CN103951714A

CN103951714A - 一种2-去氧-d-葡萄糖的制备方法

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Publication number: CN103951714A
Application number: CN201410132371.5A
Authority: CN
Inventors: 马玉
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-04-03
Filing date: 2014-04-03
Publication date: 2014-07-30

Abstract

本发明公开了一种制备2-去氧-D-葡萄糖的制备方法。所述是以3,4,6-三-O-乙酰-D-葡萄烯糖为原料，选择性水合作用生成3,4,6-三-O-乙酰-2-去氧-D-葡萄糖，再在无水甲醇中经甲醇钠催化进行酯交换反应脱乙酰基后，经纯化得2-去氧-D-葡萄糖，其总收率为74.2%。本发明与传统及现代技术相比，其水合反应及酯交换反应均在有机溶剂中进行，具有选择性好，工艺简单，操作方便，收率高的优点，具有广泛推广应用价值。

Description

一种2-去氧-D-葡萄糖的制备方法

技术领域

本发明涉及医药、食品及化工领域，具体涉及一种用于生产营养代谢抑制剂2-去氧-D-葡萄糖的制备方法。

背景技术

2-去氧-D-葡萄糖的英文名称为2-Deoxy-D-glucose(缩写为2-DG)，为D-葡萄糖的一种衍生物，亦是一种营养代谢抑制剂，亦可看作一种内脂类抗生素。同时还是光辉霉素及正定霉素等抗生素结构成分(Subramaiam and Susana, N.J.Org.Chem.1991,56:5468);也是正副粘病毒及疱疹病毒囊膜的重要结构成分。经口给予小鼠10.0gkg^-1及静脉注射2.0gkg^-12-DG，均未测出其LD₅₀，且一周内动物均未出现任何异常反应，表明2-DG为无毒产物或仅有微毒产物。它可干扰病毒外壳糖蛋白及病菌细胞内糖蛋白的合成，能有效地抑制疱疹病毒，DNA及RNA包膜病毒以及食道癌、胃癌、膀胱癌、子宫茎癌及肝癌等癌细胞的增殖。目前2-DG己被用于抗癌、抗病毒及抗衰老临床研究，同时2-DG的保健食品和抗衰老化妆品已经面市。由于2-DG应用前景广泛，未来必将出现巨大的市场需求。

在世界范围内，2-DG的研究己有近百年的历史，其中以葡萄糖为原料制备2-DG的报道最多，但收率很低。20世纪20年代Bergmann等(Ber,1921,54:440)就已报道，将D-葡萄烯糖用稀酸催化的水合反应得2-DG。20世纪40年代Overend等(J.Chem.Soc.,1949:2841)报道了D-葡萄烯糖经稀硫酸催化的水合作用，生成2-DG，收率为39.7%。1952年，法兰克福研究所报道，将D-葡萄糖依次经乙酰化、溴化、锌粉还原、脱乙酰基及水合反应，最终产生2-DG，实验室重量总收率为37.5%。2000年以来，本专利发明者采用相似工艺，实现了批量公斤级产品的中等规模试验。目前一般间歇性实验室中试生产，2-DG年产量在150公斤左右。但目前影响2-DG产率的关键步骤是D-葡萄烯糖经水合反应生成2-DG的反应过程。如IN187908报道以3,4，6-三-O-乙酰-D-葡萄烯糖(I)为原料，经酯交换及水合作用两步反应得2-DG，反应方程式如下：

（І）（П）（Ш）

该法操作简单，但收率低，且使用钡盐，对用于人体的产品不利。

最近报道的合成法(PCT Int. Appl.,2004058786,15Jul,2004)是以D-葡萄烯糖为原料，经三步反应得到2-去氧-D-葡萄糖(Ⅲ)，反应方程式如下：

该合成法反应步骤多，操作繁琐，成本高，且收率提高甚少，缺少推广应用价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种2-去氧-D-葡萄糖的制备方法。

实现本发明的技术解方案是：

一种2-去氧-D-葡萄糖的制备方法，所述方法以3,4,6-三-O-乙酰-D-葡萄烯糖为原料，选择性水合作用生成3,4,6-三-O-乙酰-2-去氧-D-葡萄糖，再在无水甲醇中经甲醇钠催化进行酯交换反应脱乙酰基后，经纯化得2-去氧-D-葡萄糖；其具体制备操作步骤为：

