CN102050705B - 一种脱羰基heck反应制备白藜芦醇的方法 - Google Patents
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本发明涉及一种脱羰基heck反应制备白藜芦醇及其衍生物的新方法,本发明的方法步骤如下:将所述原料溶于有机溶剂与有机碱的溶液中,然后加入钯催化剂以及配体,逐渐升至合适温度反应,反应完毕后,冷却,过滤,碱洗,干燥,浓缩,精制得三取代的白藜芦醇衍生物II,然后通过合适的水解方法得到白藜芦醇。
Description
技术领域
本发明属于药物化学技术领域,涉及一种制备白藜芦醇及其衍生物的新方法,特别是涉及一种脱羰基heck反应制备白藜芦醇及其衍生物的新方法。
背景技术
白藜芦醇(Reveratrol),化学名为反式-3,4′,5-三羟基二苯乙烯(trans-3,4′,5-trihydroxystilbene),是一种存在于植物中的具有芪类结构的非黄酮类天然多酚化合物,其化学结构式如下所示:
白藜芦醇是一种多酚类化合物,对激素依赖性肿瘤(包括乳腺癌、前列腺癌、子宫内膜癌和卵巢癌等)有明显的预防作用。还可对骨质疏松、痤疮(青春痘)及老年痴呆症有预防作用,具有抗病毒及免疫调节作用。现已广泛用于药物、保健品、食品和化妆品等领域。此外,白藜芦醇还是生产光点制剂、激光染料、光导材料和光学记忆材料等的关键中间体。
白藜芦醇的市场需求极大,且价格昂贵,目前主要是以天然植物(葡萄籽或中药虎杖)为原料提取、分离白藜芦醇,但该技术面临着资源短缺和生产能力有限等诸多问题。另外通过生物发酵法或转基因法制备白藜芦醇,但存在生产周期长、过程复杂、且不易制备所需的酶。
因此研究开发白藜芦醇的化学合成方法具有广阔的市场前景,引起了各国化学家的关注。目前研究白藜芦醇的化学合成方法主要有:
1)Witting法和Witting-Hornor法:该类方法,构造双键的反应条件温和,原料易得。国内有关白藜芦醇的合成研究大多采用此方法,但该方法合成路线步骤繁多,成本以及环保压力大,其产物多为顺反式混合物,需要异构化,导致收率不高,此问题有待解决。
2)Perkin法:该反应是利用羰基的α-活泼氢与羧酸缩合脱水形成α,β-不饱和酸。该类反应路线长,脱羧步骤反应条件苛刻,而且需要正反异构化,成本较高,从而限制了它的应用。
3)利用碳负离子与羰基化合物的缩合反应:主要利用碳负离子与羰基化合物的亲核加成,所得的羟基消除后形成双键。该方法可以避免Witting法中生成的顺反式结构混合物分离纯化问题,且具有反应条件温和、操作简便和选择性好等特点,但该方法合成步骤过于繁复,亲核反应收率过低。
4)Heck法:Heck反应是在钯催化剂作用下烯烃或炔烃与芳基卤化物的偶联反应。该反应具有很高的反式立体选择性,而且反应条件温和,操作简便,在底物种类、反应条件、催化剂类型等方面具有较大的选择余地。该反应具有巨大的研究前景和工业化生产潜力。
其中,2002年Guiso等(Tetrahedron letters,2002,43:597~598)采用3,5-二乙酰氧基苯乙烯与对乙酰氧基碘苯发生heck反应,然后水解即可得到白藜芦醇,总收率达到了70%(见图1)。该方法步骤少,但原料3,5-二乙酰氧基苯乙烯需通过Witting反应值得,原料来源难度大。
后来Audurs等(Tetrahedron letters,2003,44:4819~4822)报道了以芳基酰氯替代芳基卤化物进行脱羰基Heck反应,显示出很好的潜力(图2)。他们采用廉价的3,5-二羟基苯甲酸为起始原料,以总收率53%合成了白藜芦醇。该方法步骤简洁、收率高、反式选择性高,重要之处在于采用的原料为非常易得的苯甲酸衍生物。随后他们的专利WO2005/069998,保护了以3,5-二羟基苯甲酸为原料先制备3,5-二取代苯甲酰氯,然后与对取代基苯乙烯到进行脱羰基Heck反应合成白藜芦醇的相关方法。
