专利名称：一种适于产业化的红景天苷化学合成方法
技术领域：
本发明属于药物化工技术领域，更具体地说，涉及一种适于产业化的天然产物红景天苷化学合成方法。
背景技术：
红景天为景天科红景天属多年生草本植物，全世界此属植物近百种，种类繁多，为高海拔、耐寒植物。红景天苷是我国藏药药用植物红景天的主要活性成分之一。现代药理学研究结果表明，红景天苷对心肌损伤有保护作用，具有抗缺氧、抗辐射、抗疲劳、抗衰老、 调节免疫功能及解毒等作用，对血压及血糖具有双向调节作用，还具有镇静、抗微波辐射、 促进蛋白质代谢、消炎、强心及抗肿瘤等多种功效[刘孟华，李沛波，苏薇薇，红景天化学成分及其药理作用研究进展，中南药学，2006，4，463;袁瑜，张良，李玉峰，红景天活性成分及药理作用，食品与药品，2007，9，M漕晓刚，于刚，王立军，红景天苷研究进展，食品与药品， 2007，9，48]。在我国以红景天苷为主要药效成分的红景天注射制剂、口服液制剂及多种保健品已开发上市，而且基于红景天苷单体的心脏抢救用药物的研发工作也在进行中。随着越来越多的红景天苷新药及保健品上市，药物生产、生物学及新药研究对高纯度红景天苷原料的需求会越来越大，发展高效、低成本、易于工业化生产的红景天苷制备方法已成为当务之
刍
/CJ、O红景天属植物多分布于北半球的高寒地带，生长缓慢，再生能力较差，随着药物开发及生产规模的不断扩大，红景天消耗量急剧增加，野生储备资源越来越少。由于红景天苷在植物中的含量较低，从天然红景天植物中提取红景天苷的提取工艺一般也较为复杂，提取率通常只有植物干重的0. 4 0. 8%，因此采用植物提取的方法获取红景天苷存在着提取成本高、工作量大、高纯度样品难于制备及不利于资源保护等问题，因此发展一种可大量工业化生产红景天苷的合成方法很有必要和急需的。目前，文献报道的涉及红景天苷合成的方法可分为生物合成及化学合成两大类。 迄今为止报道的红景天苷生物合成的文献不多，主要合成方法集中在组织培养、细胞培养、 其他生物次生代谢及基因克隆和遗传转化等方面，大多数的工作尚处于实验室探索阶段， 离工业化大规模生产尚有较大距离[张祖荣，廖志华，红景天苷的生物合成途径及生物技术研究进展，中草药，2010,41,1571]。另外，采用糖苷酶催化的生物合成也有报道，如 Tetrahedron Asymmetry(1999,10,2429)报道了采用杏仁 β-葡萄糖苷酶(Sigma G-0395) 催化，以对硝基苯基葡萄糖苷为供体的红景天苷合成方法；Process Biochemistry (2005, 40,3143)也报道了以β-葡萄糖苷酶(黑曲霉，Aspergillas niger)催化葡萄糖和酪醇的反应。目前国内此类研究采用的酶主要来源为菌株发酵液或植物提取的粗酶。如采用 Absidia Sp.MS2菌株发酵液提取的粗酶催化葡萄糖和酪醇发生糖基化反应生成红景天苷 [贾艳萍，郭宏艳，张春枝，金凤燮，大连轻工业学院学报，2004，23，97]；采用苹果籽粉中的葡萄糖苷酶催化葡萄糖和酪醇进行糖基化反应合成红景天苷也有报道[许建和，童爱敏，林国强，一种天然产物红景天苷的酶促合成方法.中国发明专利ZL 200410016652.0;许建和，郁惠蕾，林国强.一种反应与分离耦合酶促合成红景天苷的方法.中国发明专利ZL 200610024094. 1]。一般认为，生物合成具有反应条件温和，有较好的立体选择性，反应过程简单等优点；但综合分析红景天苷生物合成研究的报道，认为目前大多数工作的实质主要还是利用不同来源的β -葡萄糖苷酶催化红景天苷的合成，酶的来源不同对底物的选择性不同，由于糖苷酶同时具有催化糖基化反应及糖苷键水解的双向催化作用，因此可以预见采用糖苷酶催化的红景天苷的合成，收率不会理想；此外，此类生物合成因酶对体系缓冲液种类、有机溶剂种类及加入量、PH值、温度、底物浓度等因素的敏感和局限性，条件控制不易，反应周期较长；另外，由于生物合成体系化合物组成复杂，主产物含量较低，若想获得纯度较高的红景天苷，柱层析是必需的纯化手段，因此此类生物合成方法在效率、规模及生产成本上应不具有竞争优势。 红景天苷的化学合成研究已有许多报道。从1969年苏联化学家[Troshchenko， Α. Τ. Juodvirsis, Α.