专利名称：薯蓣皂甙元－3－β－纤维二糖苷的合成方法
技术领域：
本发明涉及一种具有生理活性的甾体皂甙的合成方法，具体地说是薯蓣皂甙元-3-β-纤维二糖苷(Diosgenin-3-di-β-O-glucopyranoside)的合成方法。
薯蓣皂甙是甾体皂甙中的一大类，许多薯蓣皂甙都具有较好的生物活性。前苏联的科研人员发现高加索薯蓣中的皂甙提取物有降胆固醇的作用，临床实验也有证明。80年代Ravikumer等发现云南白药中的薯蓣皂甙有抗癌活性(Ravikumar PR，et al.J Pharm Sci，1979，68(7)900)。我国的许多种药材中都含有薯蓣皂甙，如藏山药、蚤休、菝葜、穿山龙、蜀葵叶薯蓣、山麦冬等等，但含量都不高。
虽然植物中有很多种皂甙，但皂甙是一类极性较强的大分子化合物，不容易结晶，易溶于水和醇，难溶于有机溶剂，而且在同一植物中往往有很多结构相近的皂甙共存，更增加了分离纯化的困难。一般经过分离纯化只能得到总皂甙。要使总皂甙得到进一步分离，得到较纯的皂甙，往往仅靠一种柱层析的方法很难解决所有的分离问题，除了使用常规的正相硅胶柱层析外，还需要选用反相硅胶、大孔吸附树脂及葡聚糖凝胶柱层析等几种方法配合使用，才能达到满意的分离效果。另外甾体皂甙在植物中的含量也不尽相同，有的甾体皂甙的含量很低，这样从植物中提取就更加困难。这样由于皂甙在植物中含量很低，且分离过程复杂，很难用于工业化生产。然而皂甙元相对于皂甙来说，更容易分离得到，且分离纯化过程易于工业化。甾体皂甙是由甾体皂甙元和糖基配体通过糖苷键连接而成的，因此可以采用甾体皂甙元为母核，按照已有的天然甾体皂甙中各种糖的连接方式，大量有效地半合成出纯的甾体皂甙，进而进行药理活性筛选，并进一步研究构效关系，从中开发出疗效好而毒副作用小的新药。
本发明的方法可以用下述的反应式表示
本发明的合成方法中，采用薯蓣皂甙元(Diosgenin)为原料[化合物(V)]与由纤维二糖(I)经过三步反应(I→II→III→IV)合成的糖基配体，即苯甲酰基-D-纤维二糖三氯乙酰亚胺酯(IV)进行糖苷化反应，得到化合物(VI)，再脱去保护基，即可得到薯蓣皂甙元-3-β-纤维二糖苷。
本发明合成方法包括以下步骤1.全苯甲酰基-D-纤维二糖(II)的合成纤维二糖(I)和苯甲酰氯，在溶剂中反应，定量生成化合物(II)。化合物(I)和苯甲酰氯以及溶剂的摩尔比是1∶2.0-10.0∶5.0-12.0，反应溶剂是二氯甲烷、三氯甲烷或吡啶，反应温度是-10-40℃，反应时间是8-24小时。反应结束后，将其倒入大量水中，浸至固化，水洗，烘干得化合物(II)，反应收率为80-95％。
2.苯甲酰基-D-纤维二糖异头碳(III)的合成化合物(II)在极性溶剂DMF中和醋酸肼反应，生成苯甲酰基-D-纤维二糖异头碳(III)。化合物(II)和DMF以及醋酸肼的摩尔比是1∶5.0-12.0∶1.0-5.0，反应温度是10-15℃，反应时间是2-5小时。纯化产物是用柱层析纯化[湿法上柱，吸附剂硅胶(300-400目)，洗脱剂PE∶EA＝3∶1(V/V)]，反应收率为65-80％。
3.苯甲酰基-D-纤维二糖三氯乙酰亚胺酯(IV)的合成化合物(III)和三氯乙腈、催化剂在溶剂中于惰性气体保护下反应生成苯甲酰基-D-纤维二糖三氯乙酰亚胺酯(IV)。催化剂是1，8-二氮杂二环[5.4.0]-7-十一烯(DBU)或无水碳酸钾，化合物(III)和三氯乙腈、催化剂的摩尔比为1∶1.4-2.3∶0.01-0.08，惰性保护气体是氮气或氩气，反应温度是0-30℃，反应溶剂是二氯甲烷或三氯甲烷，反应时间是1.0-5.0小时。纯化产物较好的方法是用短硅胶柱过滤(反应液通过短硅胶柱(100-200目)滤除催化剂，硅胶柱用二氯甲烷冲洗)。反应收率为85-95％。
