本发明的技术方案涉及2-氰基-3，12-二氧代齐墩果烷-1，9(11)-二烯-28-羧酸(CDDO)的合成方法。
技术背景
以齐墩果酸(oleanonic acid，OA)为代表的齐墩果烷型(oleanane)五环三萜类化合物在自然界分布广泛，资源丰富，价廉易得，在体内表现出广泛的生物活性，如抗炎、抗癌、保肝等。基于此类化合物的结构修饰改造是药物化学工作的热门领域之一。(Mol.Cancer Ther.，2007，6，154-162)
美国达特茅斯学院的Honda课题组以OA为原料，在OA的三个活性位点，即A环C-3羟基、C环C12(13)双键以及C-17位羧基进行结构改造，得到2-氰基-3，12-二氧代齐墩果烷-1，9(11)-二烯-28-羧酸(CDDO)及其衍生物。(Bioorg.Med.Chem.Lett.，2002，12，1027-30)
CDDO及其衍生物(CDDOs)是一类具有高抗癌、抗炎、抗氧化活性的半合成齐墩果烷型三萜类化合物，具有较高的研究开发价值，是目前已知抗癌活性最强的三萜类化合物(Nature Reviews Cancer，2007，7，357-69)，其中CDDO的甲酯化衍生物甲基巴多索隆正处于三期临床研究中。
研究表明，此类化合物的C28位取代基对药理活性的影响很大，是结构修饰的关键部位。因此，CDDO为此类化合物合成过程中的关键前体。然而目前CDDO的合成方法存在重大缺陷，为此类药物的研发造成了严重的障碍。
Honda等人报道的CDDO合成路线如下：
Reagents and conditions：(a)CH2N2；(b)Ac2O，pyridine；(c)H2O2，AcOH；(d)Br2，HBr，AcOH；(e)KOH，MeOH；(f)Jones reagent；(g)HCO2Et，NaOMe，PhH；(h)NH2OH·HCl，EtOH；(i)NaOMe，Et2O，MeOH；(j)DDQ，PhH；(k)LiI
上述CDDO合成路线存在的主要缺陷为：合成路线较长，产率较低，成本较高，后处理过程繁琐，环境不友好，以及纯化过程中涉及多次柱层析，使得CDDO难以大量合成积累。
本发明提供了一种通过六步合成方法来获得CDDO的有效途径，相比于Honda等人报道的十一步合成方法，路线简化，成本低廉，环境友好，后处理及纯化过程简便，产率大大提升，可以实现工业化生产，同时为后续科研工作提供了重要参考依据。
技术实现要素：
本发明提供了一种低成本、高转化率合成CDDO的技术方案，其特征在于，包括以下步骤：
(1)以齐墩果酸(OA)为原料，在碱性条件下与甲基化试剂发生酯化反应制得式(I)所示的齐墩果酸甲酯；制备式(I)化合物的特征在于，采用的碱性试剂选自碳酸钾、碳酸钠、碳酸氢钾或碳酸氢钠；采用的甲基化试剂选自碘甲烷、重氮甲烷或硫酸二甲酯；采用的溶剂选自N，N-二甲基甲酰胺、二氯甲烷、甲醇、丙酮或乙酸乙酯；采用的反应时间为1-24小时；
(2)二甲基亚砜溶液中，式(I)化合物在氧化剂与氟代苯的作用下制得式(II)所示3-氧代齐墩果烷-1，13-二烯-28-羧酸甲酯；制备式(II)化合物的特征在于，采用的氧化剂为2-碘酰基苯甲酸(IBX)；IBX的投料量为式(I)化合物的2-4当量；采用的溶剂选自二甲基亚砜或N，N-二甲基甲酰胺；采用的保护气体选自氮气或氩气；采用的反应温度为30～100℃；采用的反应时间为1-30小时；
(3)式(II)化合物经氧化得式(III)及式(IV)所示3，12-二氧代齐墩果烷-1-烯-28-羧酸甲酯和3-氧代-12，13-环氧化齐墩果烷-1-烯-28-羧酸甲酯的混合物；制备式(III)及式(IV)混合物的特征在于，采用的氧化剂为间氯过氧苯甲酸(mCPBA)；mCPBA的投料量为式(II)化合物的1-5当量；采用的溶剂选自二氯甲烷、乙酸乙酯、甲醇、乙腈或丙酮；采用的反应时间为1-30小时；
