本发明涉及一种褪黑素衍生物及其制备方法和应用，属于药物制备领域。
褪黑素(melatonin，又称n-乙酰基-5-甲氧基色胺)是一种由哺乳动物和人类的松果体产生的胺类激素，其作用相当广泛。它可具有维持生理节奏的昼夜规律、辅助睡眠、增强人体免疫力、抗衰老、抗击肿瘤、抗精神类疾病、血管保护等作用。褪黑素也是古老的吲哚类植物激素，对植物生长调节和抵抗恶劣环境具有重要作用。褪黑素还具有强大的抗氧化功能，可以作为化妆品护肤品。据研究表明褪黑素的毒性极小，人体实验证明，每天服用多达几克长达一个月，近乎没有发现毒副作用。因此褪黑素越来越受到研究者们的关注，但是由于其分子本身的特性，在水中的溶解度极低，较差的水溶性这一特性大大限制了褪黑素的医药功效。由于褪黑素水溶性低，在制备药物和植物生长调节剂时不能很好的溶解于水中，只能溶解于有机溶剂中，有机溶剂增大了褪黑素的毒副作用。另一方面，由于褪黑素的水溶性低，脂溶性高，很快穿透血脑屏障，在大脑内的血液中滞留时间短，影响其疗效。研究人员在研究褪黑素对动物和人体的作用机理时也需要将褪黑素溶解于水中，由于其水溶性低，限制了其研究进展。
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供了一种褪黑素衍生物及其制备方法和应用，极大地提高了褪黑素的水溶性。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案之一是：
一种褪黑素衍生物，其结构式如下：
本发明解决其技术问题所采用的技术方案之二是：
一种上述的褪黑素衍生物的制备方法，步骤如下：将天然褪黑素溶解于溶剂中，在-2℃-2℃条件下加入催化剂，搅拌反应，加入反应物，然后转移到20-30℃下继续反应，通过薄层色谱点板分析反应完成后，向反应液中加入冰水淬灭反应，萃取取水相，并旋转蒸发除去水分，将残留物进行柱层析分离纯化，得到最终目标分子产物。
优选地，所述反应物为1-4丁磺酸内酯、1-3丙烷磺内酯、溴乙基磺酸钠、溴甲基磺酸钠、氯磺酸、溴乙酸乙酯、3-溴丙酸乙酯、4-溴丁酸乙酯、5-溴戊酸乙酯、戊二酸酐、丁二酸酐或丙二酸单乙酯酰氯。
优选地，所述溶剂为四氢呋喃、乙腈、二氯甲烷或n、n-二甲基甲酰胺。
优选地，所述催化剂为氢化钠、碳酸钠、4-二甲氨基吡啶或三乙胺。
优选地，当所述反应物为氯磺酸、溴乙酸乙酯、3-溴丙酸乙酯、4-溴丁酸乙酯、5-溴戊酸乙酯、戊二酸酐、丁二酸酐或丙二酸单乙酯酰氯时，可以向旋转蒸发所得的固体中入醇和碱，然后转移到20-30℃下继续搅拌反应，再将此步骤中所得的液体再进行旋转蒸发，将残留物进行柱层析分离纯化，得到最终目标分子产物。
优选地，上述的褪黑素衍生物的制备方法的步骤如下：取天然褪黑素80-120mg溶解在8-12ml的溶剂中，然后在-2℃-2℃条件下加入60-80mg催化剂，边搅拌边反应25-35min，向反应液中加入80-95mg的反应物，然后转移到20-30℃下继续搅拌8-12h；通过薄层色谱点板分析反应完成后，向所得的反应液中加入冰水25-35ml淬灭反应，萃取取水相，并旋转蒸发除去水分，将残留物进行柱层析分离纯化，得到最终目标分子产物。
优选地，所述醇为甲醇，所述碱为氢氧化钠。
优选地，所述甲醇的用量8-12ml，所述氢氧化钠为浓度为1.8-2.5m，用量为2.8-5ml。
优选地，上述的褪黑素衍生物，其结构式如下：
本发明解决其技术问题所采用的技术方案之三是：
