CN103974926A - 分离巨大戟醇的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及以单一步骤从二萜酯和巨大戟醇酯的混合物中分离巨大戟醇(C20H28O5)的新方法。利用所述方法分得的巨大戟醇可用作前体,用于合成生物活性的巨大戟醇衍生物例如巨大戟醇-3-当归酸酯和巨大戟醇-3-顺芷酸酯。
Description
发明领域
本发明涉及生物学、药学和医学领域。更具体地讲,本发明涉及从二萜酯和巨大戟醇酯的混合物中分离巨大戟醇的方法,更特别是当所述混合物来自植物、尤其是来自大戟(Euphorbia)属的种子、更尤其是来自续随子(E.lathyris)种的种子时。
现有技术
尽管巨大戟醇可通过化学合成得到,但是它们还是主要存在于大戟科(Euphorbiaceae)植物、尤其是具有催泻活性的那些变种中的化合物[EvansFJ和Kinghorn ADJ.Linn.Soc.Bot.(London)1977;74:23-35;Evans FJ和Taylor SE.有机天然产物化学的进展(In Progress in the Chemistry ofOrganic Natural Products);Herz W,Grisebach H,Kirby GW,Eds.;Springer:纽约,1983;44:1-99]。具体地讲,巨大戟醇(C20H28O5)(CAS登记号30220-46-3)(式1)已被从续随子(Euphorbia lathyris L.)种植物(通常称为大戟(spurge))的种子分离得到。大戟种子油在世界上的不同国家上市,且因为其用于许多产品例如油漆、牙科用腔洞衬料、化妆品、润滑剂、塑料、生物柴油等的组合物中,所以其是化学工业中的重要原料。
巨大戟醇(Ingenol)(式1)
Me:本说明书中为CH3
由于其重要的生物活性,对巨大戟醇化合物及其衍生物的巨大兴趣在近几年已得到提升。无论是天然的还是通过半合成得到的,一些巨大戟醇类并尤其是在3’位酯化的衍生物显示有效的抗癌和抗病毒活性[OgbourneSM等人.Cancer Res2004;64:2833-9;Benhadji KA等人.Br J Cancer.2008;99(11):1808-15;Kedei N等人.Cancer Res.2004;64(9):3243-55;Warrilow D等人,AIDS Res Hum Retroviruses.2006;22(9):854-64;Fujiwara M等人,Antimicrob Agents Chemother.1996;40(1):271-3]。半合成可理解为从含有巨大戟醇的植物中分离巨大戟醇,且通过适当的化学反应,取代分子结构中的各基团,产生感兴趣的不同衍生物。所述显示生物活性并可用于临床实践的3’位酯化的衍生物优选是巨大戟醇-3-顺芷酸酯(式II)和巨大戟醇-3-当归酸酯(式III)。
巨大戟醇-3-顺芷酸酯
(式II)
巨大戟醇-3-当归酸酯
(式III)
在植物和植物提取物中,巨大戟醇以酯形式与二萜酯存在于混合物中。然而,大戟种子是分离巨大戟醇的唯一商业源,利用不同的化学方法,从其得到用于临床实践的生物活性巨大戟醇衍生物是可能的。所述种子具有复杂的基质(matrix),除脂肪(40-47%)和蛋白质(15%)[Duke,J.D.Handbook of Energy Crops http://www.hort.purdue.edu/newcrop)]之外,该基质包含称为L1-L9大戟因子的一系列二萜酯,该二萜酯中含少量但相对恒定量的巨大戟醇单酯(L4、L5和L6)[Adolf W和Hecker EZ.Krebsforsch.1975,84,325-344],与含有其他类型二萜的级分(fraction)相比,含有巨大戟醇的级分是较少量的。巨大戟醇酯是强毒性的,构成强刺激性油,并且尽管单独的以游离形式分到的巨大戟醇是无害的,但从所述酯分离巨大戟醇在技术上是复杂的,且由于巨大戟醇酯级分的上述毒性,分离巨大戟醇对从事所述分离操作的操作者的健康不是无风险的。
