CN101717387A - 鹰嘴豆芽素a的合成方法 - Google Patents

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Abstract

一种鹰嘴豆芽素A的合成方法。该方法是以对甲氧基苯乙腈和间苯三酚作为原料进行缩合，关环，然后经过提纯而获得产物鹰嘴豆芽素A。本发明提供的合成方法是在第一步缩合反应中用异丙醚或正丁醚来代替已有技术的乙醚作为溶剂，由于异丙醚或正丁醚的沸点远高于乙醚，并且不影响反应效果，因此使得工业化大量生产成为可能。另外，在该缩合反应中加入无水氯化锌和氯化氢气体共同作为催化剂，由于无水氯化锌可大幅度增加氯化氢气体的溶解度，因此可使产品的收率提高一倍以上。此外，粗品提纯改用N，N-二甲基甲酰胺-甲醇混合溶剂，由于该溶剂用量只需5～10倍量，因此可使生产成本大大降低，而且效果不变。另外，本合成方法还具有操作简单、方便等优点。

Description

鹰嘴豆芽素A的合成方法
技术领域
本发明涉及一种适合工业化生产的鹰嘴豆芽素A的合成方法，属于抗癌药物活性分子的化学合成技术领域。
技术背景
黄酮类化合物为一类自然界分布较广的次生代谢产物，是药用植物中的主要活性成分之一，具有广泛的药理作用。鹰嘴豆芽素A(英文名biochanin A，简称BioA)属于黄酮类化合物中的一种。据报道，鹰嘴豆芽素A在抗肿瘤和HIV病毒方面具有特殊的功效，因此已经广泛应用于各种相关医药产品中。但是，由于鹰嘴豆芽素A仅微存于红三叶等豆科多年生草本植物中，而这些草本植物的生长受地理条件限制因素多，因此成活数量少、生长缓慢，并且成药周期长，所以不便大批量获取，因而无法满足广大普通患者的使用需求。因此，长时间以来人们一直都在不断探索人工合成鹰嘴豆芽素A的方法。
有关鹰嘴豆芽素A的合成早在上世纪四十年代已有相关文献报道，请参见J.Org.Chem.1945，10，288-291。但受当时反应条件的限制，该合成方法存在合成路线繁杂、反应条件苛刻、反应时间长、产物分离困难及原料利用率较低等问题，比如第一步缩合反应中是以易爆物乙醚作为溶剂，同时加入氯化氢气体作为催化剂，前者由于沸点较低而不利于大批量生产，而后者则因溶解度过小而导致收率偏低(只为47％)，其结果是产率难以提高，所以无法实现工业化生产。虽然后来大量的科研人员经过反复的实验和论证而在合成方法及生产技术上有所创新，但始终不能满足工业化生产的要求，如Wahala等在文献J.Chem.Soc.，Perkin Trans.I 1991，3005-3008中提到，可以用更廉价的原料对甲氧基苯乙酸和间苯三酚采用“一锅法”来合成鹰嘴豆芽素A，以追求合成的便利和放大到工业化生产，但实际上该方法仍受第一步缩合反应的限制，所以完全行不通，关于这一点，Balasubramanian等在文献Synth.Commun.2000，469-484中已明确指出。另外，据J.Chem.Soc.，Chem.Commun.1976，78-79报道，该文献所公开的合成方法中最后一步的关环反应可采用N，N-二甲基甲酰胺和MeSO2Cl合成甲基化试剂来完成，但最终鹰嘴豆芽素A的收率仍较低，仅为66％；另外，其提纯方法是用甲醇进行重结晶，但由于需要使用60～150倍量的甲醇，因此用量非常大，所以生产成本高。此外，Chang等人还曾提出(J.Agric.Food Chem.1994，1869-1871)在第一步缩合反应中可使用微波加热的方法来加快反应速度，但在实际生产中若运用此法，不仅成本过高，而且在工艺的设计上难以实现。而有些研究人员还试图从原料入手进行突破，但没有考虑到经济效益，因此成本过于昂贵，所以难以达到工业生产的标准。
总之，现有的方法均无法实现鹰嘴豆芽素A的高产率大批量合成，这样无疑将会给相关药物的深入研究和临床上的广泛应用造成极大的影响。显然，探索更加科学合理的鹰嘴豆芽素A的合成方法并将之应用于实际生产，已成为学术界及工业界目前所共同面临的一个亟待解决的问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种能够在保证产品纯度和产率的前提下实现工业化生产的鹰嘴豆芽素A的合成方法。
为了达到上述目的，本发明提供的鹰嘴豆芽素A的合成方法包括按顺序进行的下列步骤：
1)将作为原料的对甲氧基苯乙腈和间苯三酚以1∶0.9～1.2的重量比加入到容器中，然后加入占对甲氧基苯乙腈重量25～100％的无水氯化锌作为催化剂，之后加入异丙醚或正丁醚作为溶剂，同时在上述混合物中通入也作为催化剂的氯化氢气体至饱和，并在冰浴条件下搅拌反应3小时；