，Khim. Prir. Soe，1996，5，256]首次报道了红景天苷的化学合成工作以来，已陆续有多篇关于化学合成红景天苷的论文及专利发表。综合分析已公开的红景天苷合成方法，按方法学可分为三类第一类是采用Koenigs-Knorr法合成红景天苷。该法均采用四乙酰溴代葡萄糖作为糖基供体，重金属盐碳酸银作为催化剂，糖基受体有采用乙酰基保护酪醇酚羟基、苄基保护及直接采用酪醇为受体三种情况。如邓梅等用乙酰基保护的酪醇为受体，乙酰溴代糖为供体，碳酸银催化下合成了红景天苷及其类似物，取得了较好的收率。但产物纯化仍采用柱层析法，乙酰基保护酚羟基会在糖基化过程中出现乙酰基迁移的情况，使反应复杂化，收率降低[邓梅，吴振刚，刘雪英，孙晓莉，红景天苷及其类似物的合成，第四军医大学学报，2007，28，1501]；姜茹等采用类似的方法，利用四乙酰溴代糖与乙酰基保护酚羟基的酪醇进行糖基化，经脱保护制备了红景天苷的糖型类似物[姜茹，孙晓莉，石天尧，陈惠，景临林，刘雪英，一种大量制备酪醇糖苷的方法，中国发明专利申请CN200910023275.6]，虽然该法产率较高，可单次制备公斤级高纯度(>98%)的红景天苷类似物，但是仍无法避免需要用到昂贵的碳酸银、乙酰基保护基迁移、中间体需柱层析分离等问题，因此仍然不适于工业化生产。直接以酪醇为受体的报道如石力夫等人利用四乙酰溴代糖与酪醇在碳酸银催化下糖基化反应形成糖苷，再经过脱保护得到红景天苷。由于酪醇的醇羟基与酚羟基均能发生糖基化反应，造成副产物多，大量制备时，会造成产率降低和分离困难[石力夫，蔡溱，姚斌.红景天苷衍生物及其制备方法和用途.中国发明专利ZL03141678. 0]。采用苄基保护酚羟基的酪醇为受体的报道较多，差别主要在于苄基保护酚羟基酪醇制备方法的不同[李国青，李展，中国药物化学杂志，1996，6，136 ；张三奇，尚刚伟，李中军，王安邦，蔡孟深，中国药物化学杂志，1997，7，256 ；纪淑芳，周亚青，沈阳药学院学报，1987，4，192;张莲姬，李雪梅，田官荣，延边大学学报(自然科学版)，2002，28，97 ； 郭益冰，郑成，孟颖，杨宇民，红景天苷及其类似物的合成，南通大学学报(自然科学版)， 2009，8，29]。采用苄基保护酪醇的酚羟基，虽然避免了糖基化反应中乙酰基迁移问题，但含苄基化合物的难于结晶且脱除时需要用贵金属Pd的催化氢化，因此合成步骤增加，工业化成本较高并存在安全隐患。第二类方法是采用khmidt糖基化法制备红景天苷，该法采用四乙酰基(苯甲酰基)-α -D-葡萄糖基三氯乙酰亚胺酯为糖基化供体，与乙酰基保护酚羟基的酪醇在催化量的路易斯酸作用下成苷，然后脱除保护基合成红景天苷[惠永正，曾志宏，刘俊耀，红景天苷类化合物的合成方法，中国发明专利ZL 02137490.2]。该法具有较高的产率，但由于采用了乙酰基保护酪醇酚羟基，仍存在乙酰基迁移带来的反应复杂性；由于反应中间体不具备结晶性，因此该法仍无法革除柱层析；此外由于酰基糖基三氯乙酰亚胺酯糖基供体需经三步反应制备，合成繁琐，不易储存，合成成本高稳定性不好，大量制备时可能会因供体的部分水解而导致合成失败。因此该方法基本不具备工业生产的可行性。第三类方法是乙酰糖糖基化法。该法采用高活性的五乙酰葡萄糖为供体，在分子筛和路易斯酸存在下与未保护的酪醇进行糖基化反应，得到关键中间体四乙酰红景天苷，然后在 Na0CH3/H0CH3条件下脱除保护基便得到红景天苷[吴金龙，廖宇，刘珊林，一种化学合成红景天苷的方法，中国发明专利ZL 200610053035. 7]。尽管该方法使用了价廉易得的β五乙酰葡萄糖为原料，酪醇无需保护，反应步骤在所有红景天苷化学合成相关文献中是最短的， 但是，同样由于酪醇的醇羟基与酚羟基均能发生糖基化反应，因此会造成反应产物复杂、产率偏低、各步产物分离必需依赖柱层析等问题，使该工艺工业化放大的可能性大大降低。
发明内容
鉴于现有的红景天苷化学合成各类方法存在的各种问题，本发明人在前期研究工作的基础上，改进了合成路线，建立了一种可大量制备红景天苷的新方法，成功地克服了现有技术中存在的不足。本发明的目的是提供一种操作简单、低成本、适于工业化生产的红景天苷制备方法。本发明的另一目的是提供用于制备红景天苷的中间体化合物。具体地说，本发明提供了一种红景天苷的制备方法，其包括如下步骤(1) β-D-五乙酰葡萄糖与式I化合物在路易斯酸存在下反应，得到式II化合物
