CN106478755A

CN106478755A - 一种使用木糖高效合成虫草素的方法

Info

Publication number: CN106478755A
Application number: CN201510527699.1A
Authority: CN
Inventors: 吴松
Original assignee: Suzhou Bai Futai Biological Technology Co Ltd
Current assignee: Suzhou Bai Futai Biological Technology Co Ltd
Priority date: 2015-08-25
Filing date: 2015-08-25
Publication date: 2017-03-08

Abstract

本发明公开了一种使用木糖高效合成虫草素的方法，具体地，本发明公开了一种无过度态金属催化下制备虫草素的方法，该方法合成的虫草素有很高的纯度，因此极具应用价值。

Description

一种使用木糖高效合成虫草素的方法

技术领域

本发明涉及生物制药领域，具体地，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,Tetrahedron Letters,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。现有的虫草素人工合成方法具有难以工业放大，收率低,有毒的化学残留高等缺点。

因此，如果能够利用相对廉价的木糖生产虫草素，无疑是一种有广泛前景的应用。另外，本领域中也需要克服或改进虫草素合成的金属化学残留的缺点。

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无金属残留的方法脱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-木糖和无金属化学残留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 Transactions1: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过度钛金属，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过度钛金属催化下进行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。

应理解，在本发明范围内中，本发明的上述各技术特征和在下文(如实施例)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。

附图说明

图1显示了制备虫草素的路径。

具体实施方式

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,过柱纯化,得到浅黄色油状物10.2克,纯度大于98％,收率60％.

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％。

在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims

1.一种无过度态金属催化下制备虫草素的方法。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，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.如权利要求2所述的方法，其特征在于，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.如权利要求3所述的方法，其特征在于，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.如权利要求3或4所述的方法，其特征在于，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.如权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，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.如权利要求6所述的方法，其特征在于，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.如权利要求1-4任一项所述的方法，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.如权利要求8所述的方法，其特征在于，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。