（1）水合反应：首先向反应器中加入溶剂及3,4,6-三-O-乙酰-D-葡萄烯糖，溶解后在磺酸树酯、甲基磺酸溶液及溴化锂混合催化剂作用下反应，反应结束后，碱中和至中性，过滤，减压蒸去溶剂，残留物用二氯甲烷溶解，水洗，有机相经干燥，减压蒸干，重结晶，得产物3,4,6-三-O-乙酰-2-去氧-D-葡萄糖，备用；

（2）脱乙酰基反应：将水合反应（1）的产物3,4,6-三-O-乙酰-2-去氧-D-葡萄糖溶入无水甲醇，搅拌溶解后，加金属钠，生成甲醇钠，在甲醇钠的催化下，发生酯交换反应，反应结束后酸中和至中性，过滤，滤液减压蒸干得粗品2-去氧-D-葡萄糖，经重结晶、脱色后得2-去氧-D-葡萄糖成品,其总收率为74.2%。

其中，步骤（1）中溶剂选用乙腈，3,4,6-三-O-乙酰-D-葡萄烯糖与磺酸树酯的质量（M:M）比为2：1～2：2；与甲基磺酸溶液的质量-体积（M:V）比为2：1～2：3，其中甲基磺酸溶液中甲基磺酸质量分数为10wt%；与溴化锂的质量（M:M）比是2：1～2：3。

步骤（1）中生成3,4,6-三-O-乙酰-2-去氧-D-葡萄糖的反应温度为室温，反应时间为8～48小时。

步骤（1）中碱中和至中性，碱选用三乙胺、氢氧化钠、碳酸氢钠、氢氧化钾，碳酸钾，碳酸氢钾中的一种；重结晶溶剂选用二氯甲烷、三氯乙烷、甲醇、乙醇、丁醇、醋酸乙酯、醋酸丁酯中的一种。碱优选三乙胺，重结晶溶剂优选醋酸乙酯。

步骤（2）中3,4,6-三-O-乙酰-2-去氧-D-葡萄糖与无水甲醇的质量-体积（M:V）比为1：8～1：12；与金属钠的质量（M:M）比为1：0.008～1：0.08。

步骤（2）中反应温度为室温，反应时间为8h～24h，反应温度越高，反应时间越短，在沸腾温度下，仅需1~2小时。

步骤（2）中酸中和至中性，酸选用盐酸、硫酸、磺酸树酯中的一种。优选磺酸树酯。

本发明与现有技术相比，其显著优点是：（1）本发明以3,4,6-三-O-乙酰-D-葡萄烯糖为原料，经水合反应及脱乙酰基过程得2-去氧-D-葡萄糖，水合反应中，使用三乙胺把反应溶液从酸性中和至中性，有利于目的物保持结构稳定，杂质容易分离；（2）脱乙酰基反应中，用磺酸树酯把反应溶液从碱性中和至中性，有利于反应和缓，产物结构稳定、杂质和有毒物质减少，容易获得较好的结晶产物；（3）本发明所制备的2-去氧-D-葡萄糖产物，经中国药科大学检测为无毒产品，更有利于在临床上应用，直接造福于人类健康，本发明反应步骤少，选择性好，总收率高，最终产物无毒，具有较好的经济效益和社会价值。

具体实施方式

下面的实施例可以使本专业技术人员更全面地理解本发明。

一、2-去氧-D-葡萄糖的制备

一种2-去氧-D-葡萄糖的制备方法，其化学反应式如下：

实施例1

在500ml双口具塞带搅拌器圆底烧瓶中加入200ml乙腈，20g 3,4,6-三-O-乙酰-D-葡萄烯糖，搅拌溶解后，分别加入10g磺酸树酯(H⁺)，10ml 10wt%甲基磺酸溶液及10gLiBr，混匀后，室温下，搅拌反应8小时，用三乙胺中和至pH7.0，过滤后，滤液于60℃水浴下减压蒸除乙腈，残留物溶于100ml二氯甲烷，过滤，滤液依次用冰冷的1mol/LHCL,饱和的NaHCO₃溶液及水充分洗涤，有机相用无水Na₂SO₄干燥后，过滤，滤液于40℃水浴下减压蒸去二氯甲烷，残留物用醋酸乙酯结晶得19.8g3,4，6-三-O-乙酰-2-去氧-D-葡萄糖，重量收率为92.1%，mp106℃，[a]²⁵+70.1±1⁰(C1.0,氯仿)。

