CN107011404B

CN107011404B - 一种以胆酸为原料合成石胆酸的方法

Info

Publication number: CN107011404B
Application number: CN201710404532.5A
Authority: CN
Inventors: 顾向忠; 蒋澄宇; 仇文卫; 高伟
Original assignee: JIANGSU JIAERKE PHARMACEUTICALS GROUP CORP Ltd
Current assignee: Jiangsu Jiaerke Pharmaceutical Group Co., Ltd.
Priority date: 2017-06-01
Filing date: 2017-06-01
Publication date: 2019-05-03
Anticipated expiration: 2037-06-01
Also published as: CN107011404A

Abstract

本发明公开了一种石胆酸的合成方法，采用胆酸为起始原料，经过3α‑OH选择性保护、7α‑OH，12α‑OH氧化成羰基、水解、黄鸣龙还原，共4步反应合成石胆酸。该方法起始原料易得、价廉，合成步骤简短，副反应少，后处理简单，总收率高，适用于工业化生产。

Description

一种以胆酸为原料合成石胆酸的方法

技术领域

本发明属于有机化学领域，具体涉及一种以胆酸为原料合成石胆酸的方法。

背景技术

石胆酸，又名3α-羟基-5β-胆烷酸，是一种胆汁酸，其结构如式(i)所示。研究表明石胆酸及其衍生物具有多种生理活性，如抗菌、抗真菌活性(Farmaco Sci.39(4)(1984)305-315)、抗肿瘤活性(Proc.Natl.Acad.Sci.U S A.109(42)(2012)16906-16910)、α-2,3-唾液酸转移酶抑制活性(Chem.Commun.(6)(2006)629-631)、蛋白酪氨酸磷酸酯酶1B抑制活性(Bioorg.Med.Chem.Lett.22(23)(2012)7237-7242)、TGR5受体激活剂(J.Med.Chem.51(6)(2008)1831-1841)等。

目前有关石胆酸的合成报道很少。1946年有报道以脱氧胆酸为起始原料，经C-24甲酯化、选择性保护3α-OH、再保护12α-OH、然后选择性脱除3α-OH保护基、水解、氢化，一共7步合成石胆酸(Journal of Biological Chemistry,1946,162,555-563)。反应路线如下：

此合成路线中，总收率只有23％，且用到昂贵的二氧化铂催化剂，成本较高，不适合用于工业化生产。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种石胆酸的合成方法，该方法起始原料胆酸易得且廉价，合成步骤简短，副反应少，后处理简单，适用于工业化生产。

为实现上述目的，本发明石胆酸的合成方法(半合成方法)，包括以下步骤：

步骤a)：在溶剂中，以式(1)所示的胆酸为起始原料，与酸酐发生酯化反应，选择性保护3α-OH，得到式(2)化合物；

步骤b)：在溶剂中，式(2)化合物在氧化剂的作用下发生氧化反应，通过氧化7α-OH和12α-OH为羰基，得到式(3)化合物；

步骤c)：在溶剂中，式(3)化合物在碱的作用下发生水解反应，得到式(4)化合物；

步骤d)：在溶剂中，式(4)化合物在水合肼和碱的作用下发生黄鸣龙还原反应，得到式(5)所示的石胆酸；

所述反应过程如反应式(I)所示：

其中，R为-(CH₂)₂COOH、-(CH₂)₃COOH、-(CH₂)₄COOH、-PhCOOH等。

步骤a)中，所述酯化反应的温度范围为25℃～100℃；优选地，为80℃。

步骤a)中，所述酯化反应的时间范围为24～48小时；优选地，为43小时。

步骤a)中，所述酸酐选自丁二酸酐、戊二酸酐、己二酸酐和邻苯二甲酸酐等；优选地，为丁二酸酐。

步骤a)中，所述胆酸与酸酐的摩尔比为1:(1～3)；优选地，为1:1.75。

步骤a)中，所述溶剂为吡啶。

在一个具体的实施方式中，本发明步骤a)中的反应条件为：胆酸溶解在吡啶中，加入酸酐加热反应，通过TLC检测反应进程，得到式(2)化合物。

步骤b)中，所述氧化剂选自PDC、PCC、CrO₃、NBS、NCS、NaClO、Ca(ClO)₂和H₂O₂等中的一种或多种；优选地，为NBS(N-溴代丁二酰亚胺)。

步骤b)中，所述氧化反应的温度范围为0℃～60℃；优选地，为40℃。

步骤b)中，所述氧化反应的时间范围为0.5～12小时；优选地，为6小时。

步骤b)中，所述式(2)化合物与氧化剂的摩尔比为1:(2～5)；优选地，为1:4。

步骤b)中，所述溶剂选自四氢呋喃、丙酮和水等中的一种或多种；优选地，当氧化剂为PDC、PCC、CrO₃时，所述溶剂为四氢呋喃；当氧化剂为NBS、NCS、NaClO、Ca(ClO)₂和H₂O₂时，所述溶剂为丙酮和水，其中所述丙酮和水的体积比为(1～5):1，优选地，为3:1。

