CN103588840A - 一种合成虫草素的方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及生物制药领域，更具体而言涉及虫草素领域。具体而言，本发明提供了一种不涉及有毒性金属的合成虫草素的方法，包括利用3’位定点脱氧法从D-木糖得到虫草素的步骤。

Description

一种合成虫草素的方法

技术领域

本申请涉及生物制药领域，更具体而言涉及虫草素。

背景技术

虫草素(cordycepin)又称虫草菌素，是冬虫夏草和蛹虫草的主要活性成分，也是第一个从真菌中分离出的核苷类抗生素。虫草素的化学名称为3’-脱氧腺苷(英文名3’-deoxyadenosine)，化学分子式为C₁₀H₁₃N₅O₃，分子量为251.24。虫草素一般从蛹虫草中提取。

现有技术中也有一些人工合成虫草素的方法(Hansske&Robins，TetrahedronLetters，1985；Bazin&Chattopadhyaya，Synthesis，1985；Meier&Huynh-Dinh，Synlett，1991；Kumar et al.，Nucleosides&Nucleotides，1994)。现有的人工合成方法一般是利用腺苷或木糖作为原料。一种合成过程是通过乙溴酰和腺苷作用，然后是加氢还原及去除保护得到虫草素；另一种是通过对腺苷保护裸露3’位的羟基，然后通过自由基反应去除3’位羟基得到虫草素。合成反应中使用金属作为催化剂。现有的虫草素人工合成方法具有难以工业放大，收率低，使用的有毒性金属元素的化学残留高等缺点。

因此，本领域中需要适合大规模生产并且克服或改进有毒性金属化学残留的虫草素合成方法。

发明内容

本发明提供了一种制备虫草素的方法，包括从D-木糖进行保护然后利用不涉及有毒性金属的方法脱3’位氧和在1’位加腺嘌呤步骤。

或者，本发明可以表述为：利用D-木糖和不涉及有毒性金属的方法用于制备虫草素的用途。

在一个实施方案中，在本发明的方法的从D-木糖脱3’位氧的步骤之前包括保护1’-、2’-和5’-OH中一个或多个OH基的步骤，优选保护上述3个OH基。在一个更具体的方案中，1’-和2’-OH被保护，例如通过二甲基亚砜中依次用浓硫酸和苯甲醛处理，形成1，2-O-苯甲基-α-D-呋喃木糖。使用苯甲醛有效的将1，2领位的两个羟基进行保护，同时促使β型的呋喃木糖向α型的呋喃木糖，简单、经济、快捷。在另一个实施方案中，5’-OH被保护，例如通过与苯甲酰氯反应，加上Bz基团。在最优选的实施例中，1’-、2’-和5’-OH都被保护，例如通过在丙酮中依次用H₂SO₄、Na₂CO₃处理，形成1，2-O-异亚丙基-α-D-呋喃木糖，以及与苯甲酰氯反应，加上Bz基团。苯甲酰氯特异的和伯醇作用形成1，2-O-异亚丙基-5-苯甲酰基-α-D-呋喃木糖，避免了3’-OH的苯甲酰修饰。

1’-、2’-和5’-OH的保护使得3’-OH裸露以便于加入S-甲基二硫代羰基进行后续的自由基反应在3’位脱氧。

如果1’-、2’-和5’-OH中一个或多个OH基被保护，在本发明的方法的后续步骤中有脱保护的步骤。例如，对于1’-和2’-OH通过在二甲基亚砜中依次用硫酸、苯甲醛处理的保护，在1’-和2’-O上连接苯甲基，然后在1’位上去苯甲醛，连上乙酸根后在1’-C上形成缩醛，缩醛特异的和腺嘌呤进行取代反应在1’-位加腺嘌呤同时去除乙酸根。在此步反应中2’-乙酸根不反应。在优选的实施方案中，所述腺嘌呤的6位的氨基被保护，优选被苯甲酰基保护。苯甲酰基保护的目的是避免6位的氨基和1，2-O-异亚丙基-5-苯甲酰基-α-D-呋喃木糖优先进行取代反应形成杂质产物。

6位的氨基用苯甲酰基保护的腺嘌呤可以通过购买获得，也可以通过现有技术中已知的方法制备。将腺嘌呤的6位氨基用苯甲酰基保护的方法是本领域中已知的方法，可以参见Adamska et al.Nucleosides，Nucleotides&Nucleic Acids，2012；Katritzky et al.，Journal of the Chemical Society，Perkin Transactions 1：Organic&Bioorganic Chemistry，1987。

