專利名稱：薯蕷皂甙元－3－β－纖維二糖苷的合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有生理活性的甾體皂甙的合成方法，具體地說(shuō)是薯蕷皂甙元-3-β-纖維二糖苷(Diosgenin-3-di-β-O-glucopyranoside)的合成方法。
薯蕷皂甙是甾體皂甙中的一大類，許多薯蕷皂甙都具有較好的生物活性。前蘇聯(lián)的科研人員發(fā)現(xiàn)高加索薯蕷中的皂甙提取物有降膽固醇的作用，臨床實(shí)驗(yàn)也有證明。80年代Ravikumer等發(fā)現(xiàn)云南白藥中的薯蕷皂甙有抗癌活性(Ravikumar PR，et al.J Pharm Sci，1979，68(7)900)。我國(guó)的許多種藥材中都含有薯蕷皂甙，如藏山藥、蚤休、菝葜、穿山龍、蜀葵葉薯蕷、山麥冬等等，但含量都不高。
雖然植物中有很多種皂甙，但皂甙是一類極性較強(qiáng)的大分子化合物，不容易結(jié)晶，易溶于水和醇，難溶于有機(jī)溶劑，而且在同一植物中往往有很多結(jié)構(gòu)相近的皂甙共存，更增加了分離純化的困難。一般經(jīng)過(guò)分離純化只能得到總皂甙。要使總皂甙得到進(jìn)一步分離，得到較純的皂甙，往往僅靠一種柱層析的方法很難解決所有的分離問(wèn)題，除了使用常規(guī)的正相硅膠柱層析外，還需要選用反相硅膠、大孔吸附樹(shù)脂及葡聚糖凝膠柱層析等幾種方法配合使用，才能達(dá)到滿意的分離效果。另外甾體皂甙在植物中的含量也不盡相同，有的甾體皂甙的含量很低，這樣從植物中提取就更加困難。這樣由于皂甙在植物中含量很低，且分離過(guò)程復(fù)雜，很難用于工業(yè)化生產(chǎn)。然而皂甙元相對(duì)于皂甙來(lái)說(shuō)，更容易分離得到，且分離純化過(guò)程易于工業(yè)化。甾體皂甙是由甾體皂甙元和糖基配體通過(guò)糖苷鍵連接而成的，因此可以采用甾體皂甙元為母核，按照已有的天然甾體皂甙中各種糖的連接方式，大量有效地半合成出純的甾體皂甙，進(jìn)而進(jìn)行藥理活性篩選，并進(jìn)一步研究構(gòu)效關(guān)系，從中開(kāi)發(fā)出療效好而毒副作用小的新藥。
本發(fā)明的方法可以用下述的反應(yīng)式表示
本發(fā)明的合成方法中，采用薯蕷皂甙元(Diosgenin)為原料[化合物(V)]與由纖維二糖(I)經(jīng)過(guò)三步反應(yīng)(I→II→III→IV)合成的糖基配體，即苯甲?；?D-纖維二糖三氯乙酰亞胺酯(IV)進(jìn)行糖苷化反應(yīng)，得到化合物(VI)，再脫去保護(hù)基，即可得到薯蕷皂甙元-3-β-纖維二糖苷。
本發(fā)明合成方法包括以下步驟1.全苯甲酰基-D-纖維二糖(II)的合成纖維二糖(I)和苯甲酰氯，在溶劑中反應(yīng)，定量生成化合物(II)?；衔?I)和苯甲酰氯以及溶劑的摩爾比是1∶2.0-10.0∶5.0-12.0，反應(yīng)溶劑是二氯甲烷、三氯甲烷或吡啶，反應(yīng)溫度是-10-40℃，反應(yīng)時(shí)間是8-24小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后，將其倒入大量水中，浸至固化，水洗，烘干得化合物(II)，反應(yīng)收率為80-95％。
