一种枸杞酸的合成制备方法

本发明涉及化学合成领域，具体涉及一种枸杞功效成分枸杞酸的合成制备方法。

背景技术：

1、枸杞果实是一种传统中药，在中国和亚洲部分国家当作保健品食用已有两千年之久。枸杞酸(aa-2βg，2-o-β-d-葡萄糖基-l-抗坏血酸)是枸杞的重要功效成分之一，由日本学者首次从宁夏枸杞果实分离获得，瑞士学者随后在枸杞的叶、茎和根中也分离获得这一天然产物，只是低于枸杞果中的含量。已有研究表明，枸杞酸在体内仅能被小肠中的β-糖苷酶水解,具有缓释维生素c的作用，达到持续清除自由基和抗氧化的效果，枸杞酸还具有抑制hela细胞增殖生长、抗过敏、抗肿瘤和抗炎症等活性。有研究团队也发现枸杞酸具有维持肠道有益微生物种群平衡的重要作用，能够显著提高机体的免疫能力。

2、从化学的角度讲，枸杞酸属维生素c的“前药”，可显著提高维生素c的稳定性，具有无毒性的自然特征，在功能食品添加剂和化妆品等领域具有极好的应用前景。然而犹如大多天然产物一样，枸杞酸含量极少，仅为干果的0.5％，且精制成本昂贵，难以获得足够的量来进行产品研发和产业化，严重制约其增值加工和高端产业链发展。

3、全合成枸杞酸无疑是解决其产量的有效措施之一，目前对其全合成路线的研究已有文献报道。

4、文献一的合成路线(bubloz,c.,et al."the vitamin c analogue2-o-β-d-glucopyranosyl-l-ascorbic acid in rhizomes,stems and leaves of lyciumbarbarum."chimia international journal for chemistry,2020)如下所示：

5、

6、上述合成路线中有3步反应需要进行硅胶柱层析纯化，然而枸杞酸的合成总收率仅仅能达到约3％，可见现有技术提供的枸杞酸合成路线收率较低，目前仍有待提升。

7、文献二的合成路线(yushiko toyada-one,et al.“2-o-(β-d-glucopyranosyl)ascorbic acid,anovel ascorbic acid analogue from lycium fruit.”journal ofagricultural and food chemistry.2004,522092-2096)如下所示：

8、

9、上述路线的第二步反应是不加溶剂的加热高温反应(120～130℃)，合成总收率为12％。

10、文献三参考以上合成路线，即用苄基(bn)保护维生素c的3位羟基后经乙酰溴-α-d-葡萄糖发生取代反应，最终制备枸杞酸(马济美等，“三种抗坏血酸糖苷的合成及其α-糖苷酶抑制活性”，有机化学，2017，37，1462-1432)。其合成路线如下所示：

11、

12、依据该文献报道，第一步的苄基(bn)保护化合物1制备化合物2反应的收率为81％，随后的糖苷化反应制备化合物3的收率为80％，且这两步反应均需要进行硅胶柱层析纯化处理。然这一结果难以重复，根据实际多次重复的结果，这两步的收率均为50％左右，与文献二相近，合成总收率为12.6％。

技术实现思路

1、因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的枸杞酸合成路线收率较低的缺陷，从而提供一种能够显著提高收率的枸杞酸的合成制备方法。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、本发明提供一种枸杞酸的合成制备方法，

4、枸杞酸的合成步骤如下：

5、(1)式i所示化合物和有机硅保护试剂在有机碱和溶剂的存在下发生反应，以使硅烷基保护基gs保护式i所示化合物的3位羟基，得到中间体ii；

6、(2)中间体ii与卤代糖在有机碱和溶剂的存在下发生反应，得到中间体iii；

7、(3)中间体iii发生酸水解反应，得到中间体iv；

8、(4)中间体iv发生碱水解反应，得到枸杞酸，

9、枸杞酸的合成路径如下所示：

10、

11、进一步地，所述硅烷基保护基gs包括三甲基硅烷基(tms)、三乙基硅烷基(tes)、三异丙基硅烷基(tips)、二甲基异丙基硅烷基、二乙基异丙基硅烷基(deips)、己基二甲基硅烷基、三(三甲基)硅烷基、叔丁基甲氧基苯基硅烷基、二苯基叔丁氧基硅烷基、二苯基甲基硅烷基、叔丁基二甲基硅烷基(tbs)、叔丁基二苯基硅烷基(tbdps)中的至少一种。

