CN102372627B - 木豆素及其结构类似物的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种木豆素及其结构类似物的制备方法，是酰基乙酸酯与二乙烯酮缩合反应得到中间体化合物II，再经过烃基化，卤化得到中间体化合物IV，与有机膦试剂的缩合反应，wittig反应得到化合物VI，再脱烃基，异戊烯基化后，水解或醇解得到木豆素I及其结构类似物。本发明首次采用化学合成方法制备得到木豆素及其结构类似物，该合成路线所采用的技术路线操作简便，收率也较好，产品纯度较高。该发明为木豆素各种药理作用的深入研究与开发应用打下基础。
Description
技术领域
本发明涉及合成木豆素的技术领域，尤其涉及一种木豆素及其结构类似物的全合成方法。
背景技术
木豆(Cajanus cajan L.)是豆科木豆属植物，具有广泛的药用价值，木豆种子主要功用有治疗肝肾水肿、血淋、痔疮下血等，木豆根具有清热解毒、利湿止血、止痛、杀虫等功效，主治咽喉肿痛、痔疮下血、血淋水肿、小便不利等。木豆叶则具有解毒消肿功效，主治小儿水痘、痈疽疮毒等。木豆叶中含有大量的芪类化合物，如木豆素，木豆素A，木豆素C(化学结构如图1所示)，此类化合物具有广泛的药理作用，如抗骨质疏松，芪类提取物能有效促进骨细胞形成及抑制骨细胞吸收的作用(参见药学学报，2007，42(4)：386-391)；在治疗高脂血症方面，木豆芪类提取物可明显降低异常升高的血清TC和TG以及血清LDL-C水平(参见CN101204418A，2008.6.25.)。此外，木豆叶芪类提取物还具有抗脑缺血缺氧损伤作用，对脑缺血时脑组织中脑细胞膜及微血管膜的稳定性有保护作用(参见中药新药与临床药理，2006，17(3)：172-174)。
在芪类提取物中，又以木豆素药理作用最佳，具有抗炎镇痛作用，效果强于水杨酸；抗肿瘤方面，木豆素对多种肿瘤都显示出了较好的效果，活性和紫杉醇相当而且毒性较小(参见CN101569654A，2009.11.4)。此外，木豆素还具有抗HSV-1和HSV-2的活性(参见CN101485649A，2009.7.22)，降血糖等药理作用(参见US2002/0058707 A1，2001.8.2)。虽然木豆素具有如此广泛的药理作用，但是至今国内外未见关于木豆素及其结构类似物全合成的文献报道。
发明内容
为了达到上述目的，本发明提供了式I所示的木豆素及其结构类似物的制备方法，包括以下步骤：
是将酰基乙酸酯与二乙烯酮缩合反应得到中间体化合物II，再经过烃基化，卤化得到中间体化合物IV，与有机膦试剂的缩合反应，wittig反应得到化合物VI，再脱烃基，异戊烯基化后，水解或醇解得到木豆素及其结构类似物(式I)。其中R1、R2、R3为低级烷基，优选甲基或乙基；X为卤素，优选为溴；Y为卤素或磺酸酯基，优选为溴或对甲苯磺酸酯基。
在本发明提供的合成方法中，所述化合物IV是按如下步骤得到的，其中R1、R2为低级烷基，优选甲基或乙基；X为卤素，优选为溴：
a)由酰基乙酸酯在碱性催化剂存在下、极性非质子溶剂中，与二乙烯酮缩合反应得到化合物II；其中二乙烯酮是以二聚体的形式存在的，如下述路线中的结构所示；
b)化合物II在存在溶剂、碱性条件下，与烃基化试剂发生反应得到化合物III；
c)在溶剂中，化合物III与适量的卤化试剂发生卤化反应得到化合物IV。
其中，步骤a)中的所述碱性催化剂可以是但不限于是KOH、K2CO3、NaH等无机碱，或三乙胺、NaOEt等有机碱；所用溶剂是极性非质子溶剂，可以是但不限于是乙醚、1，4-二氧六环、乙丙醚、四氢呋喃、乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚等醚类溶剂；反应温度-40-30℃，优选室温；反应时间1-24h。