(4)式(III)及式(IV)混合物与Br2和HBr发生取代-消除反应制得式(V)所示的2-溴-3，12-二氧代齐墩果烷-1，9(11)-二烯-28-羧酸甲酯；制备式(V)化合物的特征在于，Br2的投料量为式(III)与式(IV)混合物的2-5当量；采用的HBr浓度为40％或48％；采用的溶剂选自甲酸或乙酸；采用的反应温度为20～50℃；采用的反应时间为1-30小时；
(5)式(V)化合物经氰基取代反应制得CDDO-Me；制备CDDO-Me的特征在于，采用的氰基化试剂为氰化亚铜(CuCN)；CuCN的投料量为式(V)化合物的1-3当量；采用的催化剂为碘化钾(KI)；采用的溶剂选自二甲基亚砜或N，N-二甲基甲酰胺；采用的反应温度为50～120℃；采用的反应时间为1-30小时；
(6)CDDO-Me经无水碘化锂(LiI)的作用下反应得到CDDO；制备CDDO的特征在于，采用的水解试剂为无水碘化锂；无水碘化锂的投料量为CDDO-Me的1-25当量；采用的溶剂选自二甲基亚砜或N，N-二甲基甲酰胺；采用的反应温度为100～160℃；采用的反应时间为1-24小时；
其合成总路线如下：
制备式(I)化合物的特征在于，采用的碱性试剂优选碳酸钾；采用的甲基化试剂优选碘化钾；采用的溶剂优选N，N-二甲基甲酰胺；采用的反应时间为20小时。
制备式(II)化合物的特征在于，采用的氧化剂为2-碘酰基苯甲酸；2-碘酰基苯甲酸的投料量为式(I)化合物的3当量；采用的溶剂优选二甲基亚砜；采用的惰性气体优选氮气；采用的反应温度优选85℃；采用的反应时间为26小时。
制备式(III)及式(IV)混合物的特征在于，采用的氧化剂为85％间氯过氧苯甲酸；85％间氯过氧苯甲酸的投料量为式(II)化合物的1.3当量；采用的溶剂优选二氯甲烷；采用的反应时间为26小时。
制备式(V)化合物的特征在于，Br2的投料量为式(III)与式(IV)混合物的2.4当量；采用的HBr浓度为40％；采用的溶剂为乙酸；采用的反应温度为35℃；采用的反应时间为24小时。
制备CDDO-Me的特征在于，采用的氰基化试剂为氰化亚铜；氰化亚铜的投料量为式(V)化合物的1.3当量；采用的催化剂为碘化钾；采用的溶剂选为N，N-二甲基甲酰胺；采用的反应温度为120℃；采用的反应时间为30小时。
制备CDDO的特征在于，采用的水解试剂为无水碘化锂；无水碘化锂的投料量为CDDO-Me的22当量；采用的溶剂为N，N-二甲基甲酰胺；采用的反应温度为153℃；采用的反应时间为12小时。
具体实施方案
为了进一步阐明本发明，下面给出一系列实施例，这些实施例完全是例证性的，它们仅用来对本发明具体描述，此处所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，并不是全部的实施例，不应当理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明所用齐墩果酸为市场购买的化学纯原料。
实施例1
齐墩果酸甲酯(I)的小量制备
将456mg OA(1mmol)溶于10ml无水DMF中，加入414mg K2CO3(3mmol)，搅拌下缓慢滴加125μl碘甲烷(1.1mmol)，用氮气球防止碘甲烷蒸汽挥出，室温搅拌24小时。TLC检测反应结束后将反应液倒入50ml水中，乙酸乙酯萃取(30ml×4)，合并有机层，水洗(30ml×3)，饱和氯化钠洗(30ml)，无水硫酸钠干燥，抽滤，旋蒸干燥，得白色粉末479mg，产率100％。化合物I是已知化合物，其CAS号为1724-17-0。