12、进一步地，步骤a中，

13、所述有机硅保护试剂包括三甲基氯硅烷、三乙基氯硅烷、三异丙基氯硅烷、二甲基异丙基氯硅烷、二乙基异丙基氯硅烷、己基二甲基氯硅烷、三(三甲基)氯硅烷、叔丁基甲氧基苯基氯硅烷、二苯基叔丁氧基氯硅烷、叔丁基二甲基氯硅烷、叔丁基二苯基氯硅烷、二苯基甲基硅氯烷中的至少一种；

14、所述有机碱包括三乙胺(tea)、n,n-二异丙基乙胺(dipea)、吗啉(morpholine)、n-甲基吗啉(n-methylmorpholine)、1.8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯(dbu)中的至少一种；

15、所述溶剂包括氯仿、二氯甲烷(dcm)、四氢呋喃(thf)、二甲基亚砜(dmso)、n,n-二甲基甲酰胺(dmf)中的至少一种；

16、反应温度为0～100℃；

17、反应液经纯化或不经纯化，得到得到中间体ii，其中，所述纯化采用硅胶柱层析法。

18、进一步地，步骤b中，

19、所述卤代糖包括乙酰溴-α-d-葡萄糖(acetobromo-α-d-glucose)、乙酰氯-α-d-葡萄糖(acetochloro-α-d-glucose)中的至少一种；

20、所述有机碱包括三乙胺(tea)、n,n-二异丙基乙胺(dipea)、4-二甲氨基吡啶(dmap)、吗啉(morpholine)、n-甲基吗啉(n-methylmorpholine)、1.8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯(dbu)中的至少一种；

21、所述溶剂包括二氯甲烷(dcm)、氯仿、n,n-二甲基甲酰胺(dmf)、四氢呋喃(thf)、二甲基亚砜(dmso)中的至少一种；

22、反应温度为0～100℃；

23、反应液经纯化或不经纯化，得到中间体iii，其中，所述纯化采用硅胶柱层析法。

24、进一步地，步骤c中，中间体iii在酸的存在下，并且在加溶剂或不加溶剂的条件下发生反应，经纯化或不经纯化，得到中间体iv；

25、优选的，

26、所述酸包括甲酸(ac)、醋酸(acoh)、三氟乙酸(tfa)中的至少一种；

27、反应温度为0～100℃；

28、所述纯化采用硅胶柱层析法。

29、进一步地，步骤d中，中间体iv在碱和溶剂的存在下发生反应，经纯化或不经纯化，得到枸杞酸；

30、优选的，

31、所述碱包括碳酸钾(k2co3)、碳酸钠(na2co3)、碳酸铯(cs2co3)、氢氧化钾(koh)、氢氧化钠(naoh)、氢氧化锂(lioh)中的至少一种；

32、所述溶剂包括甲醇(meoh)、乙醇(etoh)、水中的至少一种；

33、反应温度为-10～100℃；

34、所述纯化采用离子交换树脂法、反向硅胶层析法、制备型hplc法、hp20层析法中的至少一种。

35、进一步地，步骤a包括

36、将式i所示化合物和叔丁基二甲基氯硅烷溶解在四氢呋喃和二甲基亚砜的混合溶剂中，得到混合溶液；将n,n-二异丙基乙胺加入到所述混合溶液中，发生反应，得到反应液；对所述反应液进行分离和纯化，得到中间体ii；

37、或者，将式i所示化合物和叔丁基二苯基氯硅烷溶解在四氢呋喃中，得到混合溶液；将n,n-二异丙基乙胺加入到所述混合溶液中，发生反应，得到反应液；将反应液浓缩去除溶剂，得到中间体ii粗产物；