2.苯甲?；?D-纖維二糖異頭碳(III)的合成化合物(II)在極性溶劑DMF中和醋酸肼反應(yīng)，生成苯甲酰基-D-纖維二糖異頭碳(III)?；衔?II)和DMF以及醋酸肼的摩爾比是1∶5.0-12.0∶1.0-5.0，反應(yīng)溫度是10-15℃，反應(yīng)時(shí)間是2-5小時(shí)。純化產(chǎn)物是用柱層析純化[濕法上柱，吸附劑硅膠(300-400目)，洗脫劑PE∶EA＝3∶1(V/V)]，反應(yīng)收率為65-80％。
3.苯甲?；?D-纖維二糖三氯乙酰亞胺酯(IV)的合成化合物(III)和三氯乙腈、催化劑在溶劑中于惰性氣體保護(hù)下反應(yīng)生成苯甲?；?D-纖維二糖三氯乙酰亞胺酯(IV)。催化劑是1，8-二氮雜二環(huán)[5.4.0]-7-十一烯(DBU)或無(wú)水碳酸鉀，化合物(III)和三氯乙腈、催化劑的摩爾比為1∶1.4-2.3∶0.01-0.08，惰性保護(hù)氣體是氮?dú)饣驓鍤?，反?yīng)溫度是0-30℃，反應(yīng)溶劑是二氯甲烷或三氯甲烷，反應(yīng)時(shí)間是1.0-5.0小時(shí)。純化產(chǎn)物較好的方法是用短硅膠柱過(guò)濾(反應(yīng)液通過(guò)短硅膠柱(100-200目)濾除催化劑，硅膠柱用二氯甲烷沖洗)。反應(yīng)收率為85-95％。
4.薯蕷皂甙元-3-β-纖維二糖苷(VII)的合成(a)糖苷化反應(yīng)惰性氣體保護(hù)下，化合物(V)、化合物(IV)、促進(jìn)劑和分子篩在溶劑中進(jìn)行糖苷化反應(yīng)生成苯甲?；?薯蕷皂甙元-3-β-纖維二糖苷[化合物(VI)]?；衔?V)、化合物(IV)和促進(jìn)劑的摩爾比是1∶1.0-5.0∶0.01-0.2，較好的是1∶1.2-3.2∶0.04-0.1。促進(jìn)劑是C1-C6的鹵代酰胺、C1-C6的鹵代烴基磺酸、C1-C6的鹵代烴基磺酸酯、C1-C6的鹵代烴基磺酸鹽、C1-C6的三甲基硅基鹵代烴基磺酸酯、三氟化硼-乙醚絡(luò)合物中的一種或一種以上的混合物，例如N-碘代丁二酰亞胺(NIS)、N-碘代丁二酰亞胺(NIS)-三氟甲磺酸銀(AgOTf)混合物、N-碘代丁二酰亞胺(NIS)-三氟甲磺酸(TfOH)混合物、三氟甲磺酸銀(AgOTf)、三甲基硅基三氟甲磺酸酯(TMSOTf)等，較好的是三氟甲磺酸銀、三甲基硅基三氟甲磺酸酯或三氟化硼-乙醚絡(luò)合物。在反應(yīng)中加入分子篩有利于反應(yīng)，所述的分子篩是硅酸鹽型、鋁酸鹽型、多孔性路易斯酸性分子篩或它們的粉末，化合物(V)和分子篩的重量比為1∶0-5.0，較好的是1∶2.0-4.0。分子篩較好的是4、5球形分子篩的粉末。反應(yīng)溶劑是C1-4的氯代烷烴、二氧六環(huán)或甲苯，較好的是二氯甲烷或三氯甲烷，溶劑用量是1mol化合物(V)用4-10升溶劑。反應(yīng)溫度是0-40℃，較好的是10-30℃。反應(yīng)時(shí)間是1-5小時(shí)，較好的是2.0-4.0小時(shí)。惰性保護(hù)氣體是氮?dú)狻鍤饣蚝?。反?yīng)結(jié)束時(shí)加入弱堿淬滅反應(yīng)，弱堿是三甲胺或三乙胺，促進(jìn)劑與弱堿的摩爾比是1∶1-3，較好的是1∶1-1.2。反應(yīng)的收率為80-90％。