实施例2
齐墩果酸甲酯(I)的大量制备
将22.8g OA(50mmol)溶于300ml无水DMF中，加入20.7g K2CO3(150mmol)，搅拌下缓慢滴加3.43ml碘甲烷(55mmol)，用氮气球防止碘甲烷蒸汽挥出，室温搅拌24小时，出现大量白色固体。反应结束后将混悬液倒入大量冰水中，待产物充分析出后抽滤，用大量水洗涤滤饼，刮出滤饼，在红外灯下充分干燥，得干燥固体23.5g，产率100％。
实施例3
3-氧代齐墩果烷-1，13-二烯-28-羧酸甲酯(II)的小量制备
将479mg化合物I(1mmol)溶于15ml DMSO中，加入0.2ml氟代苯和1.12g IBX(4mmol)，氮气保护，85℃下反应24小时。反应结束后将反应液冷至室温，倒入20ml 20％硫代硫酸钠中，二氯甲烷萃取(20ml×3)，合并有机层，饱和氯化钠洗(20ml)，无水硫酸钠干燥，抽滤，旋蒸干燥得白色雪花状粉末276.8mg，产率59.4％。化合物II是已知化合物，其CAS号为69660-90-8。
实施例4
3-氧代齐墩果烷-1，13-二烯-28-羧酸甲酯(II)的大量制备
将23.52g化合物I(50mmol)溶于500ml DMSO中，加入10ml氟代苯和42g IBX(150mmol)，氮气保护，85℃下反应24小时。反应结束后冷至室温，在冰浴下将反应液倒入400ml 20％硫代硫酸钠中，加入300ml二氯甲烷溶解产物，继续搅拌30分钟，滤除白色不溶物，水层继续用二氯甲烷洗涤(300ml×3)，合并有机层，饱和碳酸氢钠洗(400ml)，水洗(400ml)，无水硫酸钠干燥，抽滤，旋蒸干燥得白色粉末20.49g，产率87.9％。
实施例5
3，12-二氧代齐墩果烷-1-烯-28-羧酸甲酯(III)和3-氧代-12，13-环氧化齐墩果烷-1-烯-28-羧酸甲酯(IV)混合物的小量制备
将782.9mg化合物II(1.68mmol)溶于15ml二氯甲烷中，在冰浴下加入443.2mg 85％mCPBA(2.18mmol)，室温下反应26个小时，反应液由澄清变浑浊。反应结束后将15ml 20％硫代硫酸钠倒入反应液中继续搅拌10分钟，溶液变澄清，分液，水层用二氯甲烷萃取(20ml×3)，合并有机层，饱和碳酸氢钠洗(20ml)，饱和氯化钠洗(20ml)，无水硫酸钠干燥，抽滤，旋蒸干燥得白色蓬松固体800mg。化合物III是已知化合物，其CAS号为305818-28-4。化合物IV是已知化合物，其CAS号为1428550-97-3。
实施例6
3，12-二氧代齐墩果烷-1-烯-28-羧酸甲酯(III)和3-氧代-12，13-环氧化齐墩果烷-1-烯-28-羧酸甲酯(IV)混合物的大量制备
将22.59g化合物II(50mmol)溶于200ml二氯甲烷中，冰浴下加入13.20g 85％mCPBA(65mmol)，室温下反应26个小时。反应结束后抽滤除去白色固体，滤液用20％硫代硫酸钠溶液洗涤(200ml×2)，合并水层，以二氯甲烷洗涤(100ml)，合并有机层，饱和碳酸氢钠洗(200ml×2)，水洗(200ml)，无水硫酸钠干燥，抽滤，旋蒸干燥得白色蓬松固体24.35g。
实施例7
2-溴-3，12-二氧代齐墩果烷-1，9(11)-二烯-28-羧酸甲酯(V)的小量制备