其中，步骤b)中所用溶剂可以是但不限于是丙酮、DMF、DMSO、HMPA、乙睛等极性非质子溶剂或水、甲醇、乙醇等质子极性溶剂，所用的碱可以是但不限于是碳酸钾、碳酸钠、KOH、NaOH等无机碱，或三乙胺、醇钠等有机碱；所述烃基化试剂可以是但不限于是碘甲烷、碘乙烷、硫酸二甲酯、硫酸二乙酯等；反应温度在50-140℃，优选溶剂回流温度。
其中，步骤c)中所用的卤化剂可以是但不限于是N-溴代琥珀酰亚胺(NBS)和过氧化二苯甲酰(BPO)的混合物或液溴，或者硫酰氯和BPO混合物、硫酰氯和偶氮二异丁腈(AIBN)的混合物、N-氯代琥珀酰亚胺(NCS)和BPO或AIBN的混合物等；所用的溶剂是但不限于是石油醚、四氯化碳等非极性溶剂，或乙腈、氯仿等非质子极性溶剂；反应温度为0℃至所选溶剂回流温度，优选为溶剂回流温度。
在本发明提供的合成方法中，所述wittig反应首先是将化合物IV与有机膦试剂发生缩合反应得到化合物V；再将化合物V在碱性条件下与苯甲醛反应得到化合物VI，其中R1、R2、R3为低级烷基，优选甲基或乙基；X为卤素，优选为溴。
其中，所述有机膦试剂为亚磷酸三酯、三芳基磷等，缩合反应在溶剂回流温度或更低温度下进行，但也不排除在高温高压下进行；化合物V与苯甲醛的反应溶剂为醚类溶剂以及各种极性非质子溶剂，碱催化剂可以是但不限于是氢化钠、碳酸钾等无机碱或三乙胺、甲醇钠、乙醇钠、叔丁醇钾等有机碱；反应温度为-10-100℃，优选溶剂回流温度。
在本发明提供的合成方法中，所述脱烃基是将化合物VI与脱烃基试剂反应得到化合物VII，其中所述脱烃基试剂为路易斯酸性试剂(如三溴化硼，三氯化硼等)，反应溶剂可以是但不限于是烃类溶剂，反应温度为-80-25℃，优选0-25℃。其中R1、R2为低级烷基，优选甲基或乙基。
化合物VI中有两个烃基，采用本发明所述的方法，优先脱掉的是2位的烃基，4位的烃基没有影响，其原理为，BCl3(BBr3)的硼原子和1位酯羰基的氧原子形成鳌合物，使得2位的烃基优先脱去。
在本发明提供的合成方法中，所述异戊烯基化是将化合物VII在碱性条件下发生芳基的异戊烯基化反应得到化合物VIII，所使用的异戊烯基化试剂是但不限于是卤代异戊烯，或者是异戊烯醇的磺酸酯等；所使用的碱可以是但不限于是氢化钠、金属钠、氢氧化钾等无机碱，或醇钠、叔丁醇钾等有机碱；所用溶剂为醚类、芳烃类等。其中，R1、R2为低级烷基，优选甲基或乙基，Y为卤素或磺酸酯基，优选为溴或对甲苯磺酸酯基。
在本发明提供的合成方法中，所述水解或醇解是将化合物VIII在酸、碱催化下水解，或在酸、碱催化下酯交换或醇解得到终产物木豆素I，其中所用的碱可以是但不限于是无机碱如碳酸钾、氢氧化钠、氢氧化钾等，或胺类、醇钠、醇钾等有机碱；所用的酸可以为但不限于如盐酸、硫酸等的无机酸，或如乙酸等的有机酸；溶剂为水、醇或含有活泼氢的混合溶剂等，其中R1、R2为低级烷基，优选甲基或乙基
另外，根据本发明提供的合成方法，进一步可制备得到木豆素类似物，如式I的化合物VIII在微波反应条件下先后发生水解和脱羧反应得到天然产物木豆素A；或者通过氢化得到双键氢化产物。所采用的脱羧反应、氢化反应等为本领域技术人员熟知的方法。
本发明提供的全合成路线如图2所示，以酰基乙酸酯为起始原料，首次完成了用化学方法合成制备木豆素，而且通过该合成方法还可以制备木豆素的结构类似物，发明方法对木豆素类似物的合成具有普遍的适用性。这为木豆素的深入研究与开发应用打下基础。同时，还为木豆素结构类似物的合成及构效关系研究、以及寻找活性更好毒性更低的具有木豆素类似骨架结构的新型候选药物打下了基础。
