本发明涉及一种稳定同位素标记甲砜霉素的合成方法，属于有机合成领域。
背景技术：
甲砜霉素系氯霉素的衍生物，属于合成的酰胺醇类广谱抗生素，临床上广泛用于预防和治疗动物感染性疾病。但由于对血液系统等具有毒副作用，其在动物性食品中的残留可能会危害人体健康。所以世界上许多国家和国际组织规定了动物性食品中甲砜霉素的最大残留限量。但不合理的应用和滥用现象仍然存在其后果是造成食品中出现药物残留，目前国内传统的检测方法均采用外标法来进行测定，由于兽药残留分析过程中存在着待测物质浓度低、样品基质复杂、干扰物质多、代谢产物多样或不明确等特点，检测结果达不到残留标准的规定。所以，农业部于2016年12月23日发布第2483号公告-8中明确了使用稳定同位素标记甲砜霉素作为内标来检测甲砜霉素的残留，并且该标准与2017年4月1日起实施。因此，合成同位素标记甲砜霉素对我国相关的食品安全监管检测工作具有重要意义。
目前没有稳定同位素标记的甲砜霉素的合成研究文献，天然丰度的甲砜霉素可以通过经天然丰度对甲砜基苯甲醛经缩合、环化、还原、开环、催化加氢、取代一系列反应得到(tetrahedron,2011,67,9199-9203)。但是该方法路线偏长，且稳定同位素标记的中间体从未有过文献报道，且总收率偏低，稳定同位素标记中间体利用率不高。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种稳定同位素标记甲砜霉素及其标记中间体的合成方法，该合成方法可以从环化后直接开环后还原得到最终产品，总收率能提高一倍。且该化合物和各种稳定同位素标记中间体未见文献报道，原料易得，产品产率高，且同位素丰度不稀释，有效降低了生产成本。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种稳定同位素标记甲砜霉素及其中间体的合成方法，该同位素标记的甲砜霉素的化学结构如式(i)所示：
其中，(i)中r为h或d，*为12c或13c，其合成步骤总路线为：
其中，r为h或d，*为12c或13c
(1)在催化剂存在条件下，加入对溴苯甲醛，然后加入氘标记或13c标记的二甲亚砜，在氮气保护下，在120℃～160℃条件下，反应12～48小时。原料反应完后用有机溶剂萃取该混合物，合并有机相，过滤，滤液依次用饱和碳酸氢钠溶液洗涤，水洗涤，饱和氯化钠溶液洗涤，加入干燥剂干燥。减压蒸馏除去溶剂，残留物经柱层析得到纯品氘标记或13c标记的对甲基琉基苯甲醛。
(2)在溶剂中，在氧化剂存在下，在-50℃～100℃条件下，加入步骤(1)得到的氘标记或13c标记的对甲基琉基苯甲醛，反应1～10小时后，反应液用有机溶剂萃取，合并有机相，依次用饱和碳酸氢钠溶液洗涤，饱和氯化钠溶液洗涤，加入干燥剂干燥。减压蒸馏除去溶剂，残留物经柱层析得到纯品氘标记或13c标记的对甲砜基苯甲醛。
(3)在有机溶剂中，加入步骤(2)得到的氘标记或13c标记的对甲砜基苯甲醛，加入二苯甲胺，在20℃～80℃条件下反应1～10小时后冷却至室温，反应液中有淡黄色晶体析出，过滤得到纯品氘标记或13c标记的n-二苯胺基-1-(4-甲砜基苯基)甲基亚胺。
(4)在有机溶剂中，加入步骤(3)得到的氘标记或13c标记的n-二苯胺基-1-(4-甲砜基苯基)甲基亚胺，加入有机配体、硼酸三苯酯和重氮乙酸乙酯，在-10℃～10℃条件下反应0.5～5小时后升温至室温后继续反应1～6小时。反应液用有机溶剂萃取，合并有机相，依次用饱和碳酸氢钠溶液洗涤，饱和氯化钠溶液洗涤，加入干燥剂干燥。减压蒸馏除去溶剂，残留物经柱层析得到纯品氘标记或13c标记的cis-1-二苯甲胺基-(3s)-(4-甲砜基苯基)-环乙亚胺-(2s)-羧酸乙酯。