将上述19.8g 3,4,6-三-O-乙酰-2-去氧-D-葡萄糖放入250ml双口具塞带搅拌器圆底烧瓶中，加入160ml无水甲醇，搅拌溶解后，加入158mg金属钠，调节pH值10以上，沸腾下反应1h，用磺酸树酯(H⁺)中和至pH6.8～7.0，过滤，滤液于40℃水浴下减压蒸干，残留物用90%乙醇水溶液溶解结晶和重结晶，得2-去氧-D-葡萄糖(Ⅲ)精品8.8g,重量收率82.1%，mp145～146℃, [a]²⁵+46.6（C1.0,水，平衡6小时）。

实施例2

在500ml双口具塞带搅拌器圆底烧瓶中加入200ml乙腈，20g 3,4,6-三-O-乙酰-D-葡萄烯糖，搅拌溶解后，分别加入20g磺酸树酯(H⁺)，30ml 10wt%甲基磺酸溶液及30gLiBr，混匀后，室温下，搅拌反应12小时，用氢氧化钠中和至pH7.0，过滤后，滤液于60℃水浴下减压蒸除乙腈，残留物溶于100ml二氯甲烷，过滤，滤液依次用冰冷的1mol/LHCL,饱和的NaHCO₃溶液及水充分洗涤，有机相用无水Na₂SO₄干燥后，过滤，滤液于40℃水浴下减压蒸去二氯甲烷，残留物用醋酸丁酯结晶得18.3g3,4，6-三-O-乙酰-2-去氧-D-葡萄糖，重量收率为90.8%，mp106℃，[a]²⁵+70.1±1⁰(C1.0,氯仿)。

将上述18.3g 3,4，6-三-O-乙酰-2-去氧-D-葡萄糖放入250ml双口具塞带搅拌器圆底烧瓶中，加入220ml无水甲醇，搅拌溶解后，加入200mg金属钠，调节pH值10以上，45℃下放置8h，用磺酸树酯(H⁺)中和至pH6.8～7.0，过滤，滤液于40℃水浴下减压蒸干，残留物用90%乙醇水溶液溶解结晶和重结晶，得2-去氧-D-葡萄糖(Ⅲ)精品8.6g,重量收率80.6%，mp145～146℃, [a]²⁵+46.6（C1.0,水，平衡6小时）。

实施例3

在500ml双口具塞带搅拌器圆底烧瓶中加入200ml乙腈，20g 3,4,6-三-O-乙酰-D-葡萄烯糖，搅拌溶解后，分别加入20g磺酸树酯(H⁺)，20ml 10wt%甲基磺酸溶液及20gLiBr，混匀后，室温下，搅拌反应48小时，用碳酸氢钠中和至pH7.0，过滤后，滤液于60℃水浴下减压蒸除乙腈，残留物溶于100ml二氯甲烷，过滤，滤液依次用冰冷的1mol/LHCL,饱和的NaHCO₃溶液及水充分洗涤，有机相用无水Na₂SO₄干燥后，过滤，滤液于40℃水浴下减压蒸去二氯甲烷，残留物用二氯甲烷结晶得19.1g3,4，6-三-O-乙酰-2-去氧-D-葡萄糖，重量收率为91.3%，mp106℃，[a]²⁵+70.1±1⁰(C1.0,氯仿)。

将上述19.1g 3,4，6-三-O-乙酰-2-去氧-D-葡萄糖放入250ml双口具塞带搅拌器圆底烧瓶中，加入191ml无水甲醇，搅拌溶解后，加入200mg金属钠，调节pH值10以上，室温下反应24h，盐酸中和至pH6.8～7.0，过滤，滤液于40℃水浴下减压蒸干，残留物用90%乙醇水溶液溶解结晶和重结晶，得2-去氧-D-葡萄糖精品7.9g,重量收率79.6%，mp145～146℃, [a]²⁵+46.6（C1.0,水，平衡6小时）。

实施例4

在500ml双口具塞带搅拌器圆底烧瓶中加入200ml乙腈，20g 3,4,6-三-O-乙酰-D-葡萄烯糖，搅拌溶解后，分别加入20g磺酸树酯(H⁺)，20ml 10wt%甲基磺酸溶液及20gLiBr，混匀后，室温下，搅拌反应48小时，用氢氧化钾中和至pH7.0，过滤后，滤液于60℃水浴下减压蒸除乙腈，残留物溶于100ml二氯甲烷，过滤，滤液依次用冰冷的1mol/LHCL,饱和的NaHCO₃溶液及水充分洗涤，有机相用无水Na₂SO₄干燥后，过滤，滤液于40℃水浴下减压蒸去二氯甲烷，残留物用三氯乙烷结晶得18g3,4，6-三-O-乙酰-2-去氧-D-葡萄糖，重量收率为86.4%，mp106℃，[a]²⁵+70.1±1⁰(C1.0,氯仿)。