附图说明
图1为木豆素及其结构类似物的化学结构。
图2为木豆素及其结构类似物的全合成路线。
具体实施方式
下面通过实施实例进一步详细说明本发明，但本发明的实施并不仅限于这些实施例。
缩略语：
DMF 二甲基甲酰胺
DMSO 二甲基亚砜
HMPA 六甲基磷酰三胺
NBS N-溴代琥珀酰亚胺
NCS N-氯代琥珀酰亚胺
BPO 过氧化二苯甲酰
AIBN 偶氮二异丁腈
实施例1
2，4-二羟基-6-甲基苯甲酸甲酯的制备(II，R1为甲基)
乙酰乙酸甲酯(50g，0.43mol)溶于300ml乙醚中，在室温加入NaH(15.50g 0.45mol，70％)，加毕，在此温度滴加二乙烯酮(37g，0.45mol)的乙醚溶液，加毕，在室温反应3-4h，此时反应体系变为黄色混浊液。终止反应，将反应液加到500ml冰水混合液中，分出乙醚层，水层用50ml乙醚萃取2次，合并乙醚层，并用饱和食盐水洗，无水硫酸镁干燥过夜。过滤，旋蒸除去乙醚，剩余物用石油醚∶乙酸乙酯＝8∶1过柱得到35g白色固体即为目标产物(收率45％)。
1H-NMR(400M，DMSO-d6)：δ(ppm)2.26(s，3H)，3.78(s，3H)，6.14(d，J＝2.4Hz，1H)，6.16(d，J＝2.4Hz，1H)，9.95(s，1H)，10.66(s，1H).
实施例2
2，4-二甲氧基-6-甲基苯甲酸甲酯的制备(III，R1、R2均为甲基)
化合物II(12g，0.066mol)溶于50ml丙酮中，加入碳酸钾(27.3g，0.198mol)，碘甲烷(28g，0.198mol)，加热回流反应3h，停止反应，反应液加入100ml水中，用乙酸乙酯萃取(3*50ml)，合并有机层，有机层依次用10％的氢氧化钠溶液，10％盐酸，饱和食盐水洗。有机层用无水硫酸镁干燥。过滤，旋蒸除去溶剂，得到无色油状物，用石油醚/乙酸乙酯重结晶得到无色晶体13.5g(收率97％)。
1H-NMR(400M，CDCl3)：δ(ppm)2.28(s，3H)，3.80(s，6H)，3.88(s，3H)，6.31(s，2H).
实施例3
2，4-二甲氧基-6-溴甲基苯甲酸甲酯(IV，R1、R2均为甲基，X为溴)
化合物III(10g，0.0476mol)溶于50ml四氯化碳中，氮气保护，加热回流，分批加入NBS(8.5g，0.0476mol)和BPO(0.11g，0.476mmol)的混合物，加完，回流反应1h。停止反应，冷却，过滤，滤液旋干，得浅黄色固体，用无水乙醇重结晶得白色固体11.3g(收率82％)。
1H-NMR(400M，CDCl3)：δ(ppm)3.85(s，3H)，3.93(s，3H)，3.96(s，3H)，4.66(s，2H)，6.47(s，1H)，6.74(s，1H).
实施例4
6-亚磷酸二乙酯甲基-2，4-二甲氧基苯甲酸甲酯(V，R1、R2均为甲基，R3为乙基)
化合物IV(12g，0.0326mol)与亚磷酸三乙酯(10.83g，0.065mol)的混合物，加热回流反应2h。停止反应，冷却，减压蒸去过量的亚磷酸三乙酯，剩余物用二氯甲烷∶甲醇＝40∶1过柱得到白色固体12.8g(收率92％)。
1H-NMR(400M，CDCl3)：δ(ppm)1.26(t，J＝6.4Hz，6H)，3.78(d，J＝22.8Hz，2H)，3.80(s，3H)，3.90(s，3H)，3.92(s，3H)，4.02(q，J＝6.4Hz，4H)，6.43(s，1H)，6.76(s，1H).