(5)在有机溶剂中，加入步骤(4)得到的氘标记或13c标记的cis-1-二苯甲胺基-(3s)-(4-甲砜基苯基)-环乙亚胺-(2s)-羧酸乙酯，加入二氯乙酸，在回流条件下反应0.5～5小时后升温至室温后继续反应1～6小时。用有机溶剂萃取，合并有机相，依次用饱和碳酸钠溶液洗涤，饱和氯化钠溶液洗涤，加入干燥剂干燥。减压蒸馏除去溶剂，残留物经柱层析得到纯品氘标记或13c标记的(2r,3r)-2-(2,2-二氯乙酰氨基)-3-羟基-3-(4-甲磺酰基苯基)丙酸乙酯。
(6)在有机溶剂中，加入步骤(5)得到的氘标记或13c标记的(2r,3r)-2-(2,2-二氯乙酰氨基)-3-羟基-3-(4-甲磺酰基苯基)丙酸乙酯，加入还原剂，-10℃～60℃条件下反应0.5～12小时，反应混合物倒入水中淬灭，用有机溶剂萃取，合并有机相，依次用饱和碳酸氢钠溶液洗涤，饱和氯化钠溶液洗涤，加入干燥剂干燥。减压蒸馏除去溶剂，残留物经柱层析得到纯品氘标记或13c标记的甲砜霉素。
所述步骤(1)中，催化剂为溴化铜、碘化铜、氟化锌、醋酸锌、氯化锌中的一种或几种；氘标记或13c标记的二甲亚砜和对溴苯甲醛的体积摩尔比为1ml:0.1mmol～1ml:0.5mmol，氘标记或13c标记的二甲亚砜和催化剂的体积摩尔比为1ml:0.1mmol～1ml:0.5mmol。优选的催化剂为碘化铜、氟化锌、醋酸锌中的一种或几种；氘标记或13c标记的二甲亚砜和对溴苯甲醛的体积摩尔比为1ml:0.2mmol～1ml:0.3mmol，氘标记或13c标记的二甲亚砜和催化剂的体积摩尔比为1ml:0.2mmol～1ml:0.3mmol。
所述步骤(2)中，溶剂为水、乙腈、四氢呋喃、二氧六环、甲基叔丁基醚、1-4个碳原子的脂肪醇中的一种或几种；氧化剂为间氯过氧苯甲酸、过氧化氢、次氯酸钠、次氯酸钾中的一种或几种；氘标记或13c标记的对硝基溴苯和氧化剂的摩尔比为1:1.5～1:5。优选的溶剂为为水、乙腈、四氢呋喃中的一种或几种；氧化剂为间氯过氧苯甲酸、过氧化氢中的一种或几种；氘标记或13c标记的对硝基溴苯和氧化剂的摩尔比为1:2～1:3。
所述步骤(3)中，有机溶剂为乙醇、二氯甲烷、甲苯中的一种或几种；氘标记或13c标记的对甲砜基苯甲醛和二苯甲胺的摩尔比为1:1～1:1.5。优选的有机溶剂为乙醇或二氯甲烷；氘标记或13c标记的对甲砜基苯甲醛和二苯甲胺的摩尔比为1:1～1:1.2。
所述步骤(4)中，有机溶剂为苯、甲苯、二氯甲烷、1，2-二氯乙烷中的一种或几种；有机配体为为1，1’-联二萘酚(binol)、1，1’-联菲-10，10’-二醇(banol)、3，3′-二苯基-[2，2′-联二萘]-1，1′-二醇(vanol)、2，2′-二苯基-3，3′-(4-联菲酚)(vapol)中的一种；氘标记或13c标记的n-二苯胺基-1-(4-甲砜基苯基)甲基亚胺与有机配体的摩尔比为1:0.05～1:0.2；氘标记或13c标记的n-二苯胺基-1-(4-甲砜基苯基)甲基亚胺与硼酸三苯酯的摩尔比为1:0.2～1:0.5；氘标记或13c标记的n-二苯胺基-1-(4-甲砜基苯基)甲基亚胺与重氮乙酸乙酯的摩尔比为1:1～1:2。优选的有机溶剂为甲苯或二氯甲烷；有机配体为binol、banol、vanol中的一种或几种；氘标记或13c标记的n-二苯胺基-1-(4-甲砜基苯基)甲基亚胺与有机配体的摩尔比为1:0.1～1:0.15；氘标记或13c标记的n-二苯胺基-1-(4-甲砜基苯基)甲基亚胺与硼酸三苯酯的摩尔比为1:0.3～1:0.4；氘标记或13c标记的n-二苯胺基-1-(4-甲砜基苯基)甲基亚胺与重氮乙酸乙酯的摩尔比为1:1.1～1:1.5。