再例如，对于5’-OH通过与苯甲酰氯反应的保护，通过与NH₃.H₂O反应进行脱保护。

在一个实施方案中，从D-木糖脱3’位氧通过以下方式实现：加入S-甲基二硫代碳基，然后脱去-甲基二硫代碳基。此反应中利用三甲基硼烷和空气去除3’-咪唑基-硫代羰基氧基。所有的反应不需要使用有毒性金属，绿色环保。

在一个更具体的实施方案中，本发明提供了一种合成虫草素的方法，包括如下步骤：

1)从D-木糖(化合物2)得到1，2-O-苯甲基-a-D-呋喃木糖(化合物3)，例如，该步骤可以通过如下方式实现：将D-木糖(化合物2)在二甲基亚砜中依次经硫酸和苯甲醛处理；

2)从步骤1)得到的1，2-O-苯甲基-a-D-呋喃木糖(化合物3)得到5-O-乙酰-1，2-O-苯甲基-a-D-呋喃木糖(化合物4)，例如，该步骤可以通过如下方式实现：使步骤1)得到的1，2-O-苯甲基-a-D-呋喃木糖(化合物3)与乙酰氯反应；

3)从步骤2)得到的5-O-乙酰-1，2-O-苯甲基-a-D-呋喃木糖(化合物4)得到1，2-O-苯甲基-3-O-(S-甲基二硫碳基)-5-O-乙酰-a-D-呋喃木糖(化合物5)，例如，该步骤可以通过如下方式实现：使步骤2)得到的1，2-O-苯甲基-5-O-乙酰-a-D-呋喃木糖(化合物4)先与二硫化碳在碱性下反应再加入碘代甲烷；

4)使步骤3)得到的1，2-O-苯甲基-3-O-(S-甲基二硫碳基)-5-O-乙酰-a-D-呋喃木糖(化合物5)与三甲基硼烷和空气反应，3’位定点脱氧得到化合物6；

5)使步骤4)得到的化合物6与乙酸酐和吡啶反应，得到化合物7；

6)使步骤5)得到的化合物7与N6-乙酰基腺嘌呤反应，得到化合物9；

7)使步骤6)得到的化合物9与NH₃.H₂O反应，得到虫草素。

本发明利用将保护的五碳糖在无有毒性金属催化下进行3’位脱氧然后在1，位加碱基结合的方法合成虫草素，便捷环保，产率较高，易于放大。

相对现有的虫草素人工合成方法，本发明的方法工艺简单、可行性高，是可以工业放大，收率高的有效合成虫草素的方法。

附图说明

图1.制备虫草素的路径。

具体实施方式

实施例

作为非限制性实例，提供了如下的从D-木糖开始制备制备虫草素的实施例。

1)从D-木糖(2)得到1，2-O-苯甲基-a-D-呋喃木糖(3)；

将D-木糖(2)(10克，66.7毫摩尔)悬浮在加有浓硫酸(10毫升，184毫摩尔)的100毫升二甲基亚砜中；然后在上述反映混合物中小心加入苯甲醛(1.1个当量)。滴加完毕，反映混合物在室温继续搅拌反应4小时.反应结束后，将反应混合物过滤，滤饼用丙酮(40毫升x2)洗涤，合并有机相，在低于35度条件下浓缩，得到浅黄色油状物(20g).将油状物在层析硅胶柱(填充物为300～400目柱层层析硅胶，购自青岛海洋，批号：0130130型号：规格3。后文中过柱纯化均用此硅胶柱)上进行纯化(石油醚：乙酸乙酯＝1：1-2：1)，得到纯度大于97％的无色针状晶体(11g，87％收率)。

2)从1，2-O-苯甲基-a-D-呋喃木糖(3)合成5-O-乙酰-1，2-O-苯甲基-a-D-呋喃木糖(4)；

将1，2-O-苯甲基-a-D-呋喃木糖(3)(15g，57.9毫摩尔)溶于吡啶(17毫升)中，待完全溶解过后，用冰水浴冷却至0摄氏度，滴加乙酰氯。滴加完毕，缓慢恢复室温反应3小时。反应结束后，进行后处理，过硅胶柱纯化，得到浅黄色油状物10.2克，纯度大于98％，收率60％。(本实施例中样品纯度均送药明康德分析化学检验组测试，由岛津公司LCMS-2020质谱检测器检测，检测条件按照该公司提供的标准仪器操作规程设定。)