4.薯蓣皂甙元-3-β-纤维二糖苷(VII)的合成(a)糖苷化反应惰性气体保护下，化合物(V)、化合物(IV)、促进剂和分子筛在溶剂中进行糖苷化反应生成苯甲酰基-薯蓣皂甙元-3-β-纤维二糖苷[化合物(VI)]。化合物(V)、化合物(IV)和促进剂的摩尔比是1∶1.0-5.0∶0.01-0.2，较好的是1∶1.2-3.2∶0.04-0.1。促进剂是C1-C6的卤代酰胺、C1-C6的卤代烃基磺酸、C1-C6的卤代烃基磺酸酯、C1-C6的卤代烃基磺酸盐、C1-C6的三甲基硅基卤代烃基磺酸酯、三氟化硼-乙醚络合物中的一种或一种以上的混合物，例如N-碘代丁二酰亚胺(NIS)、N-碘代丁二酰亚胺(NIS)-三氟甲磺酸银(AgOTf)混合物、N-碘代丁二酰亚胺(NIS)-三氟甲磺酸(TfOH)混合物、三氟甲磺酸银(AgOTf)、三甲基硅基三氟甲磺酸酯(TMSOTf)等，较好的是三氟甲磺酸银、三甲基硅基三氟甲磺酸酯或三氟化硼-乙醚络合物。在反应中加入分子筛有利于反应，所述的分子筛是硅酸盐型、铝酸盐型、多孔性路易斯酸性分子筛或它们的粉末，化合物(V)和分子筛的重量比为1∶0-5.0，较好的是1∶2.0-4.0。分子筛较好的是4、5球形分子筛的粉末。反应溶剂是C1-4的氯代烷烃、二氧六环或甲苯，较好的是二氯甲烷或三氯甲烷，溶剂用量是1mol化合物(V)用4-10升溶剂。反应温度是0-40℃，较好的是10-30℃。反应时间是1-5小时，较好的是2.0-4.0小时。惰性保护气体是氮气、氩气或氦气。反应结束时加入弱碱淬灭反应，弱碱是三甲胺或三乙胺，促进剂与弱碱的摩尔比是1∶1-3，较好的是1∶1-1.2。反应的收率为80-90％。
(b)脱保护基反应化合物(VI)和碱的甲醇或水溶液在溶剂中反应，生成薯蓣皂甙元-3-β-纤维二糖苷(VII)。碱是氢氧化钠、甲醇钠、氢氧化钾或氢氧化锂，其甲醇溶液或水溶液的重量百分比浓度较好的是25-50％，化合物(VI)和碱的摩尔比是1∶1-10，较好的是1∶2-8。反应溶剂是四氢呋喃、甲醇、乙醇、乙腈、水中的一种或一种以上的混合物，溶剂用量是1mol化合物(VI)用10-30升溶剂。反应温度是10-30℃，较好的是15-25℃。反应时间是1-6小时，较好的是2-5小时。产物用极性溶剂洗涤纯化，纯化所用的溶剂是乙酸乙酯、C1-4的醇、丙酮、水中一种或以一种以上的混合物，较好的为甲醇或乙醇。反应的收率为85-95％。
本发明的优点本发明方法的反应条件比较温和，没有特别苛刻的要求，操作比较简便；本发明方法中的原材料除了糖苷化反应使用的促进剂之外，均使用便宜易得的工业化原料，促进剂虽为试剂，但用量是催化量的，用量很少，促进剂的摩尔数只相当于化合物(V)摩尔数的5％-10％，重量只相当于化合物(V)1.3％-3.3％；本发明方法的收率较高，特别是关键反应(糖苷化反应)的收率可以达到90％，且反应选择性好，都是β型产物；本发明方法中第3步制得的苯甲酰基-D-纤维二糖三氯乙酰亚胺酯及第4步糖苷化反应制得的苯甲酰基-薯蓣皂甙元-3-β-纤维二糖苷都可以以滤液直接进入下一步反应，这样的多步连续反应使本发明合成方法简便；又本发明的方法明显减少了柱层析分离纯化的使用，整个合成步骤中只用一次硅胶柱层析纯化(第2步)，其它步骤中都改进采用简便易行的洗涤纯化，特别是最终产物薯蓣皂甙元-3-β-纤维二糖苷的纯化过程中，采用极性溶剂洗涤方法即可得到产物，从而使本方法设备投资减少，成本降低，操作方便，因此，本发明方法是适宜于工业化大规模生产的方法。
实施例2苯甲酰基-D-纤维二糖异头碳(III)的合成化合物(II)200g(0.17mol)，溶于1000ml DMF，室温下加入冰醋酸14.6ml(0.256mol)，0℃下滴加水合肼15.03ml(0.256mol)，室温搅拌。TLC跟踪反应。反应完毕，经柱层析[湿法上柱，吸附剂硅胶(300-400目)，洗脱剂PE∶EA＝3∶1(V/V)]得到白色固体，即化合物(III)124g，收率68.03％，HPLC测定纯度为87.22％。化合物(III)的物化数据如下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)。