本发明人结合Ralph等对3,5-二取代基苯乙烯所报道的制备工艺进行深入研究,基本上解决了3,5-二取代基苯乙烯的原料问题并实现产业化。同时,通过对Audurs等heck反应的大量实验研究,发现该反应中对取代基苯乙烯所占的成本较高,且不易获得,不利于制备三取代基白藜芦醇进而获得白藜芦醇。
本发明人经过大量实验的研究,找到了一条从3,5-二取代基苯乙烯化合物II与对取代基苯甲酰氯化合物III,然后通过heck反应制备三取代白藜芦醇IV, 最后通过水解获得白藜芦醇I的新方法(见图3)。
其中R1,R2可分别为乙酰氧基、甲基或苄基等,且二者可相同或不同。
发明内容
本发明提供一种白藜芦醇I以及白藜芦醇衍生物II的制备方法,该方法的反应式如下:
R1和R2各自独立的代表
本发明的制备方法,所用原料为二取代苯乙烯化合物III以及对取代苯甲酰氯化合物IV,
本发明的方法包括,将原料为二取代苯乙烯化合物III以及对取代苯甲酰氯化合物IV溶解在有机溶剂中,在碱环境中,通过钯试剂及其配体的催化作用进行heck反应,从而获得三取代的白藜芦醇衍生物II,然后通过水解脱保护获得白藜芦醇I。
本发明的步骤是:将所述原料溶于有机溶剂与有机碱的溶液中,然后加入钯催化剂以及配体,逐渐升至合适温度反应,反应完毕后,冷却,过滤,碱洗,干燥,浓缩,精制得三取代的白藜芦醇衍生物II,然后通过合适的水解方法得到白藜芦醇。
其中二取代苯乙烯化合物III,R1为乙酰氧基、甲基以及苄基等,优选乙酰氧基。
其中对取代苯甲酰氯化合物IV,R2为乙酰氧基、甲基以及苄基等,优选乙 酰氧基。
对取代苯甲酰氯化合物IV的量为二取代苯乙烯化合物III摩尔量的0.9~1.5倍,优选1.1~1.2倍。
其中有机溶剂为较高沸点溶剂,比如乙腈、二氧六环、甲苯、对二甲苯、甲基异丙酮、乙酸丁酯、N-吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、氯苯等,优选对二甲苯。
有机溶剂的量为二取代苯乙烯化合物III重量的2~15倍,优选3~8倍。
有机碱为非配位有机胺碱,比如N,N-二甲基苄胺,N-甲基吗啉,N,N-二甲苯胺、二甲基氨基吡啶等,优选N,N-二甲基苄胺。
有机碱的量为二取代苯乙烯化合物III摩尔量的1~3倍,优选1.5~2倍。
催化剂为钯(II)盐,比如醋酸钯、氯化钯、溴化钯、双(三苯基磷)氯化钯、四(三苯基磷)钯等,优选醋酸钯。
钯(II)盐催化剂的量为二取代苯乙烯化合物III摩尔量的0.1%~1%,优选0.3~0.5%。
钯(II)盐催化剂的配体为N-杂环卡宾型配体,其中N-杂环卡宾型配体多为咪唑类化合物比如N,N′-双(2,6-二异丙基苯基)咪唑氯化物、N,N′-双(2,4,6-三甲基苯基)咪唑氯化物、N,N′-双(1-金刚烷基)咪唑氯化物,优选N,N′-双(2,6-二异丙基苯基)咪唑氯化物。
配体的量为催化剂钯盐的摩尔量的0.5~3倍,优选1.0~1.5倍。
反应温度为70℃至溶剂沸点,优选120~130℃。
反应时间2h~15h不等。
水解方法可为三氯化铝/二氯甲烷体系、三溴化硼/二氯甲烷体系或甲醇/无机碱或有机强碱体系等,根据取代基团而定。其中有机碱优选为甲醇钠、乙醇钠、叔丁醇钠等,无机碱为碳酸钠、氢氧化钠、碳酸钾、氢氧化钾等。