实施例5
2，4-二甲氧基-6-[(E)-苯乙烯基]苯甲酸甲酯(VI，R1、R2均为甲基)
化合物V(10g，0.0289mol)溶于100ml四氢呋喃中，加入NaH(1.09g，0.0318mol)，苯甲醛(3.68g，0.0347mol)，加热回流反应2h，停止反应，反应液加入到200ml水中，用乙酸乙酯萃取(3*100ml)，合并有机层，有机层用饱和食盐水洗，无水硫酸镁干燥。过滤，旋蒸去除溶剂，剩余油状物用石油醚/乙酸乙酯重结晶得到无色晶体6.2g(收率72％)。
1H-NMR(400M，CDCl3)：δ(ppm)3.83(s，3H)，3.88(s，3H)，3.92(s，3H)，6.42(s，1H)，6.77(s，1H)，7.06(dd，J＝16Hz，2H)，7.29(m，1H)，7.35(t，J＝7.2Hz，2H)，7.47(d，J＝7.2Hz，2H).
实施例6
2-羟基-4-甲氧基-6-[(E)-苯乙烯基]苯甲酸甲酯(VII，R1、R2均为甲基)
化合物VI(6g，0.0201mol)溶于50ml二氯甲烷中，在0℃时滴加BBr3的二氯甲烷溶液(24ml，1M)，滴完，室温反应1h，停止反应。反应液用水洗，无水硫酸镁干燥。过滤，旋蒸除去溶剂，剩余物用石油醚/乙醚过柱得到白色固体5.4g(收率95％)。
1H-NMR(400M，CDCl3)：δ(ppm)3.79(s，3H)，3.82(s，3H)，6.40(d，J＝2.4Hz，1H)，6.80(d，J＝2.4Hz，1H)，7.15(dd，J＝16Hz，2H)，7.28(t，J＝7.2Hz，1H)，7.38(t，J＝7.2Hz，2H)，7.52(d，J＝7.2Hz，2H)，10.28(s，1H).
实施例7
2-羟基-3-异戊烯基-4-甲氧基-6-[(E)-苯乙烯基]苯甲酸甲酯(VIII，R1、R2均为甲基)
化合物VII(5g，0.0176mol)溶于50ml乙醚中，加入金属钠(0.43g，0.0184mol)，室温搅拌4h，加入异戊烯基溴(3.2g，0.0211mol)，回流反应4h，停止反应，反应液先后用水，饱和食盐水洗，分出有机层。有机层用无水硫酸镁干燥，过滤，旋蒸去除溶剂得到黄色油状物，过柱得到白色固体3.8g(收率61％)。
1H-NMR(400M，CDCl3)：δ(ppm)1.61(s，3H)，1.71(s，3H)，3.24(d，J＝6.8Hz，2H)，3.91(s，3H)，3.94(s，3H)，5.12(t，J＝6.8Hz，1H)，6.78(s，1H)，7.00(d，J＝16Hz，1H)，7.27(t，J＝7.2Hz，1H)，7.38(t，J＝7.2Hz，2H)，7.52(d，J＝7.2Hz，2H)，7.84(d，J＝16Hz，1H)，11.66(s，1H).
实施例8
2-羟基-3-异戊烯基-4-甲氧基-6-[(E)-苯乙烯基]苯甲酸(I，木豆素，R2为甲基)
化合物VIII(3g，0.0085mol)溶于30ml 20％的氢氧化钠水溶液中，加热回流反应2h，停止反应，冷却。加入10％的稀盐酸调pH小于2。此时有大量白色沉淀生成，过滤，干燥得白色固体，用石油醚/乙酸乙酯重结晶得白色固体2.6g(收率90％)。
1H-NMR(400M，CDCl3)：δ(ppm)1.61(s，3H)，1.71(s，3H)，3.24(d，J＝6.8Hz，2H)，3.91(s，3H)，5.12(t，J＝6.8Hz，1H)，6.78(s，1H)，7.00(d，J＝16Hz，1H)，7.27(t，J＝7.2Hz，1H)，7.38(t，J＝7.2Hz，2H)，7.52(d，J＝7.2Hz，2H)，7.84(d，J＝16Hz，1H)，12.28(s，1H).
ESI-MS m/z：361.14318[M+Na]+(Calcd.for C21H22O4Na：361.14158).