2)将上述反应后的混合物温度升至室温，继续搅拌反应16小时，然后停止搅拌，静置，倾倒出上层有机层，之后向残留物中加入2％浓度的盐酸溶液，加热回流3小时，冷却，过滤，得到中间体；
3)将上述中间体与三氟化硼乙醚溶液以1∶2～2.5的重量比在一容器中进行混合，然后在10℃的温度下滴加N，N-二甲基甲酰胺，N，N-二甲基甲酰胺与中间体的重量比为6～10∶1，得到溶液A；
4)在10℃的温度下，将三氯氧磷滴加在已加入到另一容器中的N，N-二甲基甲酰胺中，三氯氧磷与中间体的重量比为2～3∶1，N，N-二甲基甲酰胺与中间体的重量比为4～6∶1，滴加完毕后将该混合物的温度升温至55℃，反应20分钟得到溶液B；
5)用冰水将盛有溶液A的容器冷却，然后向溶液A中滴加溶液B，滴加完毕后，继续反应1小时，待检测结果表明原料含量小于5％时，将以上所得反应液逐滴加入到95℃的盐酸溶液中以停止反应，滴加完毕后，回流1小时，之后将析出的固体冷却、过滤、水洗而得到粗品；
6)用N，N-二甲基甲酰胺-甲醇混合溶剂对粗品进行重结晶，混合溶剂的加入量与粗品重量之间的重量比为5～10∶1，所获得的产物即为所述的鹰嘴豆芽素A，鹰嘴豆芽素A的含量(HPLC)大于99.0％，收率大于85.0％。
所述的步骤1)中异丙醚或正丁醚的加入量与对甲氧基苯乙腈的重量比为10～30∶1。
所述的步骤2)中2％浓度的盐酸溶液加入量与对甲氧基苯乙腈的重量比为10～30∶1。
所述的步骤5)中盐酸的加入量与中间体的重量比为20～30∶1。
所述的步骤6)中N，N-二甲基甲酰胺-甲醇混合溶剂中N，N-二甲基甲酰胺和甲醇的重量比为1∶1～10。
下式为本发明提供的鹰嘴豆芽素A的合成路线：
本发明提供的鹰嘴豆芽素A的合成方法是在第一步缩合反应中用异丙醚或正丁醚来代替已有技术的乙醚作为溶剂，由于异丙醚或正丁醚的沸点远高于乙醚，并且不影响反应效果，因此使得工业化大量生产成为可能。另外，在该缩合反应中加入无水氯化锌和氯化氢气体共同作为催化剂，由于无水氯化锌可大幅度增加氯化氢气体的溶解度，因此可使产品的收率提高一倍以上。此外，粗品提纯改用N，N-二甲基甲酰胺-甲醇混合溶剂，由于该溶剂用量只需5～10倍量，因此可使生产成本大大降低，而且效果不变。另外，本合成方法还具有操作简单、方便等优点。
附图说明
图1为利用本发明提供的合成方法生产出的鹰嘴豆芽素A高压液相色谱图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明提供的鹰嘴豆芽素A的合成方法进行详细说明。
实施例1：
1)将20g对甲氧基苯乙腈和20g间苯三酚加入到1000mL四口瓶中，然后加入10g无水氯化锌和400g异丙醚，同时向混合物中通入氯化氢气体至饱和，并在冰浴条件下搅拌反应3小时；
2)将上述反应后的混合物温度升至室温，继续搅拌反应16小时，然后停止搅拌，静置，倾倒出上层有机层，之后向残留物中加入2％浓度的盐酸溶液500g，加热回流3小时，冷却，过滤，得到28.1g中间体，收率为75.4％；
3)将上述25.0g中间体与50g三氟化硼乙醚溶液在一容器中进行混合，然后在10℃的温度下滴加150g N，N-二甲基甲酰胺，得到溶液A；
4)在10℃的温度下，将50g三氯氧磷滴加在已加入到另一容器中的150g N，N-二甲基甲酰胺中，滴加完毕后将该混合物的温度升温至55℃，反应20分钟得到溶液B；
5)用冰水将盛有溶液A的容器冷却，然后向溶液A中滴加溶液B，滴加完毕后，继续反应1小时，之后利用高压液相色谱(HPLC)法进行检测，待检测结果表明原料含量小于5％时，将以上所得反应液逐滴加入到500g 95℃的2％盐酸溶液中以停止反应，滴加完毕后，回流1小时，之后将析出的固体冷却、过滤、水洗而得到25.1g粗品；
6)用150gN，N-二甲基甲酰胺-甲醇混合溶剂对粗品进行重结晶，N，N-二甲基甲酰胺和甲醇的重量比为1∶5，所获得的21.3g产物即为所述的鹰嘴豆芽素A，鹰嘴豆芽素A的含量(HPLC)大于99.0％，收率为85.0％。
实施例2：
1)将20g对甲氧基苯乙腈和20g间苯三酚加入到1000mL四口瓶中，然后加入20g无水氯化锌和400g异丙醚，同时向混合物中通入氯化氢气体至饱和，并在冰浴条件下搅拌反应3小时；
2)将上述反应后的混合物温度升至室温，继续搅拌反应16小时，然后停止搅拌，静置，倾倒出上层有机层，之后向残留物中加入2％浓度的盐酸溶液500g，加热回流3小时，冷却，过滤，得到35.6g中间体，收率为95.5％；