(b)脫保護(hù)基反應(yīng)化合物(VI)和堿的甲醇或水溶液在溶劑中反應(yīng)，生成薯蕷皂甙元-3-β-纖維二糖苷(VII)。堿是氫氧化鈉、甲醇鈉、氫氧化鉀或氫氧化鋰，其甲醇溶液或水溶液的重量百分比濃度較好的是25-50％，化合物(VI)和堿的摩爾比是1∶1-10，較好的是1∶2-8。反應(yīng)溶劑是四氫呋喃、甲醇、乙醇、乙腈、水中的一種或一種以上的混合物，溶劑用量是1mol化合物(VI)用10-30升溶劑。反應(yīng)溫度是10-30℃，較好的是15-25℃。反應(yīng)時(shí)間是1-6小時(shí)，較好的是2-5小時(shí)。產(chǎn)物用極性溶劑洗滌純化，純化所用的溶劑是乙酸乙酯、C1-4的醇、丙酮、水中一種或以一種以上的混合物，較好的為甲醇或乙醇。反應(yīng)的收率為85-95％。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明方法的反應(yīng)條件比較溫和，沒(méi)有特別苛刻的要求，操作比較簡(jiǎn)便；本發(fā)明方法中的原材料除了糖苷化反應(yīng)使用的促進(jìn)劑之外，均使用便宜易得的工業(yè)化原料，促進(jìn)劑雖為試劑，但用量是催化量的，用量很少，促進(jìn)劑的摩爾數(shù)只相當(dāng)于化合物(V)摩爾數(shù)的5％-10％，重量只相當(dāng)于化合物(V)1.3％-3.3％；本發(fā)明方法的收率較高，特別是關(guān)鍵反應(yīng)(糖苷化反應(yīng))的收率可以達(dá)到90％，且反應(yīng)選擇性好，都是β型產(chǎn)物；本發(fā)明方法中第3步制得的苯甲?；?D-纖維二糖三氯乙酰亞胺酯及第4步糖苷化反應(yīng)制得的苯甲?；?薯蕷皂甙元-3-β-纖維二糖苷都可以以濾液直接進(jìn)入下一步反應(yīng)，這樣的多步連續(xù)反應(yīng)使本發(fā)明合成方法簡(jiǎn)便；又本發(fā)明的方法明顯減少了柱層析分離純化的使用，整個(gè)合成步驟中只用一次硅膠柱層析純化(第2步)，其它步驟中都改進(jìn)采用簡(jiǎn)便易行的洗滌純化，特別是最終產(chǎn)物薯蕷皂甙元-3-β-纖維二糖苷的純化過(guò)程中，采用極性溶劑洗滌方法即可得到產(chǎn)物，從而使本方法設(shè)備投資減少，成本降低，操作方便，因此，本發(fā)明方法是適宜于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)的方法。
實(shí)施例2苯甲?；?D-纖維二糖異頭碳(III)的合成化合物(II)200g(0.17mol)，溶于1000ml DMF，室溫下加入冰醋酸14.6ml(0.256mol)，0℃下滴加水合肼15.03ml(0.256mol)，室溫?cái)嚢琛LC跟蹤反應(yīng)。反應(yīng)完畢，經(jīng)柱層析[濕法上柱，吸附劑硅膠(300-400目)，洗脫劑PE∶EA＝3∶1(V/V)]得到白色固體，即化合物(III)124g，收率68.03％，HPLC測(cè)定純度為87.22％?；衔?III)的物化數(shù)據(jù)如下1H NMR(300MHz，CDCl3)δ8.1-7.2(m，35H，7C6H5)，6.15(d，1H)，5.68(s，1H)，5.52(m，2H)，5.48(m，1H)，5.20(s，1H)，5.02(o，1H)，4.08-4.62(m，4H)，4.02(m，2H)，3.85(m，2H)。
實(shí)施例3苯甲?；?D-纖維二糖三氯乙酰亞胺酯(IV)的合成化合物(III)25g(0.023mol)，氬氣保護(hù)下加入200ml無(wú)水二氯甲烷，攪拌使固體溶解。氬氣保護(hù)下加入三氯乙腈4.3ml(0.041mol)和1，8-二氮雜二環(huán)[5.4.0]-7-十一烯(DBU)0.15ml(0.75mmol)，室溫下攪拌反應(yīng)2小時(shí)。反應(yīng)液通過(guò)短硅膠柱，用無(wú)水二氯甲烷沖洗。含有化合物IV的濾液直接用于下一步糖苷化反應(yīng)。
