CN104961787A

CN104961787A - 一种虫草素的合成方法

Info

Publication number: CN104961787A
Application number: CN201410335858.3A
Authority: CN
Inventors: 方航兵; 张景照; 唐旭东
Original assignee: SHENZHEN SONGLE BIOTECHNOLOGY CO Ltd
Current assignee: Shenzhen songzhile Biotechnology Co., Ltd
Priority date: 2014-07-10
Filing date: 2014-07-10
Publication date: 2015-10-07
Anticipated expiration: 2034-07-10
Also published as: CN104961787B

Abstract

本发明公开了一种虫草素的合成方法，该方法以腺苷为起始原料，和2-乙酰氧基异丁酰溴(Mattock’s bromide)在以乙腈和/或乙酸乙酯作为反应溶剂，在进行羟基保护的同时进行溴化反应，得到两种产物，即5’-[2，5，5-三甲基-1，3-二氧环戊烷-4-酮-2-基]-3’-溴-3’-脱氧-2’-O-乙酰基腺苷和5’-[2，5，5-三甲基-1，3-二氧环戊烷-4-酮-2-基]-2’-溴-2’-脱氧-3’-O-乙酰基腺苷，然后去保护基团，得到3’-溴-3’-脱氧-腺苷盐酸盐，再经脱溴反应得到目标物3’-脱氧腺苷即虫草素。本发明的合成方法操作工艺简单，反应步骤短，反应过程无需纯化处理，得到的产物的纯度和各项指标均优于目前市售的虫草素的产品。

Description

一种虫草素的合成方法

技术领域

本发明涉及一种合成方法，具体涉及一种虫草素的合成方法。

背景技术

虫草素(Cordycepin)，即3’-脱氧腺苷(3’-deoxyadenosine，3’-dA)为氮配糖体核酸衍生物，属于嘌呤类生物碱。其分子式为C₁₀H₁₃N₅O₃，相对分子量为251，熔点为230～231℃，溶于水，热乙醇和甲醇，不溶于苯、乙醚和氯仿，最大之外吸收为259nm。虫草素在1951年为德国科学家Cunningham等发现，1964年Kaczka等给出了该化合物的准确结构。从此对该化合物的药理作用，生物活性，提取，生物合成以及化学合成的研究越来越活跃。根据蔡友华等报道虫草素主要有以下几个方面的药理作用：抑制微生物生长(真菌，细菌和病毒)、抗肿瘤、免疫调节、抗炎等几个方面的作用。

文献(Tetrahedron Letters，2004，vol.45，#1p.137-140)中有关虫草素制备方法的报道，该方法存在的问题是工艺步骤长，收率低，而且使用了三乙基硼氢化锂，容易自燃还有一定的毒性。文献(Synlett，2008，#16p.2461-2464)中采用乙酰氧基进行溴代，然后用离子交换树脂处理变成环氧化合物，再用氢化铝锂还原得到虫草素，该法虽然收率较高，但是氢化铝锂的使用存在安全隐患，并且后处理麻烦，成本也很高，不适合工业化生产。综上所述，现有的虫草素制备存在工艺路线长，操作复杂，收率低等缺点，并且用到了有毒有害、价格昂贵的试剂，不利于环保。虫草素的获得目前主要有如下三种途径：1.植物提取：以蛹虫草为材料提取分离纯化。这种方法是最早被采用的，目前仍然被广发采用。这种方法的缺陷就是对资源依赖强，生产费时费力成功昂贵，得到纯度很高(99％以上)的产品更加麻烦，大量规模化生产困难；2.生物发酵：用生物发酵的办法制备并分离纯化技术。这种方法较之植物提取有了很大的优越性，但是也没有根本性的改观，其分离纯化工作量大，得到纯品较难的确定任然无法解决；3.化学合成：结合腺苷作为起始原料的半合成方法与合成3-脱氧核糖然后合成核苷的全合成方法比较起来，前者路线一般来说比较短，同时原料易得，该方法比较适合大规模生产。但是该合成思路的有关文献报道方法都或多或少的存在这样或者那样的缺陷——要么价格昂贵，要么污染严重或者条件苛刻，抑或是最终产品品质很难保障符合药用或者保健品使用要求。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种虫草素的合成方法，该方法操作工艺简单，反应步骤短，反应过程无需纯化处理，得到的产物的纯度和各项指标均优于目前市售的虫草素的产品。