上述的褪黑素衍生物的制备方法步骤如下：取天然褪黑素溶解在四氢呋喃中，然后在-2℃-2℃条件下加入nah，边搅拌边反应，向反应液中加入的1-4丁磺酸内酯，然后转移到20-30℃下继续搅拌；通过薄层色谱点板分析反应完成后，向所得的反应液中加入冰水淬灭反应，萃取取水相，并旋转蒸发除去水分，将残留物进行柱层析分离纯化，得到最终目标分子产物。
优选地，上述的褪黑素衍生物的制备方法步骤如下：取天然褪黑素80-120mg溶解在8-12ml的四氢呋喃中，然后在-2℃-2℃条件下加入60-80mg的nah，边搅拌边反应25-35min，向反应液中加入80-95mg的1-4丁磺酸内酯，然后转移到20-30℃下继续搅拌8-12h；通过薄层色谱点板分析反应完成后，向所得的反应液中加入冰水25-35ml淬灭反应，萃取取水相，并旋转蒸发除去水分，将残留物进行柱层析分离纯化，得到最终目标分子产物。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案之四是：
一种上述的褪黑素衍生物作为制备辅助睡眠、增强人体免疫力、抗衰老、抗击肿瘤、抗精神类疾病、血管保护的药物及植物生长促进剂的应用。
本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：
本发明制备的褪黑素衍生物的水溶性比天然褪黑素提高近700倍，该褪黑素衍生物能大量溶解在水中，避免在制备药物过程使用有机溶剂溶解而引起的毒副作用；由于该褪黑素衍生物水溶性高，其脂溶性就低，延长了其在大脑内的血液中滞留时间，增加了其疗效；研究人员可以直接将褪黑素衍生物溶解于水中进行下一步研究，为研究工作提供了便利。
本发明制备的褪黑素衍生物与天然褪黑素具有几乎相同的助眠等生理功能，可以应用在农业、化妆品、医学等行业，具有广阔的应用前景。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1为本发明的褪黑素衍生物的氢谱图。
图2为本发明的褪黑素衍生物的碳谱图。
图3为本发明的褪黑素衍生物的质谱图。
图4为本发明的褪黑素衍生物的溶解性实验结果图。
图5为本发明的褪黑素衍生物的睡眠实验结果图。
下面通过实施例具体说明本发明的内容：
取天然褪黑素(mel)100mg溶解在10mlthf(四氢呋喃)中，然后在冰浴上加入69mg的nah。在冰浴上边搅拌边反应30min；向上述反应液中加入88mg的1-4丁磺酸内酯，然后把反应恢复至室温，并继续搅拌过夜；通过tlc(薄层色谱)点板分析反应完成，向反应液中加入冰水30ml淬灭反应；用乙酸乙酯萃取反应液，取水相，并用旋转蒸发仪减压除去水分；旋蒸后得到的残留物通过柱层析进行分离纯化，得到100mg目标分子产物mels，为淡黄色固体，其氢谱图、碳谱图、质谱图如图1至图3所示。其合成反应式如下：
取褪黑素100mg溶解在10mlthf(四氢呋喃)中，然后在冰浴上加入nah(69mg)。反应在冰浴上搅拌30min。向上述反应液中加入1-3丙烷磺内酯(79mg)，然后把反应恢复至室温，并继续搅拌过夜。通过tlc(薄层色谱)点板分析反应完成，向反应液中加入冰水30ml淬灭反应。用乙酸乙酯萃取反应液，取水相，并用旋转蒸发仪减压除去水分。旋蒸后得到的残留物通过柱层析进行分离纯化，得到最终目标分子产物1。其反应式如下：