38、步骤b包括：

39、将中间体ii、乙酰溴-α-d-葡萄糖、n,n-二异丙基乙胺和4-二甲氨基吡啶溶于二氯甲烷中，发生反应，得到反应液；对所述反应液进行分离和纯化，得到含有中间体iii的混合物；

40、或者，将中间体ii粗产物、乙酰溴-α-d-葡萄糖、n,n-二异丙基乙胺和4-二甲氨基吡啶溶于二氯甲烷中，发生反应，得到反应液；将反应液浓缩，得到中间体iii粗产物；

41、步骤c包括：

42、将含有中间体iii的混合物溶于乙酸中，发生反应，使中间体iii脱去硅烷基保护基gs，得到反应液；对所述反应液进行分离和纯化，得到中间体iii脱去硅烷基保护基gs的化合物；将所得该化合物再溶于三氟乙酸中，发生反应，得到反应液；对所述反应液进行分离和纯化，得到中间体iv；

43、或者，将中间体iii粗产物溶于三氟乙酸中，发生反应，得到反应液；对所述反应液进行分离和纯化，得到中间体iv；

44、步骤d包括：

45、将na2co3水溶液加入到中间体iv的甲醇溶液中，发生反应，得到反应液；对所述反应液进行分离和纯化，得到枸杞酸。

46、进一步地，步骤a中：

47、式i所示化合物、叔丁基二甲基氯硅烷、n,n-二异丙基乙胺的摩尔比为4～5：5～6：9～10；

48、式i所示化合物、叔丁基二苯基氯硅烷、n,n-二异丙基乙胺的摩尔比为9～10：11～12：18～19；

49、当溶剂采用四氢呋喃和二甲基亚砜的混合溶剂时，式i所示化合物与混合溶剂的摩尔体积比为4～5：7mmol/ml，混合溶剂中四氢呋喃和二甲基亚砜的体积比为5～6：2～3；

50、当溶剂采用四氢呋喃时，式i所示化合物与四氢呋喃的摩尔体积比为9～10：20mmol/ml；

51、反应温度为室温，反应时间为24～48小时；

52、所述分离和纯化包括：将反应液浓缩去除溶剂，再用水稀释，用乙酸乙酯萃取，将有机层用食盐水洗脱，并用na2so4干燥后浓缩得到残余物，将其用含有0％～30％乙酸乙酯的石油醚作为洗脱剂通过硅胶柱层析纯化。

53、进一步地，步骤b中：

54、中间体ii、乙酰溴-α-d-葡萄糖、n,n-二异丙基乙胺、4-二甲氨基吡啶的摩尔比为3～4：3～4：6～7：0.2～0.4，中间体ii和二氯甲烷的摩尔体积比为3～4：10mmol/ml；反应温度为室温，反应时间为5～7小时；

55、所述分离和纯化包括：将反应液浓缩，再用乙酸乙酯稀释，用饱和氯化钠盐水洗脱，将有机层用na2so4干燥后浓缩得到残余物，将其用含有0％～30％乙酸乙酯的石油醚作为洗脱剂通过硅胶柱层析纯化，得到含有中间体iii的混合物；

56、中间体ii粗产物、乙酰溴-α-d-葡萄糖、n,n-二异丙基乙胺、4-二甲氨基吡啶的质量比为78～79：45～46：23～24：1～2，中间体ii粗产物和二氯甲烷的质量体积比为78～79：230g/ml；反应温度为室温，反应时间为24～48小时。

57、进一步地，步骤c中：

58、含有中间体iii的混合物和乙酸的质量体积比为2～3：5g/ml；反应温度为80～90℃，反应时间为1～2小时；所述分离和纯化包括：将反应液浓缩，再用乙酸乙酯稀释，用饱和na2co3和水洗脱，na2so4干燥，将有机层浓缩得到残余物，将其用含有0％～50％乙酸乙酯的石油醚作为洗脱剂通过硅胶柱层析纯化，得到中间体iii脱去硅烷基保护基gs的化合物；