实施例3苯甲酰基-D-纤维二糖三氯乙酰亚胺酯(IV)的合成化合物(III)25g(0.023mol)，氩气保护下加入200ml无水二氯甲烷，搅拌使固体溶解。氩气保护下加入三氯乙腈4.3ml(0.041mol)和1，8-二氮杂二环[5.4.0]-7-十一烯(DBU)0.15ml(0.75mmol)，室温下搅拌反应2小时。反应液通过短硅胶柱，用无水二氯甲烷冲洗。含有化合物IV的滤液直接用于下一步糖苷化反应。
实施例4薯蓣皂甙元-3-β-纤维二糖苷(VII)的合成a)苯甲酰基-薯蓣皂甙元-3-β-纤维二糖苷(VI)的合成化合物(V)6.2g(0.015mol)和化合物(IV)约21.9g(0.018mol实施例3制得的滤液)溶于500ml无水二氯甲烷中，和分子筛20g，在氩气保护下0℃加入促进剂TMSOTf0.15ml(0.75mmol)，加完后升至室温，搅拌反应2小时。反应结束后加入1ml三乙胺淬灭反应。反应液过滤，含有化合物VI的滤液直接用于下一步反应。
也可将该滤液旋蒸浓缩，得固体22g，即化合物(VI)，收率为90％，HPLC测定纯度为89.8％。化合物(VI)的物化数据如下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)薯蓣皂甙元-3-β-纤维二糖苷(VII)的合成(a)步反应得到的滤液(含有化合物(VI)的二氯甲烷溶液)，搅拌下加入0.46g(96％，0.011mol)氢氧化钠的40ml甲醇溶液，室温反应4小时。反应液旋蒸浓缩至干，加入200m水，40℃旋转0.5小时，静置过夜。次日，抽滤，滤饼用水洗涤至中性，抽干，再用3×50ml乙醇洗涤。抽滤，滤饼烘干得土黄色粉末固体3.5g，HPLC测定纯度为99％。两步反应的总收率为82.5％。化合物(VII)的物化数据如下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)。
权利要求
1.一种薯蓣皂甙元-3-β-纤维二糖苷的合成方法，其特征是包括如下步骤(1).全苯甲酰基-D-纤维二糖的合成纤维二糖和苯甲酰氯，在溶剂中反应，生成全苯甲酰基-D-纤维二糖，纤维二糖，苯甲酰氯和溶剂的摩尔比是1∶2.0-10.0∶5.0-12.0，反应温度是-10-40℃，反应时间是8-24小时；(2)苯甲酰基-D-纤维二糖异头碳的合成全苯甲酰基-D-纤维二糖在DMF中和醋酸肼反应，生成苯甲酰基-D-纤维二糖异头碳，全苯甲酰基-D-纤维二糖，DMF和醋酸肼的摩尔比是1∶5.0-12.0∶1.0-5.0，反应温度是10-15℃，反应时间是2-5小时；(3)苯甲酰基-D-纤维二糖三氯乙酰亚胺酯的合成苯甲酰基-D-纤维二糖异头碳和三氯乙腈、催化剂在溶剂中于惰性气体保护下反应生成苯甲酰基-D-纤维二糖三氯乙酰亚胺酯，苯甲酰基-D-纤维二糖异头碳和三氯乙腈、催化剂的摩尔比为1∶1.4-2.3∶0.01-0.08，反应温度是0-30℃；(4).薯蓣皂甙元-3-β-纤维二糖苷的合成(a)由薯蓣皂甙元、苯甲酰基-D-纤维二糖三氯乙酰亚胺酯，促进剂和分子筛在惰性气体保护下，在溶剂中进行糖苷化反应生成苯甲酰基-薯蓣皂甙元-3-β-纤维二糖苷，在糖苷化反应中，薯蓣皂甙元、苯甲酰基-D-纤维二糖三氯乙酰亚胺酯和促进剂的摩尔比是1∶1.0-5.0∶0.01-0.2，薯蓣皂甙元和分子筛的重量比为1∶0-5.0，反应温度是0-40℃，反应时间是1-5小时，反应溶剂用量是1mol薯蓣皂甙元用4-10升溶剂，反应结束时加入弱碱淬灭反应；(b)苯甲酰基-薯蓣皂甙元-3-β-纤维二糖苷和碱在极性溶剂中进行脱保护基反应生成薯蓣皂甙元-3-β-纤维二糖苷，在脱保护基反应中，苯甲酰基-薯蓣皂甙元-3-β-纤维二糖苷和碱的摩尔比是1∶1-10，反应温度是10-30℃，反应时间是1-6小时，溶剂用量是1mol苯甲酰基-薯蓣皂甙元-3-β-纤维二糖苷用10-30升溶剂，生成的产物用极性溶剂洗涤纯化。