本发明的制备方法,除用于制备白藜芦醇I外,还可用于制备白藜芦醇前体药物三乙酰氧基白藜芦醇。一般三乙酰化白藜芦醇是在纯度为98%的白藜芦醇的基础上进行一步化学合成的白藜芦醇的衍生产品。本方法可直接获得三乙酰化白藜芦醇。其中,三乙酰化的白藜芦醇进入体内后,在体内转变为白藜芦醇,发挥其生物活性。三乙酰后的白藜芦醇与普通的白藜芦醇相比有一下主要特点:1. 稳定性增强;2.水溶性较好;3.生物利用度提高,由于延长了体内的停留时间,提高了半衰期,生物利用度较好。目前三乙酰化的白藜芦醇可广泛应用于食品,饮料及保健品方面。
本发明的制备方法,除用于制备白藜芦醇I以及三乙酰基白藜芦醇外,还可用于直接制备3,5-二甲氧基-4′-羟基二苯乙烯(紫檀芪)。该化合物药理作用除与白藜芦醇部分相似之外,还具有较强的抗真菌活性、癌症化学预防活性、诱导MDR细胞凋亡活性点,其降血脂活性由于环丙贝特、抗糖尿病活性与二甲双胍相当,显示出重要的研究价值和良好的应用前景。
该脱羰基heck方法制备白藜芦醇及其衍生物,原料易得,所得中间体化合物II以及化合物III均较Audurs等heck反应的性质稳定,反应更易于控制,价格相对廉价,产物单一纯度高,heck反应单一收率基本保证在75%以上,收率明显高于Audurs等的收率,生产成本低,便于工业化生产。
附图说明
图1:Guiso等合成白藜芦醇的路线
图2:Audurs等以芳基酰氯为离去基团合成白藜芦醇的路线
图3:heck反应制备白藜芦醇的新方法
具体实施方式
以下实例只是为了说明本发明,不应将其视为对本专利的限制。
实施例1:
1.1 3,5-二苄氧基-4′-甲氧基二苯乙烯的合成
1000ml的反应瓶中,加入对二甲苯200ml以及N-甲基吗啉20ml,然后31.6g3,5-二苄氧基苯乙烯以及18.0g对甲氧基苯甲酰氯,然后加入0.15g乙酸钯以及0.3g N,N′-双(2,6-二异丙基苯基)咪唑氯化物,充分搅拌,升温至120℃,氮气保护下反应4h。反应完毕后,冷却至室温,过滤,所得滤液用300ml5%碳酸钠溶液洗涤2次,然后有机层用无水硫酸镁干燥,过滤,浓缩回收溶剂,然后加入100ml乙醇重结晶,所得34.2g3,5-二苄氧基-4′-甲氧基二苯乙烯,熔点94~96℃,产率81%。
1.2 3,4′,5-三羟基芪(白藜芦醇)的制备
取21.1g的3,5-二苄氧基-4′-甲氧基二苯乙烯,溶于200ml二氯甲烷中,加入40ml N,N-二甲苯胺,然后加入30g,然后于冰浴冷却下搅拌过夜,反应完毕后,浓缩回收二氯甲烷,然后加入150ml乙酸乙酯以及200ml水,所得水层再加入50ml乙酸乙酯萃取两次,所得红色乙酸乙酯层合并,无水硫酸镁干燥,过滤后蒸除溶剂,然后采用甲醇∶水(1∶2)进行重结晶,得类白色固体粉末10g,熔点255~258℃,产率88%。
实施例2:
2.1 3,-4′,5-三甲氧基二苯乙烯的合成
1000ml的反应瓶中,加入对二甲苯150ml以及N-甲基吗啉20ml,然后16.4g3,5-二甲氧基苯乙烯以及19.0g对甲氧基苯甲酰氯,然后加入0.15g乙酸钯以及0.3gN,N′-双(2,6-二异丙基苯基)咪唑氯化物,充分搅拌,升温至100℃,氮气保护下反应4h。反应完毕后,冷却至室温,过滤,所得滤液用200ml 5%碳酸钠 溶液洗涤2次,然后有机层用无水硫酸镁干燥,过滤,浓缩回收溶剂,然后加入40ml丙酮重结晶,所得21.0g 3,-4′,5-三甲氧基二苯乙烯,熔点56~57℃,产率78%。
2.2 3,4′,5-三羟基芪(白藜芦醇)的制备
其它条件同实例1.2不变,将3,5-二苄氧基-4′-甲氧基二苯乙烯换为3,-4′,5-三甲氧基二苯乙烯,收率85%。
实施例3:
3.1 3,5-二甲氧基-4′-乙酰氧基二苯乙烯的合成