3)将上述30.0g中间体与60g三氟化硼乙醚溶液在一容器中进行混合，然后在10℃的温度下滴加240g N，N-二甲基甲酰胺，得到溶液A；
4)在10℃的温度下，将60g三氯氧磷滴加在已加入到另一容器中的180g N，N-二甲基甲酰胺中，滴加完毕后将该混合物的温度升温至55℃，反应20分钟得到溶液B；
5)用冰水将盛有溶液A的容器冷却，然后向溶液A中滴加溶液B，滴加完毕后，继续反应1小时，之后利用高压液相色谱(HPLC)法进行检测，待检测结果表明原料含量小于5％时，将以上所得反应液逐滴加入到600g 95℃的盐酸溶液中以停止反应，滴加完毕后，同流1小时，之后将析出的固体冷却、过滤、水洗而得到30.0g粗品；
6)用180g N，N-二甲基甲酰胺-甲醇混合溶剂对粗品进行重结晶，N，N-二甲基甲酰胺和甲醇的重量比为1∶5，所获得的25.6g产物即为所述的鹰嘴豆芽素A，鹰嘴豆芽素A的含量(HPLC)大于99.0％，收率为85.3％。
实施例3：
1)将20g对甲氧基苯乙腈和20g间苯三酚加入到1000mL四口瓶中，然后加入20g无水氯化锌和400g正丁醚，同时向混合物中通入氯化氢气体至饱和，并在冰浴条件下搅拌反应3小时；
2)将上述反应后的混合物温度升至室温，继续搅拌反应16小时，然后停止搅拌，静置，倾倒出上层有机层，之后向残留物中加入2％浓度的盐酸溶液500g，加热回流3小时，冷却，过滤，得到32.4g中间体，收率为86.9％；
3)将上述30.0g中间体与60g三氟化硼乙醚溶液在一容器中进行混合，然后在10℃的温度下滴加300g N，N-二甲基甲酰胺，得到溶液A；
4)在10℃的温度下，将60g三氯氧磷滴加在已加入到另一容器中的180g N，N-二甲基甲酰胺中，滴加完毕后将该混合物的温度升温至55℃，反应20分钟得到溶液B；
5)用冰水将盛有溶液A的容器冷却，然后向溶液A中滴加溶液B，滴加完毕后，继续反应1小时，之后利用高压液相色谱(HPLC)法进行检测，待检测结果表明原料含量小于5％时，将以上所得反应液逐滴加入到600g 95℃的盐酸溶液中以停止反应，滴加完毕后，回流1小时，之后将析出的固体冷却、过滤、水洗而得到28.2g粗品；
6)用148g N，N-二甲基甲酰胺-甲醇混合溶剂对粗品进行重结晶，N，N-二甲基甲酰胺和甲醇的重量比为1∶5，所获得的24.2g产物即为所述的鹰嘴豆芽素A，鹰嘴豆芽素A的含量(HPLC)大于99.0％，收率为85.8％。
为了验证本发明的效果，本发明人对由上述实施例制备出的鹰嘴豆芽素A进行了测试：
产物表征
1、高压液相色谱
色谱条件如下：
色谱柱：Inertsil ODS-3，4.6×150毫米，5微米
流动相：甲醇∶乙腈∶水∶磷酸(30∶38∶60∶0.1，体积比)
检测波长：262nm
流速：1毫升/分种
柱温：室温
进样量：10微升
高压液相色谱请参见图1，实验结果见下表：
  峰#   保留时间[min]   类型   峰宽[min]   峰面积mAU *s   峰高[mAU]   峰面积％
  123456789   3.6904.6555.7877.1788.3629.65117.25122.13433.040   BBBBBBBBBVVBBBBBBB   0.14240.25220.16030.22760.35040.34660.41230.69100.7869   1.004171.511684.79650e-16.71568e-114.355186.94277e42.6143044.7282616.74993   1.15234e-17.60637e-23.84027e-24.00535e-26.23001e-13124.109377.55710e-29.36856e-12.53989e-1   1.445e-32.175e-36.900e-49.661e-40.020799.88193.761e-30.06430.0241
  总量   6.95098e4   3126.26855
2、核磁
BRUKER AVANCE 300MHz核磁共振波谱仪
溶剂：DMSO-d6，内标物TMS
1H-NMR：δ＝12.923(s，1H)，10.906(s，1H)，8.369(s，1H)，7.483(d，J＝8.7Hz，2H)，6.986(d，J＝8.7Hz，2H)，6.393(d，J＝2.1Hz，1H)，6.227(d，J＝2.1Hz，1H)，3.787(s，3H).