权利要求
1.一种红景天苷的制备方法，其包括如下步骤(1)β -D-五乙酰葡萄糖与式I化合物在路易斯酸存在下反应，得到式II化合物
2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述取代的苯基或者取代的萘基是指苯环或者萘环被一个或两个以上取代基所取代，而且，所述取代基选自卤素、硝基、C1-C4烷基、 C1-C4烷氧基、或苯基。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述的路易斯酸选自三氯化铝、氯化锌、溴化锌、三氟化硼乙醚、四氯化锡、四氯化钛、三氯化铁或者三氟甲磺酸甲酯或它们的混合物。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述碱性条件是指在氢氧化钠、氢氧化钾或者C1-C4烷醇钠存在条件下，优选地，选自C1-C4烷醇钠，更优选地选自甲醇钠或叔丁醇钠。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述式I化合物通过下列步骤制备酪醇与酰卤Ii1-C(O)-X或酸酐R1-C(O)-O-C(O)-R1在碱性条件于合适溶剂中反应，从而得到式I化合物；这里，所述酰卤R1-C (0) -X或酸酐R1-C (0) -O-C (0) -R1中R1如权利要求1中式I所定义的；X选自氯、溴或碘，优选地，X为氯。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其中，酪醇(即2-(4-羟基苯基)乙醇)与酰卤 R1-C(O)-X或酸酐R1-C(O)-O-C(O)-R1在碱性条件下反应，从而得到式I化合物；在反应完成后，无需柱层析，而是结晶法纯化产品；这里，所述结晶法所用的溶剂选自C1-C4烷醇、丙酮、乙酸乙酯、氯仿、二氯甲烷、石油醚、乙醚、异丙醚、四氢呋喃、二氧六环、正己烷、环己烷、 甲苯或它们的混合物。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其中，步骤(1)反应得到式(II)后，无需柱层析， 而是结晶法纯化；这里，结晶所用溶剂是指C1-C4烷醇、丙酮、乙酸乙酯、氯仿、二氯甲烷、石油醚、乙醚、异丙醚、四氢呋喃、二氧六环、正己烷、环己烷、甲苯、水或它们的混合物。
8.一种用于制备红景天苷的中间体化合物，即式II化合物
9.用于制备红景天苷的中间体化合物，即式I化合物
10.用于制备红景天苷的中间体化合物，其选自下列化合物1-[2- (4-苯甲酰氧基苯基)乙基]-2，3，4，6-0-四乙酰基-β -D-吡喃葡萄糖苷；1-{2-W-(4-溴苯甲酰氧基)苯基]乙基}_2，3，4，6-0-四乙酰基-β-D-吡喃葡萄糖苷；1-{2-W-(4-氯苯甲酰氧基)苯基]乙基}_2，3，4，6-0-四乙酰基-β-D-吡喃葡萄糖苷；1-{2-W-(4-硝基苯甲酰氧基)苯基]乙基}-2，3，4，6-0-四乙酰基-β-D-吡喃葡萄糖苷；1-{2-W-(4-甲基苯甲酰氧基)苯基]乙基}-2，3，4，6-0-四乙酰基-β-D-吡喃葡萄糖苷；或1-{2-W-(4-苯基苯甲酰氧基)苯基]乙基}-2，3，4，6-0-四乙酰基-β-D-吡喃葡萄糖苷。
全文摘要
本发明公开了一种天然产物红景天苷的化学合成方法。本方法以路易斯酸为催化剂，酰基保护酚羟基的酪醇为糖基化受体，β-D-五乙酰葡萄糖为糖基化供体，进行糖基化反应，得到1-[2-(4-酰氧基苯基)乙基]-2，3，4，6-O-四乙酰基-β-D-吡喃葡萄糖苷，然后在碱性条件下脱去酰基保护基得到红景天苷。本发明方法与传统方法相比，原料易得，糖基受体、糖基化产物及终产物均可通过重结晶制备，革除了柱层析等纯化过程，反应步骤短，制备工艺简单，糖基化反应催化剂价廉易得，使制备成本显著下降；反应中未使用重金属盐催化剂，合成产物更适合作为药物、保健品原料。本发明方法适于工业化生产红景天苷。
文档编号C07C205/57GK102304157SQ201110184190
公开日2012年1月4日 申请日期2011年7月1日 优先权日2011年7月1日
发明者孟祥豹, 李中军, 李庆, 李树春, 李辉, 马庆 申请人:北京大学