步骤b)中，优选在避光条件下进行。

在一个具体的实施方式中，本发明步骤b)中的反应条件为：式(2)化合物溶解在溶剂中，加入氧化剂反应，通过TLC检测反应进程，得到式(3)化合物。

步骤c)中，所述水解反应的温度范围为0℃～75℃；优选地，为室温25℃。

步骤c)中，所述水解反应的时间范围为1～24小时；优选地，为16小时。

步骤c)中，所述溶剂选自四氢呋喃、水等中的一种或多种；优选地，为四氢呋喃和水的混合溶剂，其中，四氢呋喃和水的体积比为(4～8):1，优选地，为6:1。

步骤c)中，所述碱选自氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、碳酸钾、碳酸钠、乙酸钾、叔丁醇钾、叔丁醇钠和乙醇钠等中的一种或多种；优选地，为氢氧化锂；进一步优选地，为一水合氢氧化锂。

步骤c)中，所述式(3)化合物和碱的摩尔比为1:(3～10)；优选地，为1:4。

在一个具体的实施方式中，本发明步骤c)中的反应条件为：式(3)化合物溶解在水和四氢呋喃的混合溶剂中，加入碱，通过TLC检测反应进程，结束后得到式(4)化合物。

步骤d)中，所述碱选自氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、叔丁醇钾、乙酸钾和乙醇钠等中的一种或多种；优选地，为氢氧化钾。

步骤d)中，所述式(4)化合物与水合肼和氢氧化钾的摩尔比为1:5～20:5～20；优选地，为1:10:10。

步骤d)中，所述溶剂选自一缩二乙二醇、乙二醇和丙三醇等中的一种或多种；优选地，为一缩二乙二醇。

步骤d)中，所述黄鸣龙还原反应的温度范围为100℃～200℃；优选地，为120℃～200℃。进一步优选地，为120℃、200℃。

步骤d)中，所述黄鸣龙还原反应的时间范围为3～24小时；优选地，为6小时。

在一个具体的实施方式中，本发明步骤d)中的反应条件为：式(4)化合物溶解在溶剂中，加入水合肼和碱，加热至100～200℃，反应3～24小时，通过TLC检测反应进程，得到式(5)所示石胆酸。

本发明中，所述黄鸣龙还原反应的机理如下所示：

含有羰基化合物首先和肼反应生成腙，然后在碱的作用下，脱去氮上的氢，双键移位。最后，氮气离去，碳负离子再夺取水中的氢，生成被还原为亚甲基。

本发明的有益效果在于：1)本发明的起始原料易得、价廉，合成路线简短，经过4步合成石胆酸，是一条全新的合成路线，至今没有报道类似的合成方法。2)前三步反应几乎定量完成，副反应少，后处理简单，总质量收率可达75％。

具体实施方式

结合以下具体实施例，对本发明作进一步的详细说明。实施本发明的过程、条件、实验方法等，除以下专门提及的内容之外，均为本领域的常识，本发明没有特别限制内容。

下述实施例中，化合物结构由核磁共振仪(Bruker，400MHz)测定；胆酸由上海泰坦科技有限公司提供；其余常规试剂主要由上海国药化学试剂公司提供；产品主要通过硅胶柱层析纯化，硅胶(200-300目)由青岛海洋化工厂提供。

实施例一

1、式(2’)化合物的合成

胆酸(10g，24.5mol)溶解在吡啶(50mL)中，加入丁二酸酐(3.43g，34.3mmol)，升温至80℃反应17小时，补加300mg丁二酸酐，反应7小时，补加300mg丁二酸酐，再反应7小时，再补加200mg丁二酸酐反应12小时。TLC检测原料反应完全后，将反应液冷却至室温，倒入稀HCl水溶液中(55mL浓盐酸+500mL水)，加入100mL乙酸乙酯室温搅拌20分钟。分液，水相用乙酸乙酯提取(40mL×4)。合并有机相，依次用饱和食盐水(30mL×1)洗涤、无水Na₂SO₄干燥。减压浓缩、真空干燥，得式(2’)化合物粗品(白色固体，12.4g)，质量收率124％。产品无需纯化，直接投下一步反应。¹H NMR(400MHz,DMSO-d₆)δ12.07(s,2H),4.44(s,1H),4.03(d,J＝7.2Hz,1H),3.79(s,1H),0.94(t,J＝11.8Hz,5H),0.84(s,3H),0.59(s,3H).

2、式(3’)化合物的合成

式(2’)化合物粗品(12.4g，24.5mmol)溶解在丙酮(180mL)和水(60mL)混合溶剂中，加入NBS(17.4g，98mmol)，内温升至40℃避光反应6小时。TLC检测原料几乎反应完全后，冷却至室温，加入30mL亚硫酸氢钠溶液将反应淬灭。分液，水相加入200mL水，水相用乙酸乙酯提取(30mL×4)。合并有机相，依次用饱和食盐水(30mL×1)洗涤、无水Na₂SO₄干燥。减压浓缩至干，得式(3’)化合物粗品(白色固体，11g)，质量收率110％(相对于起始原料胆酸)。产品无需纯化，直接投下一步反应。¹H NMR(400MHz,CDCl₃)δ4.70(t,J＝10.2Hz,1H),1.40–1.22(m,9H),1.03(s,3H),0.84(d,J＝6.2Hz,3H).