3、熔点
WRS-1B数字熔点仪
212.0-212.3℃
4、元素分析
仪器型号：CARLO-ERBA 1106元素分析仪
  元素   理论值   测定值(％)   绝对误差(％)
  C   67.60   67.58   0.02
H 4.25 4.26 0.01
以上测试结果表明，利用本发明方法合成的鹰嘴豆牙素A的产物表征与天然提取物一致。

Claims (5)

1.一种鹰嘴豆芽素A的合成方法，其特征在于：所述的鹰嘴豆芽素A的合成方法包括按顺序进行的下列步骤：
1)将作为原料的对甲氧基苯乙腈和间苯三酚以1∶0.9～1.2的重量比加入到容器中，然后加入占对甲氧基苯乙腈重量25～100％的无水氯化锌作为催化剂，之后加入异丙醚或正丁醚作为溶剂，同时在上述混合物中通入也作为催化剂的氯化氢气体至饱和，并在冰浴条件下搅拌反应3小时；
2)将上述反应后的混合物温度升至室温，继续搅拌反应16小时，然后停止搅拌，静置，倾倒出上层有机层，之后向残留物中加入2％浓度的盐酸溶液，加热回流3小时，冷却，过滤，得到中间体；
3)将上述中间体与三氟化硼乙醚溶液以1∶2～2.5的重量比在一容器中进行混合，然后在10℃的温度下滴加N，N-二甲基甲酰胺，N，N-二甲基甲酰胺与中间体的重量比为6～10∶1，得到溶液A；
4)在10℃的温度下，将三氯氧磷滴加在已加入到另一容器中的N，N-二甲基甲酰胺中，三氯氧磷与中间体的重量比为2～3∶1，N，N-二甲基甲酰胺与中间体的重量比为4～6∶1，滴加完毕后将该混合物的温度升温至55℃，反应20分钟得到溶液B；
5)用冰水将盛有溶液A的容器冷却，然后向溶液A中滴加溶液B，滴加完毕后，继续反应1小时，待检测结果表明原料含量小于5％时，将以上所得反应液逐滴加入到95℃的盐酸溶液中以停止反应，滴加完毕后，回流1小时，之后将析出的固体冷却、过滤、水洗而得到粗品；
6)用N，N-二甲基甲酰胺-甲醇混合溶剂对粗品进行重结晶，混合溶剂的加入量与粗品重量之间的重量比为5～10∶1，所获得的产物即为所述的鹰嘴豆芽素A，鹰嘴豆芽素A的含量(HPLC)大于99.0％，收率大于85.0％。
2.根据权利要求1所述的鹰嘴豆芽素A的合成方法，其特征在于：所述的步骤1)中异丙醚或正丁醚的加入量与对甲氧基苯乙腈的重量比为10～30∶1。
3.根据权利要求1所述的鹰嘴豆芽素A的合成方法，其特征在于：所述的步骤2)中2％浓度的盐酸溶液加入量与对甲氧基苯乙腈的重量比为10～30∶1。
4.根据权利要求1所述的鹰嘴豆芽素A的合成方法，其特征在于：所述的步骤5)中盐酸的加入量与中间体的重量比为20～30∶1。
5.根据权利要求1所述的鹰嘴豆芽素A的合成方法，其特征在于：所述的步骤6)中N，N-二甲基甲酰胺-甲醇混合溶剂中N，N-二甲基甲酰胺和甲醇的重量比为1∶1～10。
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