将800mg化合物III和IV的混合物(1.66mmol)溶于15ml乙酸中，室温下加入107μl 40％氢溴酸(0.73mmol)，升温至35℃，逐滴加入204μl溴单质(3.98mmol)，35℃下搅拌反应24小时。反应结束后倒入冰水中，有黄色固体析出，抽滤，用30ml 20％硫代硫酸钠溶液洗涤滤饼，充分水洗滤饼，烘干，得黄色固体774.7mg，两步总产率产率82.6％。化合物V是已知化合物，其CAS号为1428550-98-4。
实施例8
2-溴-3，12-二氧代齐墩果烷-1，9(11)-二烯-28-羧酸甲酯(V)的大量制备
将24.35g化合物III和IV的混合物(50mmol)溶于100ml乙酸中，室温下加入3.224ml 40％氢溴酸(22mmol)，升温至35℃，逐滴加入6.148ml溴单质(120mmol)，35℃下搅拌反应24小时。反应结束后倒入冰水中，有黄色固体析出，抽滤，水洗，用200ml 20％硫代硫酸钠溶液洗涤滤饼，充分水洗滤饼，烘干，得黄色固体23.95g，两步总产率85.8％。
实施例9
2-氰基-3，12-二氧代齐墩果烷-1，9(11)-二烯-28-羧酸甲酯(CDDO-Me)的小量制备
将558.2mg化合物V(1mmol)溶于10ml无水DMF中，加入98.6mg氰化亚铜(1.1mmol)和16.6mg碘化钾(0.1mmol)，氮气保护，120℃下反应30个小时。反应结束后将反应液冷至室温，反应液倒入25ml水中淬灭，加入100ml乙酸乙酯，充分搅拌，滤去不溶物，有机层分别用饱和碳酸氢钠(25ml×2)和饱和氯化钠(25ml)洗涤，无水硫酸钠干燥，抽滤，旋蒸干燥，经硅胶柱层析得黄色粉末364.3mg，产率72.1％。CDDO-Me是已知化合物，其CAS号为218600-53-4。
实施例10
2-氰基-3，12-二氧代齐墩果烷-1，9(11)-二烯-28-羧酸甲酯(CDDO-Me)的大量制备
将5.58g化合物V(10mmol)溶于80ml无水DMF中，加入1.1648g氰化亚铜(13mmol)和0.332g碘化钾(2mmol)，加气球防止空气中的水进入反应体系，120℃下反应30个小时。反应结束后将反应液冷至室温，反应液倒入200ml水中淬灭，加入500ml乙酸乙酯，充分搅拌，滤去不溶物，有机层分别用饱和碳酸氢钠(200ml×2)和饱和氯化钠(200ml)洗涤，无水硫酸钠干燥，抽滤，旋蒸干燥，经柱层析(PE/EA＝5∶1)，得黄色粉末4.22g，产率83.6％。
实施例11
2-氰基-3，12-二氧代齐墩果烷-1，9(11)-二烯-28-羧酸(CDDO)的小量制备
将252.7mg CDDO-Me(0.5mmol)溶于10ml无水DMF中，加入1.4718g无水碘化锂(11mmol)，氮气保护，加热回流(153℃)12个小时。反应结束后将反应液冷至室温，反应液以20ml乙酸乙酯稀释，加30ml 5％稀盐酸，分液，水层再用乙酸乙酯洗涤(20ml×2)，合并有机层并水洗(20ml)，饱和氯化钠洗(20ml)，无水硫酸钠干燥，抽滤，旋干，经柱层析(PE/EA＝3∶1)、甲苯重结晶得白色粉末138.6mg，产率56.4％。CDDO是已知化合物，其CAS号为218600-44-3。
实施例12
2-氰基-3，12-二氧代齐墩果烷-1，9(11)-二烯-28-羧酸(CDDO)的大量制备
将2g CDDO-Me溶于80ml无水DMF中，加入12g无水碘化锂，氮气保护，加热回流(153℃)12个小时。反应结束后将反应液冷至室温，反应液以200ml乙酸乙酯稀释，加200ml 5％稀盐酸，分液，水层再用乙酸乙酯洗涤(120ml×2)，合并有机层并用饱和氯化钠洗涤(200ml)，无水硫酸钠干燥，抽滤，旋干，经柱层析(PE/EA＝3∶1)、甲苯重结晶即得白色粉末1.37g，产率70.3％。