用于从续随子种子中分离巨大戟醇的方法发表于1991年[Bagavathi R.等人,Naturforsch.1991;46b:1425-1433]。所述方法由下述组成:利用溶剂例如甲醇、石油醚和氯仿的一系列提取,随后在硅胶上选择性吸附,而分离含有巨大戟醇酯的级分(fraction)。然后,将含有巨大戟醇酯的级分进行水解,并且最后,利用柱色谱技术纯化得到的巨大戟醇。由于众多步骤或阶段,所述分离巨大戟醇的方法需要大量的时间和工作,因此,其产率是低的,并由此使研发新的半合成衍生物复杂化,所述衍生物可潜在地用作药物。
为了解决用于分离巨大戟醇的现有技术中所述的先前方法的低效率和低产率问题,Appendino等人[Appendino G等人.,J Nat Prod.1999;62(1):76-9]研发了用于提取和分离巨大戟醇的更短和更低毒性的策略,因为与从续随子种子提取的含有巨大戟醇酯且还含有大环二萜化合物的刺激性油的接触时间比先前所述的要短。在所述方法中,用三个主要步骤完成从续随子种子油分离巨大戟醇。简言之,(1)分离粗二萜级分,(2)水解L1-L9大戟因子(Euphorbia factors),和(3)从水解大环二萜酯(latirol、epoxylatirol、7-羟基latirol、isolatirol、jolkinol等)得到的多元醇中分离巨大戟醇。两次分离涉及从具有相似极性的天然化合物的复杂混合物中纯化低浓度的巨大戟醇,将意味着由于包含有它的样品的复杂性并由于形成上述样品的化合物的所述的极性相似性而得到可能含有杂质的巨大戟醇,因为其被所述混合物中存在的其他物质主要是未水解的巨大戟醇酯或其他大环二萜酯的污染。
本发明解决的技术问题是从二萜酯和巨大戟醇酯的混合物中分离巨大戟醇的现有技术中所述那些方法的替代方法。所述混合物可具有任何来源,即它们可以是天然的(来自植物)或者产生于化学合成过程中。本发明优选从大戟属植物中并更尤其是从续随子种子中分离巨大戟醇。
为了解决用于分离巨大戟醇的现有技术中存在的所述问题,本发明描述了从二萜酯和巨大戟醇酯的混合物分离所述化合物的方法,优选当处理续随子种子时,通过简化用于所述分离的必需步骤的数目、将其缩减为单一步骤(具有任选的纯化步骤)和得到具有更少杂质的巨大戟醇(纯度>99%)而比现有技术中已知的方法具有更高的产率。
发明描述
发明简述
本发明描述的方法将水解二萜酯和巨大戟醇酯的混合物中存在的巨大戟醇,以及从所述混合物中分离所述巨大戟醇合并为单一步骤。为此,将所述二萜酯和巨大戟醇酯的混合物用有机溶剂优选四氢呋喃(THF)和酸化的水更优选酸化的盐水(水+盐)的溶液处理。本发明中描述的方法防止分离得到有毒或刺激性中间体例如巨大戟醇酯级分,简化用于纯化巨大戟醇的方法和时间,并且此外,所述化合物的产率比迄今现有技术的已知方法明显更高。此外获得具有更低浓度杂质的巨大戟醇,这使由此得到的巨大戟醇更适合作为用于得到其衍生物的方法的原料化合物,具有可用作药物的更高的产率和纯度。
利用本发明描述的方法得到的巨大戟醇可用于得到具有生物活性的所述巨大戟醇的酯化衍生物例如巨大戟醇-3-顺芷酸酯(式II)和巨大戟醇-3-当归酸酯(式ID)。得到所述生物活性衍生物的方法包括合成化合物巨大戟醇-5,20-丙酮化合物(式IV)和其随后酯化(图1)的中间步骤,以根据用于所述目的的现有技术的已知技术得到上述生物活性化合物。