實(shí)施例4薯蕷皂甙元-3-β-纖維二糖苷(VII)的合成a)苯甲酰基-薯蕷皂甙元-3-β-纖維二糖苷(VI)的合成化合物(V)6.2g(0.015mol)和化合物(IV)約21.9g(0.018mol實(shí)施例3制得的濾液)溶于500ml無(wú)水二氯甲烷中，和分子篩20g，在氬氣保護(hù)下0℃加入促進(jìn)劑TMSOTf0.15ml(0.75mmol)，加完后升至室溫，攪拌反應(yīng)2小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后加入1ml三乙胺淬滅反應(yīng)。反應(yīng)液過(guò)濾，含有化合物VI的濾液直接用于下一步反應(yīng)。
也可將該濾液旋蒸濃縮，得固體22g，即化合物(VI)，收率為90％，HPLC測(cè)定純度為89.8％?；衔?VI)的物化數(shù)據(jù)如下1H NMR(300MHz，CDCl3)δ8.1-7.2(m，35H，7C6H5)，5.18-5.67(m，6H)，4.86(d，1H)，4.79(d，1H)，4.48(s，1H)，4.43-4.28(m，2H)，4.20(s，1H)，4.06(s，1H)，3.83-3.62(m，3H)，3.43-3.25(m，3H)，2.18-2.01(m，2H)，1.88-1.72(m，6H)，1.66-1.44(m，12H)，1.33-1.0(m，4H)，0.96-0.94(d，2H)，0.86(s，4H)；b)薯蕷皂甙元-3-β-纖維二糖苷(VII)的合成(a)步反應(yīng)得到的濾液(含有化合物(VI)的二氯甲烷溶液)，攪拌下加入0.46g(96％，0.011mol)氫氧化鈉的40ml甲醇溶液，室溫反應(yīng)4小時(shí)。反應(yīng)液旋蒸濃縮至干，加入200m水，40℃旋轉(zhuǎn)0.5小時(shí)，靜置過(guò)夜。次日，抽濾，濾餅用水洗滌至中性，抽干，再用3×50ml乙醇洗滌。抽濾，濾餅烘干得土黃色粉末固體3.5g，HPLC測(cè)定純度為99％。兩步反應(yīng)的總收率為82.5％?；衔?VII)的物化數(shù)據(jù)如下1H NMR(300MHz，C5D5N)δ0.68(d，3H)，0.82(s，3H)，0.90(s，3H)，0.95-1.20(m，6H)，1.34-1.88(m，12H)，1.92-2.13(m，3H)，2.52(d，1H)，2.70(d，1H)，3.42-3.65(m，2H)，3.78-4.73(m，12H)，5.0(s，6H)，5.21-5.38(m，2H)，6.40-6.68(m，3H)，7.20-7.68(m，3H)；13C NMR(300MHz，C5D5N)140.95，121.73，109.28，105.01，102.35，81.35，81.12，78.48，78.32，78.28，76.87，76.47，74.90，74.80，71.57，66.90，62.95，62.51，62.27，56.69，50.33，42.01，40.49，39.92，39.32，37.49，37.08，32.30，32.22，31.86，31.69，30.63，30.23，29.3021.15，19.41，17.33，16.37，15.03 ESI-MS(m/z)761.4(M++Na)。
