二酮：三光气=1:1.2。

生物活性

（1）抗炎止痛：通过在老鼠进行的二甲苯造成的耳部水肿、卡拉胶造成的足肿胀和乙酸造成的血管通透性增加的实验来证明四甲尿酸的抗炎活性。数据显示四甲尿酸具有抗炎活性。在镇痛测试实验中获得的结果表明，四甲尿酸显着增加了老鼠在热板实验和由乙酸造成的扭体反应中疼痛极限，这表明四甲尿酸具有中央和外周间接的的镇痛特性。

（2）抗抑郁：通过对小鼠采用悬尾实验、强迫游泳实验等六种实验探讨了四甲尿酸的抗抑郁作用，并证明了四甲尿酸在抗抑郁方面具有一定的应用价值。谢果在大鼠模型上证明了四甲基尿酸在几乎所有的单胺类神经递质的紊乱中均显示了显著地作用，而咖啡碱几乎没有作用。

（3）镇静催眠：啡因具有中枢神经兴奋的作用，但是四甲尿酸表现出与其完全相反的中枢安定作用。Xu等通过四甲基尿酸、咖啡因和可可碱的比较，证明10mg/kg和30mg/kg的四甲尿酸可以明显延长戊巴比妥引起的大鼠睡眠时间。

（4）减弱压力引起的肝损伤：通过对对老鼠模型口服进行实验证明，四甲尿酸的口服可能会减弱约束应力引起的肝损伤，它的作用机制与其抗氧化和抗炎活性有关。四甲尿酸可以加强抗氧化系统并促进体内促炎介质表达，而不是直接清除自由基。

参考文献

[1]王连彦. 具有良好生物活性的四甲尿酸合成工艺研究[J]. 饮食保健,2018,5(6):71. DOI:10.3969/j.issn.2095-8439.2018.06.088.