图1.利用现有技术已知的方法从根据本发明描述的方法得到的巨大戟醇得到生物活性的巨大戟醇衍生物的方法。
利用本发明描述的方法从巨大戟醇得到的生物活性衍生物显示高于99%的纯度。对于从利用本发明描述的方法得到的巨大戟醇获得的巨大戟醇-3-当归酸酯的具体实例,其产率显著提高每kg原料的产率,并且比用于得到所述产品的现有技术描述的方法明显更高效和更加可工业规模的(Hohmann,J.等人,Planta Med.2000,66:291-294)。因此,现有技术已知的自南欧大戟(Euphorbia peplus)得到巨大戟醇-3-当归酸酯的产率是1.1mg/kg植物,而用本发明方法,通过合并从续随子种子粉末提取巨大戟醇,随后是化学半合成巨大戟醇-3-当归酸酯衍生物的方法,可得到至多190mg/kg续随子种子粉末。
发明详述
本发明的目的涉及从含有二萜酯(包括巨大戟醇酯)的混合物中分离巨大戟醇的方法,该方法将水解和分离/提取所述巨大戟醇的阶段合并于单一步骤中,且任选地还包含纯化分得的巨大戟醇的另外的阶段。在本发明中,与巨大戟醇相关的术语分离和提取必须理解为是等价的。
为此,本发明的方法将二萜酯和巨大戟醇酯的混合物进行用酸化的水和有机溶剂溶液(优选酸化的水与有机溶剂的比例是1:1)联合处理的单一步骤。
优选的有机溶剂是THF,且酸化的水还优选包含无机盐,更优选地酸化的水是含有NaCl的酸化的盐水。酸化的水或盐水中存在的NaCl的浓度是直至饱和的,即大约35%重量/体积。对于本发明的目的,术语酸性盐水指其中存在具体浓度的无机盐或盐、尤其是NaCl的酸化的水。
在一优选的实施方案中,用于本发明方法中的酸化的水和有机溶剂溶液由2N浓度的H2SO4和35%重量/体积(w/v)的H2O+NaCl的组合(1:1比例)构成。
任选地,本发明方法还包括纯化分得的巨大戟醇的另外的阶段。所述纯化巨大戟醇的阶段优选是利用重力柱色谱完成的。
在实施本发明方法的一优选的方式中,水解和分离/提取巨大戟醇的单一步骤是以从植物原料起始并且包含下述阶段的方法进行的:
a)将植物原料优选100g磨碎和匀化的种子在室温、于含有甲醇钠的甲醇溶液(优选0.20N浓度)中机械搅拌优选4小时。
b)用冰醋酸或高氯酸溶液(0.03M浓度)中和前面的反应。
c)优选通过硅藻土过滤或抽滤前面的溶液。
d)用70%的甲醇洗涤前一阶段得到的沉淀物(pellet)。
e)优选在旋转蒸发仪中浓缩所述沉淀物。
f)用石油醚从前面的沉淀物提取含有巨大戟醇酯的级分。
g)在单一步骤中,利用酸化的水和THF的联合处理,从前面的阶段f)得到的级分中包含的剩余化合物中分离巨大戟醇。
h)任选地纯化在前面阶段分得的巨大戟醇。
在本发明的一优选实施方案中,植物原料是续随子种子。
优选利用电动机驱动的转子完成机械搅拌。在本发明的一优选实施方案中,将种子在先粉碎后并更优选粉碎成种子粉末后,将其进行所述机械搅拌。
在从所用的起始植物原料分离巨大戟醇的方法的另一优选实施方案中,酸化的水溶液优选由2N浓度的H2SO4和35%w/v的H2O+NaCl(以1:1比例)的组合构成。
在从所用的起始植物原料分离巨大戟醇的方法的另一优选实施方案中,纯化巨大戟醇的阶段是利用重力柱色谱完成的,优选用硅胶柱作为固定相,用石油醚-乙酸乙酯作为流动相。
如反复提到的,利用本发明方法生产的巨大戟醇可用作前体,用于得到其生物活性衍生物,优选用于得到巨大戟醇-3-顺芷酸酯(式II)和巨大戟醇-3-当归酸酯(式III),其可在临床实践中用于治疗不同的病症。所述衍生物,以及根据本发明方法分得的巨大戟醇本身以>99%的纯度得到。