本发明所采用的技术方案是：

一种虫草素的合成方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)5’-[2，5，5-三甲基-1，3-二氧环戊烷-4-酮-2-基]-3’-溴-3’-脱氧-2’-O-乙酰基腺苷(化合物III)和5’-[2，5，5-三甲基-1，3-二氧环戊烷-4-酮-2-基]-2’-溴-2’-脱氧-3’-O-乙酰基腺苷(化合物II)的制备：将腺苷、乙酸乙酯和/或乙腈加入到瓶中并降温到20℃以下，向瓶中滴加2-乙酰氧基异丁酰溴，并保持瓶内反应液温度低于25℃，滴加完毕后在室温下反应16～18小时，然后将反应液倒入水/KHCO₃配置的溶液中，搅拌均匀后分出有机层并洗涤若干次，分出有机相并干燥浓缩，得到白色固体，即5’-[2，5，5-三甲基-1，3-二氧环戊烷-4-酮-2-基]-3’-溴-3’-脱氧-2’-O-乙酰基腺苷(化合物III)和5’-[2，5，5-三甲基-1，3-二氧环戊烷-4-酮-2-基]-2’-溴-2’-脱氧-3’-O-乙酰基腺苷(化合物II)的混合物；

(2)3’-溴-3’-脱氧-腺苷盐酸盐(化合物IV)的制备：将步骤(1)中得到的化合物II和III的混合物固体、乙酸乙酯和水加入到瓶中并降温到10℃以下，然后向瓶中滴加浓盐酸，并保持反应温度低于20℃，滴完后在室温下搅拌反应16～18小时，过滤出固体并洗涤和抽干，最后将固体在40℃～50℃真空干燥24小时，得到白色粉末，即3’-溴-3’-脱氧-腺苷盐酸盐(化合物IV)；

(3)虫草素即3’-脱氧腺苷(化合物I)的制备：将步骤(2)中得到的化合物IV溶解在乙醇和水中，然后加入醋酸钠搅拌1～2小时，过滤掉不溶物得到母液，将母液和Raney-Ni加入到氢化釜中，抽真空氮气置换2～3次，后在1-2atm条件下室温氢化反应36～40小时，过滤掉催化剂并洗涤2～3次，合并母液，减压浓缩到有大量固体析出，加入水使固体完全溶解后加入乙酸乙酯搅拌15～20分钟，分出有机层，然后减压浓缩到有少许固体析出，加入无水乙醇搅拌均匀后，在0℃～5℃温度范围内保温10～12小时，过滤和干燥析出的固体并用乙醇冲洗2～3次，抽干后在40℃～50℃减压干燥24小时，得到白色片状晶体3’-脱氧腺苷(化合物I)，即虫草素；