權(quán)利要求
1.一種薯蕷皂甙元-3-β-纖維二糖苷的合成方法，其特征是包括如下步驟(1).全苯甲?；?D-纖維二糖的合成纖維二糖和苯甲酰氯，在溶劑中反應(yīng)，生成全苯甲?；?D-纖維二糖，纖維二糖，苯甲酰氯和溶劑的摩爾比是1∶2.0-10.0∶5.0-12.0，反應(yīng)溫度是-10-40℃，反應(yīng)時(shí)間是8-24小時(shí)；(2)苯甲?；?D-纖維二糖異頭碳的合成全苯甲?；?D-纖維二糖在DMF中和醋酸肼反應(yīng)，生成苯甲酰基-D-纖維二糖異頭碳，全苯甲酰基-D-纖維二糖，DMF和醋酸肼的摩爾比是1∶5.0-12.0∶1.0-5.0，反應(yīng)溫度是10-15℃，反應(yīng)時(shí)間是2-5小時(shí)；(3)苯甲?；?D-纖維二糖三氯乙酰亞胺酯的合成苯甲酰基-D-纖維二糖異頭碳和三氯乙腈、催化劑在溶劑中于惰性氣體保護(hù)下反應(yīng)生成苯甲?；?D-纖維二糖三氯乙酰亞胺酯，苯甲?；?D-纖維二糖異頭碳和三氯乙腈、催化劑的摩爾比為1∶1.4-2.3∶0.01-0.08，反應(yīng)溫度是0-30℃；(4).薯蕷皂甙元-3-β-纖維二糖苷的合成(a)由薯蕷皂甙元、苯甲酰基-D-纖維二糖三氯乙酰亞胺酯，促進(jìn)劑和分子篩在惰性氣體保護(hù)下，在溶劑中進(jìn)行糖苷化反應(yīng)生成苯甲?；?薯蕷皂甙元-3-β-纖維二糖苷，在糖苷化反應(yīng)中，薯蕷皂甙元、苯甲?；?D-纖維二糖三氯乙酰亞胺酯和促進(jìn)劑的摩爾比是1∶1.0-5.0∶0.01-0.2，薯蕷皂甙元和分子篩的重量比為1∶0-5.0，反應(yīng)溫度是0-40℃，反應(yīng)時(shí)間是1-5小時(shí)，反應(yīng)溶劑用量是1mol薯蕷皂甙元用4-10升溶劑，反應(yīng)結(jié)束時(shí)加入弱堿淬滅反應(yīng)；(b)苯甲酰基-薯蕷皂甙元-3-β-纖維二糖苷和堿在極性溶劑中進(jìn)行脫保護(hù)基反應(yīng)生成薯蕷皂甙元-3-β-纖維二糖苷，在脫保護(hù)基反應(yīng)中，苯甲?；?薯蕷皂甙元-3-β-纖維二糖苷和堿的摩爾比是1∶1-10，反應(yīng)溫度是10-30℃，反應(yīng)時(shí)間是1-6小時(shí)，溶劑用量是1mol苯甲?；?薯蕷皂甙元-3-β-纖維二糖苷用10-30升溶劑，生成的產(chǎn)物用極性溶劑洗滌純化。
2.如權(quán)利要求1所述的合成方法，其特征在于在所述全苯甲?；?D-纖維二糖的合成反應(yīng)中所述的反應(yīng)溶劑是二氯甲烷、三氯甲烷或吡啶。
3.如權(quán)利要求1所述的合成方法，其特征在于在所述苯甲?；?D-纖維二糖三氯乙酰亞胺酯的合成反應(yīng)中所述的反應(yīng)溶劑是二氯甲烷或三氯甲烷。
4.如權(quán)利要求1所述的合成方法，其特征在于在所述苯甲?；?D-纖維二糖三氯乙酰亞胺酯的合成反應(yīng)中所述的催化劑是1，8-二氮雜二環(huán)[5.4.0]-7-十一烯或碳酸鉀。
5.如權(quán)利要求1所述的合成方法，其特征是在所述糖苷化反應(yīng)中，薯蕷皂甙元、苯甲酰基-D-纖維二糖三氯乙酰亞胺酯和促進(jìn)劑的摩爾比是1∶1.2-3.2∶0.04-0.1，薯蕷皂甙元和分子篩的重量比為1∶2.0-4.0，反應(yīng)溫度是10-30℃，反應(yīng)時(shí)間是2.0-4.0小時(shí)。