将上述18g 3,4，6-三-O-乙酰-2-去氧-D-葡萄糖放入250ml双口具塞带搅拌器圆底烧瓶中，加入144ml无水甲醇，搅拌溶解后，加入144mg金属钠，调节pH值10以上，室温下反应24h，盐酸中和至pH6.8～7.0，过滤，滤液于40℃水浴下减压蒸干，残留物用90%乙醇水溶液溶解结晶和重结晶，得2-去氧-D-葡萄糖精品7.9g,重量收率79.6%，mp145～146℃, [a]²⁵+46.6（C1.0,水，平衡6小时）。

实施例5

在500ml双口具塞带搅拌器圆底烧瓶中加入200ml乙腈，20g 3,4,6-三-O-乙酰-D-葡萄烯糖，搅拌溶解后，分别加入20g磺酸树酯(H⁺)，20ml 10wt%甲基磺酸溶液及20gLiBr，混匀后，室温下，搅拌反应48小时，用碳酸钾中和至pH7.0，过滤后，滤液于60℃水浴下减压蒸除乙腈，残留物溶于100ml二氯甲烷，过滤，滤液依次用冰冷的1mol/LHCL,饱和的NaHCO₃溶液及水充分洗涤，有机相用无水Na₂SO₄干燥后，过滤，滤液于40℃水浴下减压蒸去二氯甲烷，残留物用甲醇结晶得19.1g3,4，6-三-O-乙酰-2-去氧-D-葡萄糖，重量收率为91.3%，mp106℃，[a]²⁵+70.1±1⁰(C1.0,氯仿)。

将上述19.1g 3,4，6-三-O-乙酰-2-去氧-D-葡萄糖放入250ml双口具塞带搅拌器圆底烧瓶中，加入200ml无水甲醇，搅拌溶解后，加入200mg金属钠，调节pH值10以上，室温下反应24h，盐酸中和至pH6.8～7.0，过滤，滤液于40℃水浴下减压蒸干，残留物用90%乙醇水溶液溶解结晶和重结晶，得2-去氧-D-葡萄糖精品7.9g,重量收率79.6%，mp145～146℃, [a]²⁵+46.6（C1.0,水，平衡6小时）。

实施例6

在500ml双口具塞带搅拌器圆底烧瓶中加入200ml乙腈，20g 3,4,6-三-O-乙酰-D-葡萄烯糖，搅拌溶解后，分别加入20g磺酸树酯(H⁺)，20ml 10wt%甲基磺酸溶液及20gLiBr，混匀后，室温下，搅拌反应48小时，用碳酸氢钾中和至pH7.0，过滤后，滤液于60℃水浴下减压蒸除乙腈，残留物溶于100ml二氯甲烷，过滤，滤液依次用冰冷的1mol/LHCL,饱和的NaHCO₃溶液及水充分洗涤，有机相用无水Na₂SO₄干燥后，过滤，滤液于40℃水浴下减压蒸去二氯甲烷，残留物用丁醇结晶得19.1g3,4，6-三-O-乙酰-2-去氧-D-葡萄糖，重量收率为91.3%，mp106℃，[a]²⁵+70.1±1⁰(C1.0,氯仿)。

将上述19.1g 3,4，6-三-O-乙酰-2-去氧-D-葡萄糖放入250ml双口具塞带搅拌器圆底烧瓶中，加入190ml无水甲醇，搅拌溶解后，加入153mg金属钠，调节pH值10以上，室温下反应24h，盐酸中和至pH6.8～7.0，过滤，滤液于40℃水浴下减压蒸干，残留物用90%乙醇水溶液溶解结晶和重结晶，得2-去氧-D-葡萄糖精品7.9g,重量收率79.6%，mp145～146℃, [a]²⁵+46.6（C1.0,水，平衡6小时）。