59、将上述获得的化合物加入三氟乙酸，其与三氟乙酸的摩尔体积比为0.9～1.0：2mmol/ml；反应温度为0～5℃，反应时间为1～2小时；所述分离和纯化包括：将反应液浓缩后，将其用含有0％～50％乙酸乙酯的石油醚作为洗脱剂通过硅胶柱层析纯化，得到中间体iv；

60、中间体iii粗产物和三氟乙酸的质量体积比为14～15：20g/ml；反应温度为0～5℃，反应时间为1～2小时；所述分离和纯化包括：将反应液浓缩后，将其用含有0％～50％乙酸乙酯的石油醚作为梯度洗脱剂通过硅胶柱层析纯化，得到中间体iv。

61、进一步地，步骤d中：

62、所述na2co3水溶液的浓度为1.3～1.4mmol/ml；中间体iv和甲醇的摩尔体积比为0.8～0.9：2～3mmol/ml；na2co3水溶液和甲醇的体积比为1～2：1～2；反应温度为室温，反应时间为1～2小时；

63、所述分离和纯化包括：将离子交换树脂加入到反应液中，在室温下搅拌1.5～2小时，过滤混合物，将滤液浓缩后冷冻干燥，得到枸杞酸。

64、本发明还提供两种优选的枸杞酸合成制备方法：

65、枸杞酸的第一种优选合成制备方法：

66、步骤a包括：将式i所示化合物和叔丁基二苯基氯硅烷溶解在四氢呋喃中，得到混合溶液；将n,n-二异丙基乙胺加入到所述混合溶液中，发生反应，得到反应液；将反应液浓缩去除溶剂，得到中间体ii粗产物；

67、其中，式i所示化合物、叔丁基二苯基氯硅烷、n,n-二异丙基乙胺的摩尔比为9.25：11.1：18.4；式i所示化合物与四氢呋喃的摩尔体积比为9.25：20mmol/ml；反应温度为室温，反应时间为24小时；

68、步骤b包括：将中间体ii粗产物、乙酰溴-α-d-葡萄糖、n,n-二异丙基乙胺和4-二甲氨基吡啶溶于二氯甲烷中，发生反应，得到反应液；将反应液浓缩，得到中间体iii粗产物；

69、其中，中间体ii粗产物、乙酰溴-α-d-葡萄糖、n,n-二异丙基乙胺、4-二甲氨基吡啶的质量比为78.9：45.5：24：1.13，中间体ii粗产物和二氯甲烷的质量体积比为78.9：230g/ml；反应温度为室温，反应时间为24小时；

70、步骤c包括：将中间体iii粗产物溶于三氟乙酸中，发生反应，得到反应液；将反应液浓缩后，将其用含有0％～50％乙酸乙酯的石油醚作为梯度洗脱剂通过硅胶柱层析纯化，得到中间体iv；

71、其中，中间体iii粗产物和三氟乙酸的质量体积比为14.5：20g/ml；反应温度为0℃，反应时间为1小时；

72、步骤d包括：将na2co3水溶液加入到中间体iv的甲醇溶液中，发生反应，得到反应液；将离子交换树脂加入到反应液中，在室温下搅拌1.5小时，过滤混合物，将滤液浓缩后冷冻干燥，得到枸杞酸；

73、其中，所述na2co3水溶液的浓度为1.3mmol/ml；中间体iv和甲醇的摩尔体积比为0.81：2.4mmol/ml；na2co3水溶液和甲醇的体积比为1：1；反应温度为室温，反应时间为1小时。

74、枸杞酸的第二种优选合成制备方法：

75、步骤a包括：将式i所示化合物和叔丁基二甲基氯硅烷溶解在四氢呋喃和二甲基亚砜的混合溶剂中，得到混合溶液；将n,n-二异丙基乙胺加入到所述混合溶液中，发生反应，得到反应液；将反应液浓缩去除溶剂，再用水稀释，用乙酸乙酯萃取，将有机层用食盐水洗脱，并用na2so4干燥后浓缩得到残余物，将其用含有30％乙酸乙酯的石油醚作为洗脱剂通过硅胶柱层析纯化，得到中间体ii；