6.如權(quán)利要求1所述的合成方法，其特征是在所述糖苷化反應(yīng)中所用的促進(jìn)劑是C1-C6的鹵代酰胺、C1-C6的鹵代烴基磺酸、C1-C6的鹵代烴基磺酸酯、C1-C6的鹵代烴基磺酸鹽、C1-C6的三甲基硅基鹵代烴基磺酸酯、三氟化硼-乙醚絡(luò)合物中的一種或一種以上的混合物。
7.如權(quán)利要求6所述的合成方法，其特征是所用的促進(jìn)劑是三氟甲磺酸銀，三甲基硅基三氟甲磺酸酯或三氟化硼-乙醚絡(luò)合物。
8.如權(quán)利要求1所述的合成方法，其特征是在所述的糖苷化反應(yīng)中所述的惰性保護(hù)氣體是氮?dú)?、氬氣或氦氣?br> 9.如權(quán)利要求1所述的合成方法，其特征是所述的糖苷化反應(yīng)中所述的溶劑是C1-4的氯代烷烴、二氧六環(huán)或甲苯。
10.如權(quán)利要求9所述的合成方法，其特征是所述糖苷化反應(yīng)中所述的溶劑是二氯甲烷或三氯甲烷。
11.如權(quán)利要求1所述的合成方法，其特征是所述糖苷化反應(yīng)中加入弱堿淬滅反應(yīng)的弱堿是三甲胺或三乙胺。
12.如權(quán)利要求1所述的合成方法，其特征是所述糖苷化反應(yīng)中所用的分子篩是硅酸鹽型、鋁酸鹽型、多孔性路易斯酸性分子篩或它們的粉末。
13.如權(quán)利要求1所述的合成方法，其特征是在所述脫保護(hù)基反應(yīng)中，苯甲酰基-薯蕷皂甙元-3-β-纖維二糖苷和堿的摩爾比是1∶2-8，反應(yīng)溫度是15-25℃，反應(yīng)時(shí)間是2-5小時(shí)。
14.如權(quán)利要求1所述的合成方法，其特征是在所述脫保護(hù)基反應(yīng)中所述的堿是氫氧化鈉、甲醇鈉、氫氧化鉀或氫氧化鋰。
15.如權(quán)利要求1所述的合成方法，其特征是在所述脫保護(hù)基反應(yīng)中所述的反應(yīng)溶劑是四氫呋喃、甲醇、乙醇、乙腈、水中的一種或一種以上的混合物。
16.如權(quán)利要求1所述的合成方法，其特征是在所述的脫保護(hù)基反應(yīng)中洗滌純化所用的溶劑是乙酸乙酯、C1-4的醇、丙酮、水中一種或以一種以上的混合物。
17.如權(quán)利要求16所述的合成方法，其特征是在所述的脫保護(hù)基反應(yīng)中的洗滌純化所用的溶劑是甲醇或乙醇。
全文摘要
一種薯蕷皂甙元－3－β－纖維二糖苷的合成方法，是由薯蕷皂甙元為原料與由纖維二糖經(jīng)過(guò)三步反應(yīng)合成的苯甲?；璂－二葡萄糖三氯乙酰亞胺酯進(jìn)行糖苷化反應(yīng)，再脫去保護(hù)基(苯甲?；?，即得薯蕷皂甙元－3－β－纖維二糖苷。該方法原料便宜易得，反應(yīng)條件溫和，產(chǎn)物收率高，產(chǎn)物的光譜純度達(dá)99％以上，在本發(fā)明整個(gè)合成方法步驟中，采用了多步連續(xù)反應(yīng)得到產(chǎn)物的方法，又減少了柱層析分離純化手段，而以方便的溶劑洗滌純化取代之，從而使設(shè)備投資減少，成本降低，操作又方便，因此本發(fā)明合成方法是適宜于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)的方法。
文檔編號(hào)C07J71/00GK1456571SQ0312890
公開(kāi)日2003年11月19日 申請(qǐng)日期2003年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月28日
發(fā)明者惠永正, 劉俊耀, 張捷 申請(qǐng)人:上海中藥創(chuàng)新研究中心