对此,在本发明的一优选实施方案中,任选纯化的分离巨大戟醇,无论其是从任何来源的巨大戟醇酯和二萜酯的混合物中得到的,还是所述混合物产生自植物材料来源优选续随子种子,将所述巨大戟醇进行生产3位衍生物的化学半合成的另外的方法,所述衍生物选自巨大戟醇-3-顺芷酸酯(式II)、巨大戟醇-3-当归酸酯(式III)或其混合物。优选地,所述的任选纯化的分离巨大戟醇所进行的用于得到巨大戟醇3位衍生物的化学半合成的另外的方法将巨大戟醇-5,20-丙酮化合物作为共同的中间体化合物(式IV)。
下文所述的实施例的目的是解释本发明,而不限制其范围。
实施例1.从续随子(大戟)种子分离巨大戟醇(式1)的方法
将续随子种子粉末(1kg)在2l甲醇钠的0.20N甲醇溶液中机械搅拌4小时。所述时间后,将溶液用冰醋酸(或高氯酸)中和且通过硅藻土床过滤和/或抽滤。将所述过滤得到的糊状物用甲醇(100ml每次)洗涤数次,并利用真空技术将过滤的材料浓缩成1.5l体积,并随后用石油醚提取。将从所述提取得到的甲醇相用旋转蒸发仪蒸发,并将在室温得到的残留物置于酸性盐水(2N H2SO4+盐水1:1,0.5l)和THF(0.2l)溶液中。将得到的上层相在80℃蒸发,并将残留物经利用梯度石油醚-EtOAc(乙酸乙酯)的重力硅胶柱色谱(150ml)纯化,直到得到>99%纯度的0.750g巨大戟醇(式1)。
实施例2.生产巨大戟醇-5,20-丙酮化合物(式IV)
将对甲苯磺酸吡啶盐(50mg)加入到溶解于丙酮(5ml)中的巨大戟醇(100mg,0.29mmol)溶液中。将所述溶液在室温搅拌12小时,然后进行蒸发。将残留物经重力柱色谱纯化,直到得到62mg(55%产率)的巨大戟醇-5,20-丙酮化合物(式IV)。对于物理和谱学数据,参见Bangavathi R.等人.On the Chemistry of ingenol IV.Z.Naturforsch.1991,46b,1425-1433.
实施例3.生产巨大戟醇顺芷酸酯(式II)
将巨大戟醇-5,20-丙酮化合物(100mg,0.26mmol)、顺芷酸(39mg,0.39mmol,1.5摩尔当量)和DMAP(48mg,0.39mmol,1.5摩尔当量)的甲苯(4ml)溶液在室温搅拌2小时,然后经硅藻土床过滤并蒸发。将得到的物质用硅胶(大约5g)过滤并蒸发。利用硅胶重力柱色谱(5g,石油醚:EtOAc85:15)纯化残留物,直到得到超过80mg的具有>99%纯度的巨大戟醇-3-顺芷酸酯。对于物理和谱学数据,参见Hohmann J等人.Planta Medica2000,66,291-294。
实施例4.生产巨大戟醇当归酸酯(式III)
将巨大戟醇-5,20-丙酮化合物(100mg,0.26mmol)、当归酸(39mg,0.39mmol,1.5摩尔当量)和DMAP(48mg,0.39mmol,1.5摩尔当量)的甲苯(4ml)溶液在室温搅拌2小时,然后经硅藻土床过滤并蒸发。将得到的物质用硅胶(大约5g)过滤并蒸发。利用硅胶重力柱色谱(5g,石油醚:EtOAc85:15)纯化残留物,直到得到超过80mg的具有>99%纯度的巨大戟醇-3-当归酸酯。对于物理和谱学数据,参见Hohmann J等人.Planta Medica2000,66,291-294。
文献
●Adolf W和Hecker EZ.Krebsforsch.1975,84,325-344.
●Appendino G等人.,用于从续随子种子分离巨大戟醇的迅速方法(An expeditious procedure for the isolation of Ingenol from theEuphorbia lathyris seeds.)J Nat Prod.1999年1月;62(1):76-9.
