2,3-二甲氧基-5-甲基-1,4-苯醌的来源及肿瘤细胞毒性

介绍

2,3-二甲氧基-5-甲基-1,4-苯醌的分子骨架以对苯醌为母体，分子式为 C₉H₁₀O₄，分子量 182.17，其结构特殊性在于苯环的 2、3 位连有二甲氧基，5 位取代甲基，外观呈现为红色结晶性粉末，无臭无味。易溶于甲醇、乙醚、二氯甲烷等有机溶剂，几乎不溶于水。化学稳定性较好，但作为醌类化合物，具有氧化还原活性。

图一 2,3-二甲氧基-5-甲基-1,4-苯醌

合成及应用

以 3,4,5 - 三甲氧基甲苯为原料，经 Vilsmeier-Haack 反应、Dakin 反应及氧化三步法，总收率可达 72.3%；或以对甲酚为起始物，通过溴化、甲氧基化等四步反应，实现纯度 99% 的2,3-二甲氧基-5-甲基-1,4-苯醌制备。

2,3-二甲氧基-5-甲基-1,4-苯醌是化学合成辅酶 Q₁₀的关键母体，自身还具有显著生理活性，可以作为细胞代谢激活剂，能促进氧化磷酸化反应，可用于改善心肌能量代谢、治疗病毒性肝炎等疾病。后续研究进一步发现，其衍生物如双辅酶 Q₀具有独特的分子内电子传递特性，在抗氧化与细胞保护中展现潜力。

来源

2,3-二甲氧基-5-甲基-1,4-苯醌可以从台湾特有真菌 Antrodia salmonea 的菌丝体中分离得到。Antrodia salmonea（多孔菌科 Antrodia 属）是 2004 年首次鉴定的新物种，生长于台湾特有树种峦大杉的腐朽树干中，在台湾民间医学中被用于治疗腹泻、腹痛、高血压及肝癌等疾病，同时兼具解毒功效。该真菌的子实体与菌丝体均富含活性成分，此前研究已从中分离出抗氧化性三萜类、萘醌类化合物，而聚焦于其菌丝体的氯仿提取物，发现其对 KB（表皮样癌）、HepG2（肝癌）等肿瘤细胞株具有细胞毒性，进而追踪分离得到2,3-二甲氧基-5-甲基-1,4-苯醌。

分离纯化流程

通过规模化发酵获得 A. salmonea 菌丝体，经真空浓缩后得到残留物，采用溶剂分步萃取法，以氯仿（CHCl₃）为萃取溶剂（4L×3 次），获得氯仿提取物。后续通过多级色谱分离技术纯化得到：亚组分 F4-3 经硅胶柱层析（正己烷 / 乙酸乙酯 = 4:1 洗脱）初步纯化后，通过制备薄层色谱（展开剂：正己烷 / 乙酸乙酯 = 3:1）精制，最终获得2,3-二甲氧基-5-甲基-1,4-苯醌，分离得率为 30mg。

光谱特征：IR 光谱中应呈现醌羰基（C=O）的特征吸收峰（约 1660~1640 cm⁻¹），¹H NMR 光谱可检测到甲基（-CH₃）及二甲氧基（-OCH₃）的特征质子信号，与同类苯醌化合物光谱规律一致[1]。

肿瘤细胞毒性

对2,3-二甲氧基-5-甲基-1,4-苯醌进行了 4 种人肿瘤细胞株（KB、HepG2、H2058、HA22T）的细胞毒性筛选，结果显示化合物 5 具有显著的靶向细胞毒性：对 H2058（恶性黑色素瘤细胞株）的 IC₅₀值为 30μM；对 HepG2（肝癌细胞株）的 IC₅₀值为 37μM；对 KB 细胞株活性较弱，对 HA22T 细胞株无明显抑制作用（IC₅₀>40μM）。

图二 2,3-二甲氧基-5-甲基-1,4-苯醌的细胞毒性及同源物

对比同批分离的其他化合物，2,3-二甲氧基-5-甲基-1,4-苯醌的细胞毒性虽弱于 2 - 甲氧基 - 6 - 甲基对苯醌，但仍是该提取物中活性较强的成分之一。其细胞毒性机制推测与苯醌类化合物的共性作用相关：通过参与细胞内氧化还原反应产生活性氧，或与生物大分子（如 DNA、酶）结合，干扰肿瘤细胞代谢与增殖过程[2]。

参考文献

[1]Takahashi T ,Mine Y ,Okamoto T .2,3-Dimethoxy-5-methyl-p-benzoquinone (Coenzyme Q0) Disrupts Carbohydrate Metabolism of HeLa Cells by Adduct Formation with Intracellular Free Sulfhydryl-Groups, and Induces ATP Depletion and Necrosis[J].Biological and Pharmaceutical Bulletin,2018,41(12):1809-1817.DOI:10.1248/bpb.b18-00497.

[2]Ximena S ,Ronald F ,Sheyla Z , et al.Bioactive components of marine brown macroalgae from the south coast of Peru[J].ABSTRACTS OF PAPERS OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY,2019,257