3)从1，2-O-苯甲基-5-O-乙酰-a-D-呋喃木糖(4)合成1，2-O-苯甲基-3-O-(S-甲基二硫碳基)--5-O-乙酰-a-D-呋喃木糖(5)；

将1，2-O-苯甲基-5-O-乙酰-a-D-呋喃木糖(化合物4)10克在1，2-二氯乙烷(60毫升)中溶解，氩气保护下加入二硫化碳(1.1个当量)和吡啶，回流反应4小时后加入1.1个当量的碘代甲烷，除去溶剂后进行纯化处理，得到固体1，2-O-苯甲基-3-O-(S-甲基二硫碳基)--5-O-乙酰-a-D-呋喃木糖(化合物5)10.5克，纯度99％。

4)从1，2-O-苯甲基-3-O-(S-甲基二硫碳基)--5-O-乙酰-a-D-呋喃木糖(5)合成化合物(6)1，2-O-苯甲基-5-O-乙酰-a-D-呋喃木糖；

将5.0克化合物5溶解在60毫升无水1，4-二氧六环中，通入三甲基硼烷和空气的混合物，30分钟完毕。继续反应2小时。反应结束后，进行后处理，纯化，得到无色油状物2.8克，纯度98％。

5)从化合物6合成化合物7；

将化合物(6)2克在80％的乙酸中回流，待完全解开保护后处理，干燥，不经任何纯化直接进行下一步。将干燥的上述产物溶于二氯甲烷，加入吡啶，乙酸酐，在4-N，N-二甲基吡啶催化下反应，处理后得到化合物(7)纯品1.05克，纯度99％。

6)从化合物7合成化合物8

将N6-乙酰基腺嘌呤悬浮于干燥的乙腈中，室温搅拌下加入化合物(7)1.0克和三氟甲磺酸三甲基硅酯，80摄氏度搅拌反应12小时。反应完毕后，进行柱层析纯化，得到白色粉末状固体940毫克，纯度大于99％。

7)从化合物9合成虫草素；

将化合物(9)940毫克溶解在甲醇：四氢呋喃(体积比4：1)的混合溶剂中，加入浓氨水(28％)，搅拌反应20小时，带保护基团完全脱除后，蒸出溶剂，纯化结晶后得到产品(虫草素)217毫克，纯度大于99％。

Claims (9)

1.本发明提供了一种无有毒性金属催化下制备虫草素的方法。

2.权利要求1的方法，其中在从D-木糖脱3’位氧的步骤之前包括保护1’-、2’-和5’-OH中一个或多个OH基的步骤，以及后续脱去所述保护的步骤。

3.权利要求2的方法，其中保护1’-和2’-OH是形成1，2-O-苯甲基-a-D-呋喃木糖，保护5’-OH是在O上加乙酰基团。

4.权利要求3的方法，其中在1’-和2’-形成1，2-O-苯甲基-a-D-呋喃木糖通过在二甲基亚砜中依次用硫酸和苯甲醛处理实现，在5’-O上加乙酰基基团形成1，2-O-苯甲基-5-乙酰基-a-D-呋喃木糖通过与乙酰氯反应实现。

5.权利要求3或4的方法，所述脱保护的步骤是：对于1，2-O-苯甲基-5-乙酰基-a-D-呋喃木糖，通过与乙酸酐和4-二甲基氨基吡啶反应进行脱苯甲基，在1’-和2’-O上连接乙酸根，然后将1’位上的乙酸根取代位腺嘌呤，2’位上的Ac在后续步骤中通过与NH₃.H₂O反应脱去；5’位上的乙酰基在后续步骤中通过与NH₃.H₂O反应脱去。

6.权利要求1-4任一项的方法，其中所述腺嘌呤的N6-氨基被乙酰基保护，并包括后续脱去所述保护的步骤。

7.权利要求6的方法，其中所述腺嘌呤的N6-氨基被乙酰基保护，所述乙酰基在后续步骤中通过与NH₃.H₂O反应脱去。

8.权利要求1-4任一项的方法，从D-木糖脱3’位氧通过以下方式实现：引入S-甲基二硫碳基保护，然后脱去S-甲基二硫碳基。

9.权利要求8的方法，其中加入S-甲基二硫碳基通过与二硫化碳和碘甲烷反应实现，脱去S-甲基二硫碳基通过与三甲基硼烷和空气反应实现。

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