二、动物实验

1.材料与方法

1.1 样品

2-去氧-D-葡萄糖，为本发明制备而得，是一种白色结晶状粉末，无味，溶于水后为清澈、透明的溶液。

1.2 动物

昆明种小鼠（体重17~22g）60只，雌雄各半，由中国药科大学动物房提供。

1.3急性毒性试验

采用雌雄分别随机均衡分组法，共分为6组，每组10只（雌雄各半），其中一组为空白对照组。

剂量设计为30mg/kg（临床设计给药剂量）、1g/kg、2g/kg、5g/kg、10g/kg。

一次性灌胃给药：给药前禁食3~5小时，给药后禁食1~2小时，禁食时不禁水。采用分批给药，阴性对照组、30mg/kg、5g/kg的第一批给药，给药后确定所设剂量合适，再给予1g/kg与10g/kg两组。

尾部静脉注射：由预试验确定，尾静脉注射按最大剂量（2g/kg）给药。

1.4 观察

给药后连续观察7个小时以上，随后每天上、下午各观察一次，连续观察14天。详细记录各项观察指标。

给药后只有静脉注射组出现四肢乏力，运动减少，但几小时后恢复正常。除此之外，未出现中毒反应和死亡，小鼠的外观、行为活动、精神状态正常，体重增长与对照组无差别。

表1急性毒性试验结果

变化	给药量（g/kg）	小鼠个数	两周存活率（%）
				1	0	10	100
2	0.03	10	100
				3	1	10	100
4	2	10	100
				5	5	10	100
6	10	10	100
				7	2	10	100

2.结论

给药后只有静脉注射组出现四肢乏力，运动减少，但几小时候恢复正常。除此之外，未出现中毒反应和死亡，小鼠的外观、行为活动、精神状态正常，体重增长与对照组无差别。

Claims

1.一种2-去氧-D-葡萄糖的制备方法，其特征是：以3,4,6-三-O-乙酰-D-葡萄烯糖为原料，选择性水合作用生成3,4,6-三-O-乙酰-2-去氧-D-葡萄糖，再在无水甲醇中经甲醇钠催化进行酯交换反应脱乙酰基后，经纯化得2-去氧-D-葡萄糖；其具体制备操作步骤为：

（1）水合反应：首先向反应器中加入溶剂及3,4,6-三-O-乙酰-D-葡萄烯糖，溶解后在磺酸树酯、甲基磺酸溶液及溴化锂混合催化剂作用下反应，反应结束后，碱中和至中性，过滤，减压蒸去溶剂，残留物用二氯甲烷溶解，水洗，有机相经干燥，减压蒸干，重结晶，得产物3,4，6-三-O-乙酰-2-去氧-D-葡萄糖，备用；

（2）脱乙酰基反应：将水合反应（1）的产物3,4,6-三-O-乙酰-2-去氧-D-葡萄糖溶入无水甲醇，搅拌溶解后，加金属钠，生成甲醇钠，在甲醇钠的催化下，发生酯交换反应，反应结束后酸中和至中性，过滤，滤液减压蒸干得粗品2-去氧-D-葡萄糖，经重结晶、脱色后得2-去氧-D-葡萄糖成品。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是：步骤（1）中溶剂选用乙腈，3,4,6-三-O-乙酰-D-葡萄烯糖与磺酸树酯的质量比为2：1～2：2；与甲基磺酸溶液的质量-体积比为2：1～2：3，其中甲基磺酸溶液中甲基磺酸质量分数为10wt%；与溴化锂的质量比是2：1～2：3。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是：步骤（1）中生成3,4,6-三-O-乙酰-2-去氧-D-葡萄糖的反应温度为室温，反应时间为8～48小时。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是：步骤（1）中碱中和至中性，碱选用三乙胺、氢氧化钠、碳酸氢钠、氢氧化钾，碳酸钾，碳酸氢钾中的一种；重结晶溶剂选用二氯甲烷、三氯乙烷、甲醇、乙醇、丁醇、醋酸乙酯、醋酸丁酯中的一种。

5.根据权利要求5所述的制备方法，其特征是：步骤（1）中碱中和至中性，碱优选三乙胺，重结晶溶剂优选醋酸乙酯。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是：步骤（2）中3,4,6-三-O-乙酰-2-去氧-D-葡萄糖与无水甲醇的质量-体积比为1：8～1：12；与金属钠的质量比为1：0.008～1：0.08。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是：步骤（2）中反应温度为室温，反应时间为8h～24h。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是：步骤（2）中反应温度越高，反应时间越短，在沸腾温度下，仅需1~2小时。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是：步骤（2）中酸中和至中性，酸选用盐酸、硫酸、磺酸树酯中的一种。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征是：步骤（2）中酸选用磺酸树酯。