优选地，步骤(1)中所述的腺苷取自生物体内源物质。

优选地，步骤(1)中所述的水/KHCO₃配置的溶液，水与KHCO₃的比例为ml/g＝4∶1～5∶1。

优选地，步骤(1)中所述的腺苷与2-乙酰氧基异丁酰溴的摩尔比为1∶0.8～1∶4。

优选地，步骤3中所述的溶解化合物IV的乙醇替换为甲醇。

优选地，步骤1所述的有机层的洗涤采用饱和食盐水来洗涤。

优选地，步骤2所述的固体的洗涤过程为：用乙酸乙酯洗涤，抽干后再用无水乙醇洗涤并抽干。

优选地，步骤(3)中所述的过滤掉催化剂后的洗涤过程采用无水乙醇洗涤，所述的冲洗干燥析出的固体的乙醇的浓度为95％。

本发明的有益效果是：

1、本合成方法的原料试剂均为市场可以买到的大宗工业品，反应条件温和且对设备要求低，反应过程绿色环保；

2、反应步骤短，易于放大生产，工艺稳定，产品收率高，反应过程无需纯化处理，最后得到的产物的纯度和各项指标均优于目前市售的虫草素的产品。

具体实施方式

本发明的虫草素合成过程可以简单描述为：该方法以生物体的内源物质腺苷为起始原料和2-乙酰氧基异丁酰溴(Mattock’s bromide)在以乙腈和/或乙酸乙酯作为反应溶剂，在进行羟基保护的同时进行溴化反应。溴化反应后会得到两种产物，即5’-[2，5，5-三甲基-1，3-二氧环戊烷-4-酮-2-基]-3’-溴-3’-脱氧-2’-O-乙酰基腺苷(化合物III)和5’-[2，5，5-三甲基-1，3-二氧环戊烷-4-酮-2-基]-2’-溴-2’-脱氧-3’-O-乙酰基腺苷(化合物II)，然后去保护基团，得到盐酸形式的3’-溴-3’-脱氧-腺苷盐酸盐(化合物IV)，化合物IV脱溴后得到3’-脱氧腺苷(化合物I)即虫草素。合成反应过程如下：

实施例1

1、5’-[2，5，5-三甲基-1，3-二氧环戊烷-4-酮-2-基]-3’-溴-3’-脱氧-2’-O-乙酰基腺苷(化合物III)和5’-[2，5，5-三甲基-1，3-二氧环戊烷-4-酮-2-基]-2’-溴-2’-脱氧-3’-O-乙酰基腺苷(化合物II)的制备

将腺苷(267g，1mol)，乙酸乙酯(2500mL)加入到5L的三口瓶中，然后冰水浴降温到20℃以下，滴加2-乙酰氧基异丁酰(Mattock’s Bromide，580g，420mL，2.8mol)，保持反应液内温度小于25℃，约2小时滴加完毕。滴加完毕后室温反应16小时。然后将反应液倒入水/KHCO₃(2L/500g)配置的溶液中，搅拌均匀后分出有机层，用1L饱和食盐水洗涤3次，分出有机相干燥浓缩，得到白色固体560g，即5’-[2，5，5-三甲基-1，3-二氧环戊烷-4-酮-2-基]-3’-溴-3’-脱氧-2’-O-乙酰基腺苷(化合物III)和5’-[2，5，5-三甲基-1，3-二氧环戊烷-4-酮-2-基]-2’-溴-2’-脱氧-3’-O-乙酰基腺苷(化合物II)的混合体，直接用于下一步反应。HPLC检测产品中化合物II/III＝1/10左右(以上含量均为面积归一法得出的结果，检测波长λ＝259nm)。取少量的产品进行过柱分离出化合物II和化合物III的混合物，然后用石油醚和乙酸乙酯结晶出纯的产品化合物II和III进行核磁检测数据如下：

化合物III：1HNMR(400MHz，DMSO)：δ1.46(s，3H)，1.49(s，3H)，1.72(s，3H)，2.10(S，3H)，3,84～3.96(m，2H)，4,48(q，1H)，4.90(q，1H)，5,92(t，1H)，6,15(d，1H)，7.37(brs，2H)，8.16(s，1H)，8.26(s，1H)。

化合物II：1HNMR(400MHz，DMSO)：δ1.44(s，3H)，1.50(s，3H)，1.73(s，3H)，2.09(S，3H)，3,92～4.01(m，2H)， 4,21(q，1H)，5.14(q，1H)，5,94(t，1H)，6,46(d，1H)，7.37(brs，2H)，8.16(s，1H)，8.28(s，1H)。

2、3’-溴-3’-脱氧-腺苷盐酸盐(化合物IV)的制备

将步骤1中得到的化合物II和III的混合物固体(560g)、乙酸乙酯(2L)水(1L)加入到5L的三口瓶中，冰水浴降温到10℃以下，然后滴加浓盐酸(500mL)，保持反应温度小于20℃，约用去2小时滴加完毕。滴完后体系澄清透明，室温搅拌反应16小时，体系中逐渐有大量白色固体析出。过滤出固体，然后用乙酸乙酯(500mL)洗涤，干燥后，用无水乙醇(200mL)洗涤，干燥，将固体在40℃真空干燥24小时，得到白色粉末200g，即3’-溴-3’-脱氧-腺苷盐酸盐(化合物IV)。固体HPLC分析纯度为99％，[M+H]＝330.27/332.17。(取少量过滤出固体后的液体即母液进行HPLC分析，发现含有化合物IV为55％，含有化合物II水解后对应溴位置异构体约为42％(以上含量均为面积归一法得出的结果，检测波长λ＝259nm)，对母液进行LC-MS分析，两个主要化合物的[M+H]峰均为330.27/332.17。