所述步骤(5)中，有机溶剂为二氯甲烷、1，2-二氯乙烷中的一种或几种；氘标记或13c标记的cis-1-二苯甲胺基-(3s)-(4-甲砜基苯基)-环乙亚胺-(2s)-羧酸乙酯和二氯乙酸的摩尔比为1:5～1:15。优选的有机溶剂为1，2-二氯乙烷，氘标记或13c标记的cis-1-二苯甲胺基-(3s)-(4-甲砜基苯基)-环乙亚胺-(2s)-羧酸乙酯和二氯乙酸的摩尔比为1:8～1:12。
所述步骤(6)中，有机溶剂为甲醇、乙醇、四氢呋喃、二氧六环、甲基叔丁基醚中的一种或几种；还原剂为硼氢化钾、硼氢化钠、氰基硼氢化钠、硼氢化钠-三氟化硼乙醚中的一种或几种；氘标记或13c标记的(2r,3r)-2-(2,2-二氯乙酰氨基)-3-羟基-3-(4-甲磺酰基苯基)丙酸乙酯和还原剂的摩尔比为1:1～1:10。优选的有机溶剂为甲醇或四氢呋喃；还原剂为硼氢化钾或硼氢化钠；氘标记或13c标记的(2r,3r)-2-(2,2-二氯乙酰氨基)-3-羟基-3-(4-甲磺酰基苯基)丙酸乙酯和还原剂的摩尔比为1:2～1:6。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明的稳定同位素标记的甲砜霉素及其中间体的合成，方法的合成步骤简单，收率高且同位素标记试剂使用率高，同位素丰度基本上不稀释，产品及同位素标记中间体未有cas编号，合成路线及方法未有文献报道。合成的稳定同位素标记甲砜霉素纯度大于99％，标记点丰度大于98％。而且本合成方法的路线较原方法缩短2步，总收率有较大提高，原料采用的是市场可售的稳定同位素标记试剂，有效降低了生产成本。本合成方法得到的稳定同位素标记甲砜霉素可以用于食品安全领域兽药残留检测及甲砜霉素代谢机理的研究。
具体实施方式：
下面结合实施例及进一步叙述本发明。
实施例1：氘标记4-(甲基巯基)苯甲醛的合成方法
在25ml玻璃封管中，加入对溴苯甲醛(368mg，2mmol)、碘化亚铜(76mg，0.4mmol)、醋酸锌(364mg，4mmol)和干燥的氘代二甲基亚砜(6.5ml)。充入氮气，在150℃下反应12-36h。反应结束后，冷却至室温，过滤除去催化剂。滤液用乙酸乙酯萃取(3×50ml)，合并有机相，水洗(3×50ml)，饱和氯化钠溶液洗涤(3×50ml)，无水硫酸钠干燥。过滤后除去溶剂得粗品，再通过柱层析得纯品氘标记的4-(甲基巯基)苯甲醛(263mg，85％)。hnmr(cdcl3,600m)δppm9.92(s,1h),7.77(d,2h),7.32(d,2h)；msesi+156[m+1]。
实施例2：氘标记4-甲砜基苯甲醛的合成方法
在50ml三口瓶中，加入水和正丁醇的混合溶液(10ml，体积比1：1)，加入30％过氧化氢(2ml)，搅拌均匀，加入4-(甲基巯基)苯甲醛-甲基-d3(155mg，1mmol)，在0～5℃下搅拌2小时。过滤，滤液用乙酸乙酯萃取(3×20ml)，合并有机相，依次用饱和碳酸氢钠溶液洗(3×20ml)，水洗(3×20ml)，饱和氯化钠溶液洗(3×20ml)，加入无水硫酸钠干燥。过滤除去干燥剂，减压蒸馏除去溶剂，残留物经柱层析得到氘标记的4-甲砜基苯甲醛(172mg，92％)。hnmr(cdcl3,600m)δppm9.88(s,1h),7.81(d,2h),7.36(d,2h)；msesi+188[m+1]。
实施例3：氘标记n-二苯胺基-1-(4-甲砜基苯基)甲基亚胺的合成方法
在100ml三口瓶中，加入无水乙醇(50ml)、氘代4-甲砜基苯甲醛(935mg，5mmol)、二苯甲胺(920mg，5mmol)，于80℃下反应2小时，冷却至室温，过滤收集析出的晶体，用少量冷乙醇洗涤，与45℃真空干燥得到氘标记n-二苯胺基-1-(4-甲砜基苯基)甲基亚胺(1.67g，95％)。hnmr(cdcl3,600m)δppm:8.49(s,1h)，8.02(m,4h)，7.24～7.41(m,10h)，5.67(s,1h)；msesi+353[m+1]。