取褪黑素100mg溶于10ml乙腈中，然后加入碳酸钠137mg、溴乙基磺酸钠136mg，反应于80℃搅拌过夜。点板监测反应结束后旋干得到的残留物通过柱层析进行分离纯化，即得到目标分子2，其反应式如下：
取褪黑素100mg溶于10ml乙腈中，然后加入碳酸钠137mg、溴乙基磺酸钠127mg，反应于80℃搅拌过夜。点板监测反应结束后旋干得到的残留物通过柱层析进行分离纯化，即得到目标分子3。其反应式如下：
取褪黑素100mg溶于二氯甲烷10ml中，然后加入60mg氯磺酸、三乙胺130mg，反应在室温搅拌3-5小时，点板监测反应结束，然后把反应液旋干。固体用10ml甲醇溶解，然后加入2m的氢氧化钠溶液3ml室温搅拌30分钟，最后把液体旋干残留物经柱层析纯化得到目标分子4。其反应式如下：
取一定量褪黑素溶于dmf(n、n-二甲基甲酰胺)中，然后加入nah(3倍当量)，反应在冰浴下搅拌30分钟，然后分别加入反应物溴乙酸乙酯、3-溴丙酸乙酯、4-溴丁酸乙酯或5-溴戊酸乙酯s1(1.5倍当量)，反应在室温下搅拌过夜，反应液经萃取过柱纯化得到中间体产物m1-4，然后把m1-4溶解在meoh/h2o＝2/1的混合液中，并加入氢氧化钠(2倍当量)，反应于室温搅拌0.5小时。将反应液浓缩过柱纯化即得到目标分子5-8。其反应式如下：
取适量褪黑素溶解在二氯甲烷中，然后加入三乙胺(3倍当量)、戊二酸酐或者丁二酸酐(1.5倍当量)、dmap(4-二甲氨基吡啶，催化量)，反应回流过夜，然后把反应液旋干，固体用甲醇溶解，并加入适量2m的氢氧化钠，搅拌30分钟。然后反应液旋干过柱纯化得到目标分子9-10。其反应式如下：
取适量褪黑素溶解在二氯甲烷中，并加入3倍当量的三乙胺，然后向反应液中加入1.5倍当量丙二酸单乙酯酰氯.反应在室温下搅拌5小时，然后把反应液萃取得有机相旋干过柱纯化得到m5。把m5溶解在meoh/h2o＝2/1的混合液中，并加入2倍当量氢氧化钠，室温搅拌30分钟，反应液旋干过柱纯化得到目标产物分子11。其反应式如下：
取适量的实施例5中得到的m1-2溶解在无水四氢呋喃里，然后在冰浴上加入libh4(3倍当量)，反应于室温下搅拌过夜。点板监测反应结束后萃取反应液，有机相旋干后过柱纯化得到目标分子13和12。其反应式如下：
在室温条件下，测定了实施例1制定的褪黑素衍生物在超纯水中的溶解度，结果为160g/100ml，而在scifinder上查到的同样条件下天然褪黑素在水中的溶解度为0.23g/100ml，我们制备的褪黑素衍生物的溶解性相比与天然褪黑素增加了近700倍，如图4所示。这可以大大提高该分子在医药以及生物领域的应用以及研究。
为了验证实施例1改造后的褪黑素衍生物是否依然具有助眠的作用，我们对小鼠分别注射1％戊巴比妥钠溶液建造小鼠睡眠模型。然后将小鼠分成三组，每组5只，第一组注射生理盐水作为空白组(control)，第二组注射天然的未经修饰的褪黑素(mel)溶液(8.6mm，300
μl)，第三组注射相同浓度和体积的改造后的褪黑素衍生物(mels)溶液，以小鼠翻正反射消失一分钟认定小鼠开始睡眠，并开始计时，到小鼠翻身醒来作为睡眠结束，同时结束计时。实验结果如图5所示。从实验结果可以看出，与天然褪黑素相比，改造后的褪黑素衍生物对小鼠的助眠功能并未产生很明显的影响；与对照组相比，小鼠睡眠时间延长近3倍，改造的褪黑素衍生物依然可以发挥其助眠的功能。
以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。