对产品进行核磁检测数据如下：

1HNMR(600MHz，D₂O)：δ3.98(dd，1H)，4.06(dd，1H)，4,59(dd，1H)，4,63(m，1H)，5,06(t，1H)，6,15(d，1H)，8.16(s，1H)，8.62(s，1H)

13CNMR(600MHz，D₂O)：50.34，62.84，80.96，90.04，118.86，142,54，144.59，147.86，149.93。

3、虫草素(化合物I)的制备

将步骤2中得到的化合物IV(200g)溶解在乙醇(1000mL)和水(200mL)中，然后加入醋酸钠(200g)搅拌1小时，然后过滤掉不溶物，得到的母液加入到2L的氢化釜中，然后加入Raney-Ni(20g)，抽真空氮气置换3次，后在1-2atm条件下室温氢化反应36小时。过滤掉催化剂，用无水乙醇洗涤2次，然后合并母液，减压浓缩到500mL左右有大量固体析出，加入水(300mL)使固体完全溶解后加入乙酸乙酯(3L)搅拌15分钟，分出有机层，然后减压浓缩到500mL左右有少许固体析出，加入无水乙醇500mL搅拌均匀后，在0℃～5℃温度下保温10小时，有大量白色片状晶体析出，过滤干燥固体，用95％乙醇冲洗2次，干燥后，在40℃下减压干燥24小时，得到白色片状晶体100g左右，即3’-脱氧腺苷(化合物I)，即虫草素。HPLC检测(资生堂MG II-C18柱，MeOH/H₂O＝15/85，检测波长λ＝259nm，面积归一法)纯度为99％，[M+Na⁺]＝274.11，熔点为235℃-236℃，比旋光度度[α]＝-40.2(c＝1，H2O)。

1HNMR(400MHz，DMSO)：δ1.91-1.96(m，1H)，2.23-2.30(m，1H)，3.51-3.56(m，1H)，3.68-3.73(m，1H)，4.34-4.39(m，1H)，4.59(t，1H)，5.16(t，1H)，5.67(d，1H)，5.88(d，1H)，7.30(brs，2H)，8.16(s，1H)，8.37(s，1H)

13CNMR(400MHz，DMSO)：δ34.08，62.63，74.58，80.67，90.80，119.09，139.08，148.86，152.42，156.04

Dept135(400MHz，DMSO)：CH/CH374.58，80.67，90.80，139.08，152.42CH2 34.08，62.63。

实施例2

1、化合物II和III的制备

本步骤与实施例1的步骤1相同；

2、化合物IV的制备

本步骤与实施例1的步骤2相同；

3、虫草素(化合物I)的制备

取步骤2得到的化合物IV(40g)溶解在乙醇(200mL)和水(200mL)中，然后加入醋酸钠(40g)搅拌1小时，然后过滤掉不溶物，得到的母液加入到2L的氢化釜中，然后加入5％Pd/C(4g)，抽真空氮气置换3次，后在1-2atm条件下室温氢化反应36小时。过滤掉催化剂，用无水乙醇洗涤2次，合并母液，减压浓缩到100mL左右有大量固体析出，加入水(100mL)使固体完全溶解后加入乙酸乙酯(500L)搅拌15分钟，分出有机层，然后减压浓缩到100mL左右有少许固体析出，加入无水乙醇100mL搅拌均匀后，在0℃～5℃保温10小时，有大量白絮状晶体析出，过滤抽干固体，用95％乙醇冲洗2次，抽干后，在40℃减压干燥24小时，得到白色片状晶体15g左右，即3’-脱氧腺苷(化合物I)，即虫草素。HPLC检测(资生堂MG II-C18柱，MeOH/H₂O＝15/85，检测波长λ＝259nm，面积归一法)纯度为95％。