2.如权利要求1所述的合成方法，其特征在于在所述全苯甲酰基-D-纤维二糖的合成反应中所述的反应溶剂是二氯甲烷、三氯甲烷或吡啶。
3.如权利要求1所述的合成方法，其特征在于在所述苯甲酰基-D-纤维二糖三氯乙酰亚胺酯的合成反应中所述的反应溶剂是二氯甲烷或三氯甲烷。
4.如权利要求1所述的合成方法，其特征在于在所述苯甲酰基-D-纤维二糖三氯乙酰亚胺酯的合成反应中所述的催化剂是1，8-二氮杂二环[5.4.0]-7-十一烯或碳酸钾。
5.如权利要求1所述的合成方法，其特征是在所述糖苷化反应中，薯蓣皂甙元、苯甲酰基-D-纤维二糖三氯乙酰亚胺酯和促进剂的摩尔比是1∶1.2-3.2∶0.04-0.1，薯蓣皂甙元和分子筛的重量比为1∶2.0-4.0，反应温度是10-30℃，反应时间是2.0-4.0小时。
6.如权利要求1所述的合成方法，其特征是在所述糖苷化反应中所用的促进剂是C1-C6的卤代酰胺、C1-C6的卤代烃基磺酸、C1-C6的卤代烃基磺酸酯、C1-C6的卤代烃基磺酸盐、C1-C6的三甲基硅基卤代烃基磺酸酯、三氟化硼-乙醚络合物中的一种或一种以上的混合物。
7.如权利要求6所述的合成方法，其特征是所用的促进剂是三氟甲磺酸银，三甲基硅基三氟甲磺酸酯或三氟化硼-乙醚络合物。
8.如权利要求1所述的合成方法，其特征是在所述的糖苷化反应中所述的惰性保护气体是氮气、氩气或氦气。
9.如权利要求1所述的合成方法，其特征是所述的糖苷化反应中所述的溶剂是C1-4的氯代烷烃、二氧六环或甲苯。
10.如权利要求9所述的合成方法，其特征是所述糖苷化反应中所述的溶剂是二氯甲烷或三氯甲烷。
11.如权利要求1所述的合成方法，其特征是所述糖苷化反应中加入弱碱淬灭反应的弱碱是三甲胺或三乙胺。
12.如权利要求1所述的合成方法，其特征是所述糖苷化反应中所用的分子筛是硅酸盐型、铝酸盐型、多孔性路易斯酸性分子筛或它们的粉末。
13.如权利要求1所述的合成方法，其特征是在所述脱保护基反应中，苯甲酰基-薯蓣皂甙元-3-β-纤维二糖苷和碱的摩尔比是1∶2-8，反应温度是15-25℃，反应时间是2-5小时。
14.如权利要求1所述的合成方法，其特征是在所述脱保护基反应中所述的碱是氢氧化钠、甲醇钠、氢氧化钾或氢氧化锂。
15.如权利要求1所述的合成方法，其特征是在所述脱保护基反应中所述的反应溶剂是四氢呋喃、甲醇、乙醇、乙腈、水中的一种或一种以上的混合物。
16.如权利要求1所述的合成方法，其特征是在所述的脱保护基反应中洗涤纯化所用的溶剂是乙酸乙酯、C1-4的醇、丙酮、水中一种或以一种以上的混合物。
17.如权利要求16所述的合成方法，其特征是在所述的脱保护基反应中的洗涤纯化所用的溶剂是甲醇或乙醇。
全文摘要
一种薯蓣皂甙元－3－β－纤维二糖苷的合成方法，是由薯蓣皂甙元为原料与由纤维二糖经过三步反应合成的苯甲酰基－D－二葡萄糖三氯乙酰亚胺酯进行糖苷化反应，再脱去保护基(苯甲酰基)，即得薯蓣皂甙元－3－β－纤维二糖苷。该方法原料便宜易得，反应条件温和，产物收率高，产物的光谱纯度达99％以上，在本发明整个合成方法步骤中，采用了多步连续反应得到产物的方法，又减少了柱层析分离纯化手段，而以方便的溶剂洗涤纯化取代之，从而使设备投资减少，成本降低，操作又方便，因此本发明合成方法是适宜于工业化大规模生产的方法。
文档编号C07J71/00GK1456571SQ0312890
公开日2003年11月19日 申请日期2003年5月28日 优先权日2003年5月28日
发明者惠永正, 刘俊耀, 张捷 申请人:上海中药创新研究中心