76、其中，式i所示化合物、叔丁基二甲基氯硅烷、n,n-二异丙基乙胺的摩尔比为4.63：5.09：9.26；式i所示化合物与混合溶剂的摩尔体积比为4.63：7mmol/ml，混合溶剂中四氢呋喃和二甲基亚砜的体积比为5：2；反应温度为室温，反应时间为24小时；

77、步骤b包括：将中间体ii、乙酰溴-α-d-葡萄糖、n,n-二异丙基乙胺和4-二甲氨基吡啶溶于二氯甲烷中，发生反应，得到反应液；将反应液浓缩，再用乙酸乙酯稀释，用饱和氯化钠盐水洗脱，将有机层用na2so4干燥后浓缩得到残余物，将其用含有30％乙酸乙酯的石油醚作为洗脱剂通过硅胶柱层析纯化，得到含有中间体iii的混合物；

78、其中，中间体ii、乙酰溴-α-d-葡萄糖、n,n-二异丙基乙胺、4-二甲氨基吡啶的摩尔比为3.3：3.9：6.6：0.3，中间体ii和二氯甲烷的摩尔体积比为3.3：10mmol/ml；反应温度为室温，反应时间为6小时；

79、步骤c包括：将含有中间体iii的混合物溶于乙酸中，发生反应，反应温度为80℃，反应时间为1小时，得到反应液；将反应液浓缩，再用乙酸乙酯稀释，用饱和na2co3和水洗脱，na2so4干燥，将有机层浓缩得到残余物，将其用含有50％乙酸乙酯的石油醚作为洗脱剂通过硅胶柱层析纯化，得到中间体iii脱去硅烷基保护基gs的化合物；将所得该化合物再溶于三氟乙酸中，发生反应，反应温度为0℃，反应时间为1小时，得到反应液；将反应液浓缩后，将其用含有50％乙酸乙酯的石油醚作为洗脱剂通过硅胶柱层析纯化，得到中间体iv；

80、其中，中间体iii和乙酸的质量体积比为2.4：5g/ml；仅脱去硅烷基保护基gs的中间体iii与三氟乙酸的摩尔体积比为0.95：2mmol/ml；

81、步骤d包括：将na2co3水溶液加入到中间体iv的甲醇溶液中，发生反应，得到反应液；将离子交换树脂加入到反应液中，在室温下搅拌1.5小时，过滤混合物，将滤液浓缩后冷冻干燥，得到枸杞酸；

82、其中，所述na2co3水溶液的浓度为1.3mmol/ml；中间体iv和甲醇的摩尔体积比为0.81：2.4mmol/ml；na2co3水溶液和甲醇的体积比为1：1；反应温度为室温，反应时间为1小时。

83、本发明技术方案，具有如下优点：

84、本发明提供了一种天然产物枸杞酸(aa-2βg)的全合成制备方法，开创性地以硅烷基保护5,6-o-异丙叉基-l-抗坏血酸(式i所示化合物)的3位羟基，随后以卤代糖为糖基供体在有机碱和溶剂的存在下发生糖苷化反应，最后通过酸水解脱除硅烷基保护基，碱水解脱除糖基供体上的乙酰基，得到目标化合物枸杞酸。

85、经实验，以硅烷基作为保护基团发生保护反应能够选择性地保护式i所示化合物的3位羟基，但是在随后以卤代糖为糖基供体时，在无机碱的反应条件中不稳定，硅烷基会发生脱除导致糖苷化反应发生在3位羟基，无法获得目标产物，而在有机碱的催化作用下发生糖苷化反应很好地解决了底物的稳定性，并获得了目标产物。

86、采用本发明提供的合成路线能提高枸杞酸的总收率，可以在减少分离纯化步骤的基础上，仍具有较高的收率，简化操作，合成效率高。作为本发明的一种优选合成制备方法，整个工艺仅需1次柱层析分离纯化。本发明提供的合成路径总收率可达32～43％，具有显著的优势。

87、本发明提供的方法可有效合成制备枸杞酸，为其高附加值产品研发提供技术支撑。