实施例3

1、化合物II和III的制备

本步骤与实施例1的步骤1相同；

2、化合物IV的制备

本步骤与实施例1的步骤2相同；

3、虫草素(化合物I)的制备

取步骤2得到的化合物IV(40g)溶解在乙醇(200mL)和水(200mL)中，然后加入醋酸钠(40g)搅拌1小时，然后过滤掉不溶物，得到的母液加入到2L的氢化釜中，然后加入10％Pd/C(2g)，抽真空氮气置换3次，后再1-2atm条件下室温氢化反应36小时。过滤掉催化剂，无水乙醇洗涤2次，合并母液，减压浓缩到100mL左右有大量固体析出，加入水(100mL)使固体完全溶解后加入乙酸乙酯(500L)搅拌15分钟，分出有机层，然后减压浓缩到100mL左右无许固体析出，加入无水乙醇100mL搅拌均匀后，在0℃～5℃的温度下保温10小时，有大量浅黄色析出，过滤，抽干固体用95％乙醇冲洗2次，抽干后，40℃减压干燥24小时，产品12g左右，即3’-脱氧腺苷(化合物I)，即虫草素。HPLC检测(资生堂MG II-C18柱，MeOH/H2O＝15/85，检测波长λ＝259nm，面积归一法)纯度为92％。

实施例4

1、化合物II和III的制备

本步骤与实施例1的步骤1相同；

2、化合物IV的制备

本步骤与实施例1的步骤2相同；

3、虫草素(化合物I)的制备

取步骤2中得到的化合物IV(40g)溶解在甲醇(200mL)和水(200mL)中，然后加入醋酸钠(40g)搅拌1小时，然后过滤掉不溶物，得到的母液加入到2L的氢化釜中，然后加入5％Pd/C(4g)，抽真空氮气置换3次，后再1-2atm条件下室温氢化反应36小时。过滤掉催化剂，甲醇洗涤2次，合并母液，减压浓缩到100mL左右有大量固体析出，加入水(100mL)使固体完全溶解后加入乙酸乙酯(500L)搅拌15分钟，分出有机层，然后减压浓缩到100mL左右有少许固体析出，加入无水甲醇100mL搅拌均匀后，在0℃～5℃温度下保温10小时，有大量白色片状晶体析出，过滤，抽干固体用95％乙醇冲洗2次，抽干后，40℃减压干燥24小时，得到白色片状晶体6g左右，即3’-脱氧腺苷(化合物I)，即虫草素。HPLC检测(资生堂MG II-C18柱，MeOH/H₂O＝15/85，检测波长λ＝259nm，面积归一法)纯度为99％。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims

1.一种虫草素的合成方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的虫草素合成方法，其特征在于：步骤(1)中所述的腺苷取自生物体内源物质。

3.根据权利要求1所述的虫草素合成方法，其特征在于：步骤(1)中所述的水/KHCO₃配置的溶液，水与KHCO₃的比例为ml/g＝4∶1～5∶1。

4.根据权利要求1所述的虫草素合成方法，其特征在于：步骤(1)中所述的腺苷与2-乙酰氧基异丁酰溴的摩尔比为1∶0.8～1∶4。

5.根据权利要求1所述的虫草素合成方法，其特征在于：步骤3中所述的溶解化合物IV的乙醇替换为甲醇。

6.根据权利要求1所述的虫草素合成方法，其特征在于：步骤1所述的有机层的洗涤采用饱和食盐水来洗涤。

7.根据权利要求1所述的虫草素合成方法，其特征在于：步骤2所述的固体的洗涤过程为：用乙酸乙酯洗涤，抽干后再用无水乙醇洗涤并抽干。

8.根据权利要求1所述的虫草素合成方法，其特征在于：步骤(3)中所述的过滤掉催化剂后的洗涤过程采用无水乙醇洗涤，所述的冲洗干燥析出的固体的乙醇的浓度为95％。