3、式(4)化合物的合成

式(3’)化合物(1g，2mmol)溶解在四氢呋喃(30mL)和水(5mL)混合溶剂中，加入一水合氢氧化锂(332mg，8mmol)，室温搅拌反应16小时。TLC检测原料反应完全，加入2N HCl溶液将母液pH调节为2～3。加入100mL水，水相用二氯甲烷提取(20mL×4)。合并有机相，依次用饱和食盐水(30mL×1)洗涤、无水Na₂SO₄干燥。减压浓缩，真空干燥，得式(4)化合物(白色固体，0.78g)，质量收率78％。产品无需纯化，直接投下一步反应。

4、式(5)化合物的合成

式(4)化合物(404mg，1mmol)溶解在一缩二乙二醇(10mL)中，加入98％水合肼(0.5mL，10mmol)，加热至120℃搅拌2小时，冷却至70～80℃，再加入氢氧化钾(560mg，10mmol)后升温至200℃反应6小时。TLC检测原料反应完全后，冷却至室温，倒入水中(150mL)，加入2N盐酸调节pH至2～3。水相用二氯甲烷提取(20mL×5)。合并有机相，依次用饱和食盐水(20mL×1)洗涤、无水Na₂SO₄干燥。减压浓缩，硅胶柱层析(DCM:MeOH＝10:1)纯化，得式(5)所示石胆酸(白色固体，356mg)，质量收率88％。¹H NMR(400MHz,CD₃OD)δ3.61–3.46(m,1H),0.95(t,J＝3.2Hz,6H),0.69(s,3H)。¹³C NMR(100MHz,CD₃OD)δ178.2,72.4,57.9,57.5,49.0,43.9,43.6,41.9,41.5,37.3,37.2,36.7,36.5,35.7,32.3,32.0,31.2,29.2,28.4,27.7,25.3,24.0,22.0,18.8,12.5。

本发明的保护内容不局限于以上实施例。在不背离发明构思的精神和范围下，本领域技术人员能够想到的变化和优点都被包括在本发明中，并且以所附的权利要求书为保护范围。

Claims

1.一种石胆酸的合成方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤a)：在溶剂中，以式(1)所示的胆酸为原料，与酸酐发生酯化反应，得到式(2)化合物，所述溶剂为吡啶；

步骤b)：在溶剂中，式(2)化合物在氧化剂的作用下发生氧化反应，得到式(3)化合物；步骤c)：在溶剂中，式(3)化合物在碱的作用下发生水解反应，得到式(4)化合物；

步骤d)：在溶剂中，式(4)化合物在水合肼和碱的作用下发生黄鸣龙反应，得到式(5)所示的石胆酸，所述碱为氢氧化钾；

所述反应过程如反应式(I)所示：

其中：R为-(CH₂)₂COOH、-(CH₂)₃COOH、-(CH₂)₄COOH或-PhCOOH。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤a)中，所述酯化反应的温度范围为25℃～100℃；所述胆酸与酸酐的摩尔比为1:(1～3)。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤a)中，所述酸酐选自丁二酸酐、戊二酸酐、己二酸酐和邻苯二甲酸酐。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤b)中，所述氧化剂选自PDC、PCC、CrO₃、NBS、NCS、NaClO、Ca(ClO)₂和H₂O₂中的一种或多种；和/或，所述溶剂选自四氢呋喃、丙酮和水中的一种或多种。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤b)中，所述氧化反应的温度范围为0℃～60℃；和/或，所述式(2)化合物与氧化剂的摩尔比为1:(2～5)。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤b)中，当氧化剂为PDC、PCC、CrO₃时，所述溶剂为四氢呋喃；当氧化剂为NBS、NCS、NaClO、Ca(ClO)₂和H₂O₂时，所述溶剂为丙酮和水，其中所述丙酮和水的体积比为(1～5):1。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤c)中，所述水解反应的温度范围为0℃～75℃；和/或，所述式(3)化合物和碱的摩尔比为1:(3～10)。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤c)中，所述溶剂选自四氢呋喃、水中的一种或多种；和/或，所述碱选自氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、碳酸钾、碳酸钠、乙酸钾、叔丁醇钾、叔丁醇钠和乙醇钠中的一种或多种。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤d)中，所述溶剂选自一缩二乙二醇、乙二醇和丙三醇中的一种或多种。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤d)中，所述黄鸣龙还原反应的温度范围为100℃～200℃；和/或，所述式(4)化合物与水合肼和氢氧化钾的摩尔比为1:5～20:5～20。