1000ml的反应瓶中,加入对二甲苯150ml以及N-甲基吗啉20ml,然后16.4g3,5-二甲氧基苯乙烯以及22.0g对乙酰氧苯甲酰氯,然后加入0.15g乙酸钯以及0.3g N,N′-双(2,6-二异丙基苯基)咪唑氯化物,充分搅拌,升温至120~130℃,氮气保护下反应12h。反应完毕后,冷却至室温,过滤,所得滤液用200ml 5%碳酸钠溶液洗涤2次,然后有机层用无水硫酸镁干燥,过滤,浓缩回收溶剂,然后加入20%乙醇水重结晶,所得24.4g 3,5-二甲氧基-4′-乙酰氧基二苯乙烯,产率82%。
3.2 3,5-二甲氧基-4′-羟基二苯乙烯的合成
15g 3,5-二甲氧基-4′-乙酰氧基二苯乙烯溶于80ml四氢呋喃、30ml水以及40ml甲醇中,然后加入20g碳酸钾,室温氮气保护下反应3h后,减压浓缩溶剂,然后加入150ml乙酸乙酯,加150ml 1N HCl洗涤两次,然后水层合并用50ml×2乙酸乙酯反萃取水两次,合并有机层,无水硫酸镁干燥,过滤,浓缩甲醇洗涤,得12g 3,5-二甲氧基-4′-羟基二苯乙烯,熔点89~92℃,收率93%。
3.3 3,4′,5-三羟基芪(白藜芦醇)的制备
其它条件同实例1.2不变,将3,5-二苄氧基-4′-羟基二苯乙烯换为3,5-二甲氧基-4′-羟基二苯乙烯,收率82%。
实施例4:
4.1 3,4′,5-三乙酰氧二苯乙烯的合成
1000ml的反应瓶中,加入对二甲苯200ml以及N-甲基吗啉20ml,然后22.0g3,5-二酰氧基苯乙烯以及22.0g对乙酰氧苯甲酰氯,然后加入0.15g乙酸钯以及0.3g N,N′-双(2,6-二异丙基苯基)咪唑氯化物,充分搅拌,升温至120~130℃,氮气保护下反应12h。反应完毕后,冷却至室温,过滤,所得滤液用200ml 5%碳酸钠溶液洗涤2次,然后有机层用无水硫酸镁干燥,过滤,浓缩回收溶剂,然后加入40ml丙酮重结晶,所得24.0g 3,4′,5-三乙酰氧二苯乙烯,熔点116~118℃,产率80%。
4.2 3,4′,5-三羟基芪(白藜芦醇)的制备
17.2g 3,5-二甲氧基-4′-乙酰氧基二苯乙烯溶于90ml四氢呋喃、35ml水以及50ml甲醇中,然后加入22g碳酸钾,室温氮气保护下反应3h后,减压浓缩溶剂,然后加入170ml乙酸乙酯,加170ml 1N HCl洗涤两次,然后水层合并用60ml×2乙酸乙酯反萃取水两次,合并有机层,无水硫酸镁干燥,过滤,然后采用甲醇∶水(1∶2)进行重结晶,得类白色固体粉末10.5g,熔点255~258℃,产率92%。
Claims (1)
1.一种制备白藜芦醇的方法,其特征在于,包括以下步骤:
a)3,5-二苄氧基-4′-甲氧基二苯乙烯的合成
1000ml的反应瓶中,加入对二甲苯200ml以及N-甲基吗啉20ml,然后31.6g3,5-二苄氧基苯乙烯以及18.0g对甲氧基苯甲酰氯,然后加入0.15g乙酸钯以及0.3g N,N′-双(2,6-二异丙基苯基)咪唑氯化物,充分搅拌,升温至120℃,氮气保护下反应4h,反应完毕后,冷却至室温,过滤,所得滤液用300ml5%碳酸钠溶液洗涤2次,然后有机层用无水硫酸镁干燥,过滤,浓缩回收溶剂,然后加入100ml乙醇重结晶,所得34.2g3,5-二苄氧基-4′-甲氧基二苯乙烯,熔点94~96℃,产率81%;
b)白藜芦醇的制备
取21.1g的3,5-二苄氧基-4′-甲氧基二苯乙烯,溶于200ml二氯甲烷中,加入40ml N,N-二甲苯胺,然后加入30g三氯化铝,然后于冰浴冷却下搅拌过夜,反应完毕后,浓缩回收二氯甲烷,然后加入150ml乙酸乙酯以及200ml水,所得水层再加入50ml乙酸乙酯萃取两次,所得红色乙酸乙酯层合并,无水硫酸镁干燥,过滤后蒸除溶剂,然后采用甲醇∶水=1∶2的混合溶剂进行重结晶,得类白色固体粉末10g,熔点255~258℃,产率88%。
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