实施例9木豆素A
化合物VIII(1g，2.84mmol)溶于10ml乙醇和5ml水中，加入KOH(0.5g，8.5mmol)，微波反应1h(30W，25psi，100℃)，反应毕。反应液加入50ml水中，用10％的盐酸调节pH小于2，用乙酸乙酯萃取(3*30ml)，合并有机层，有机层再用饱和食盐水洗，无水硫酸镁干燥过夜。次日过滤，浓缩得浅黄色固体，再用石油醚/乙酸乙酯过硅胶柱，得到白色固体0.66g(收率80％)。
1H NMR(400MHz，CDCl3)：δ(ppm)1.75(s，3H)，1.82(s，3H)，3.41(d，J＝6.8Hz，2H)，3.87(s，3H)，5.24(m，2H)，6.64(s，1H)，6.66(s，1H)，7.02(dd，J＝16.0Hz，2H)，7.28(t，J＝7.2Hz，1H)，7.35(t，J＝7.2Hz，2H)，7.50(d，J＝7.2Hz，2H).
实施例10木豆素双键氢化产物
实施例8制得的木豆素(0.1g，0.29mmol)溶于15ml无水乙醇中，加入10mg 5％的Pd/C，于室温，70psi压力下氢化4h。反应毕，过滤出去催化剂，滤液蒸干即得到木豆素双键氢化产物99mg(收率98％)。
1H NMR(400MHz，CDCl3)：δ(ppm)0.95(d，J＝6.4Hz，6H)，1.36(m，2H)，1.58(m，1H)，2.63(t，J＝7.6Hz，2H)，2.92(t，J＝7.6Hz，2H)，3.26(t，J＝7.6Hz，2H)，3.78(s，3H)，6.19(s，1H)，7.20(d，J＝7.2Hz，2H)，7.30(m，3H)，10.5(br，1H)，11.63(s，1H).
Claims (2)
1.如式I所示的木豆素及其结构类似物的制备方法，其包括以下步骤：
其中，R1、R2、R3为甲基或乙基；X为溴；Y为卤素或磺酸酯基；
a)由酰基乙酸酯在碱性催化剂存在下、极性非质子溶剂中，与二乙烯酮缩合反应得到化合物II，其中，所述碱性催化剂是选自KOH、K2CO3、NaH的无机碱；所用溶剂选自乙醚、1，4-二氧六环、乙丙醚、四氢呋喃、乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚的醚类溶剂；反应温度为室温；反应时间1-24h；
b)化合物II在有溶剂存在、碱性条件下，与烃基化试剂发生反应得到化合物III，其中，所用溶剂是选自丙酮、DMF、DMSO、HMPA、乙腈的极性非质子溶剂，所用的碱是选自碳酸钾、碳酸钠、KOH、氢氧化钠的无机碱；所述烃基化试剂选自碘甲烷、碘乙烷、硫酸二甲酯、硫酸二乙酯；反应温度为溶剂回流温度；
c)化合物III在有机溶剂存在下，与适量的卤化试剂发生卤化反应得到化合物IV，其中所用的卤化剂是N-溴代琥珀酰亚胺(NBS)和过氧化二苯甲酰(BPO)的混合物；所用的溶剂是四氯化碳；反应温度为溶剂回流温度；
d)将化合物IV与有机膦试剂发生缩合反应得到化合物V；再将化合物V在碱性条件下与苯甲醛反应得到化合物VI；其中，有机膦试剂选自亚磷酸三甲酯或亚磷酸三乙酯，缩合反应在回流温度或更低温度下进行；化合物V与苯甲醛的反应溶剂为醚类溶剂，碱催化剂是选自氢化钠、碳酸钾的无机碱；反应温度为溶剂回流温度；
e)化合物VI与脱烃基试剂反应得到化合物VII，其中所述脱烃基试剂为三溴化硼、三氯化硼，反应溶剂是烃类溶剂，反应温度为0-25℃；
f)将化合物VII在碱性条件下发生芳基的异戊烯基化反应得到化合物VIII，所使用的异戊烯基化试剂是卤代异戊烯，或者是异戊烯醇的磺酸酯；所使用的碱是选自氢化钠、金属钠、氢氧化钾的无机碱；所用溶剂为醚类；
g)将化合物VIII在酸、碱催化下水解得到终产物木豆素I及其结构类似物，其中所用的碱是选自碳酸钾、氢氧化钠、氢氧化钾的无机碱；所用的酸是选自盐酸、硫酸的无机酸，或选自乙酸的有机酸；溶剂为水；
2.如权利要求1所述的方法，其中，Y为溴或对甲苯磺酸酯基。
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