●Bangavathi R.等人.关于巨大戟醇IV的化学(On the Chemistry ofingenol IV).Z.Naturforsch.1991,46b,14251433.
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●Duke,J.D.Handbook of Energy Crops(可获得网络http://www.hort.purdue.edu/newcrop).
●Evans FJ和Kinghorn ADJ.Linn.Soco Bot.(London)1977,74,23-35.
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Claims (20)
1.从二萜酯和巨大戟醇酯的混合物中分离巨大戟醇的方法,该方法将水解巨大戟醇酯和从所述混合物中提取/分离巨大戟醇的阶段合并于单一步骤中。
2.根据权利要求1所述的方法,其中将二萜酯和巨大戟醇酯的混合物进行用酸化的水和有机溶剂溶液联合处理的单一步骤。
3.根据权利要求1或2中任何一项所述的方法,其中酸化的水与有机溶剂的比例是1:1。
4.根据权利要求1-3中任何一项所述的方法,其中有机溶剂是THF。
5.根据权利要求1-4中任何一项所述的方法,其中酸化的水含有无机盐。
6.根据权利要求1-5中任何一项所述的方法,其中酸化的水含有NaCl。
7.根据权利要求1-6中任何一项所述的方法,特征在于酸化的水和有机溶剂溶液由1:1比例的2N H2SO4和35%重量/体积的H2O+NaCl的组合构成。
8.根据权利要求1-7中任何一项所述的方法,其还包含纯化分得的巨大戟醇的另外的阶段。
9.根据权利要求8所述的方法,特征在于纯化分得的巨大戟醇的阶段是利用重力柱色谱完成的。
10.根据权利要求8-9中任何一项所述的方法,其中将任选纯化的分离巨大戟醇进行另外的化学半合成方法,以生产3位衍生物,所述衍生物选自巨大戟醇-3-顺芷酸酯、巨大戟醇-3-当归酸酯或其混合物。
11.根据权利要求10所述的方法,其中任选纯化的分离巨大戟醇所进行的用于得到巨大戟醇3位衍生物的化学半合成的另外的方法用巨大戟醇-5,20-丙酮化合物作为共同的中间体化合物。
12.从植物原料中分离巨大戟醇的方法,其包含下述阶段:
a)将植物原料在甲醇钠的甲醇溶液中进行机械搅拌;
b)用冰醋酸或高氯酸溶液中和前面的反应;
c)过滤或抽滤前面的溶液;
d)用甲醇洗涤剂前一阶段得到的沉淀物;
e)利用真空技术浓缩所述沉淀物;
f)用石油醚从沉淀物中提取含有巨大戟醇酯的级分;
g)利用酸化的水和THF处理,从前面阶段f)得到的级分中包含的剩余化合物中分离巨大戟醇;
h)任选地纯化分得的巨大戟醇。
13.根据权利要求12所述的方法,特征在于植物原料是续随子种子。
14.根据权利要求12或13中任何一项所述的方法,其中甲醇钠的甲醇溶液的浓度是0.20N,并且将种子进行机械搅拌的时间是4小时。
15.根据权利要求12-14中任何一项所述的方法,其特征在于步骤c)的过滤或抽滤在硅藻土上完成。
16.根据权利要求12-15中任何一项所述的方法,特征在于酸化的水溶液优选由1:1比例的2N H2SO4和35%重量/体积H2O+NaCl的组合构成。
17.根据权利要求12-16中任何一项所述的方法,特征在于纯化巨大戟醇的阶段是利用重力柱色谱完成的。
18.根据权利要求17所述的方法,特征在于硅胶柱用作固定相,石油醚-乙酸乙酯用作流动相。
19.根据权利要求12-18中任何一项所述的方法,其中将任选纯化的分离巨大戟醇进行另外的化学半合成方法,以生产3位衍生物,所述衍生物选自巨大戟醇-3-顺芷酸酯、巨大戟醇-3-当归酸酯或其混合物。
20.根据权利要求19所述的方法,其中任选纯化的分离巨大戟醇所进行的用于得到巨大戟醇3位衍生物的化学半合成的另外的方法用巨大戟醇-5,20-丙酮化合物作为共同的中间体化合物。
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