实施例4：氘标记cis-1-二苯甲胺基-(3s)-(4-甲砜基苯基)-环乙亚胺-(2s)-羧酸乙酯的合成方法
在10ml单口烧瓶中，依次加入(r)-vapol(54mg，0.1mmol)，硼酸三苯酯(87mg，0.3mmol)和二氯甲烷2ml，回流搅拌2小时，把溶剂旋干，冷却至0℃下加入重氮乙酸乙酯(0.11m，1.1mmol)的甲苯溶液和氘标记n-二苯胺基-1-(4-甲砜基苯基)甲基亚胺(352mg，1mmol)的甲苯溶液，在该温度下反应5小时，将反应混合液用乙酸乙酯萃取(3×10ml)，合并有机相，依次用水洗(3×10ml)，饱和氯化钠溶液洗(3×10ml)，无水硫酸钠干燥，过滤除去干燥剂，减压蒸馏除去溶剂，残留物经柱层析得到氘标记的cis-1-二苯甲胺基-(3s)-(4-甲砜基苯基)-环乙亚胺-(2s)-羧酸乙酯(368mg，84％)hnmr(cdcl3,600m)δppm7.80(d,2h)，7.62(d,2h)，7.20～7.58(m,10h)，3.98(s,1h)，3.95(q，2h)，3.25(d，1h)，2.70(d，1h)，1.00(t，3h)；msesi+439[m+1]。
实施例5：氘标记(2s,3r)-2-(2,2-二氯乙酰氨基)-3-羟基-3-(4-甲磺酰基苯基)丙酸乙酯的合成方法
在25ml三口烧瓶中，依次加入氘标记的cis-1-二苯甲胺基-(3s)-(4-甲砜基苯基)-环乙亚胺-(2s)-羧酸乙酯(438mg，1mmol)和1,2-二氯乙烷(1,2-dce)(5ml)，再加入二氯乙酸(0.83ml，10mmol)，回流搅拌2小时，减压蒸馏除去多余的二氯乙酸，残留物用二氯甲烷萃取(3×20ml)，合并有机相，依次用饱和碳酸钠溶液洗(3×20ml)，水洗(3×20ml)，饱和氯化钠溶液洗(3×20ml)，无水硫酸钠干燥，过滤除去干燥剂，减压蒸馏除去溶剂，残留物经柱层析得到氘标记(2s,3r)-2-(2,2-二氯乙酰氨基)-3-羟基-3-(4-甲磺酰基苯基)丙酸乙酯(298mg，74.5％)。hnmr(cdcl3,600m)δppm8.21(d,2h)，7.62(d,2h)，7.25(d,1h)，6.47(s,1h)，5.81(s,1h)，5.55(d,1h)，4.85(dd,1h)，4.31(dq,2h)，1.33(t,3h)；msesi+401[m+1]。
实施例6：氘标记甲砜霉素的合成方法
在10ml单口烧瓶中，加入氘标记(2s,3r)-2-(2,2-二氯乙酰氨基)-3-羟基-3-(4-甲磺酰基苯基)丙酸乙酯(120mg，0.3mmol)和甲醇(0.5ml)，加入硼氢化钠(53mg，1.4mmol)，在0℃下反应1小时，倒入冰水(10ml)中淬灭，用乙酸乙酯萃取(3×10ml)，合并有机相，依次用水洗(3×10ml)，饱和氯化钠溶液洗(3×10ml)，无水硫酸钠干燥，过滤除去干燥剂，减压蒸馏除去溶剂，残留物经柱层析得到氘标记的甲砜霉素(89mg，82％)。hnmr(dmso-d6,600m)δppm8.28(d，1h)，8.17(d,2h)，7.61(d,2h)，6.48(d,1h)，6.07(d,1h)，5.07(brs,1h)，5.01(t,3h)，3.95(m,1h)，3.61(m,1h)，3.39(m,1h)；msesi+359[m+1]。
13c标记和13cd3双标记的甲砜霉素合成步骤同上述实施例中氘代甲砜霉素的合成路线。
以上所述为本发明的较佳实施例而已，但本发明不应该局限于该实施例所公开的内容。所以凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。