CN106560473B

CN106560473B - 一种改进的Bardoxolone内酯衍生物合成工艺

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Publication number: CN106560473B
Application number: CN201610985762.0A
Authority: CN
Inventors: 牟伊
Original assignee: Taizhou University
Current assignee: Taizhou University
Priority date: 2016-11-09
Filing date: 2016-11-09
Publication date: 2018-01-12
Anticipated expiration: 2036-11-09
Also published as: CN106560473A

Abstract

本发明公开了一种改进的Bardoxolone内酯衍生物合成工艺，以齐墩果酸为起始原料，按照如下步骤制备而成：步骤a，齐墩果酸内酯化得到化学式Ⅱ所示的化合物，引入内酯环；步骤b，化学式Ⅱ所示的化合物氧化得到化学式Ⅲ所示的化合物，引入α,β‑不饱和酮基团；步骤c，化学式Ⅲ所示的化合物碘化得到化学式Ⅳ所示的化合物；步骤d，化学式Ⅳ所示的化合物腈基化得到化学式Ⅰ所示的Bardoxolone内酯衍生物。本发明合成工艺步骤少，有效地降低了人力成本；原料利用率高，终产物中不会引入过多中间体杂质和残留溶剂，适合用于工业化生产，得率高、纯度高、易于质量控制。

Description

一种改进的Bardoxolone内酯衍生物合成工艺

技术领域

本发明属于药物合成领域，涉及Bardoxolone内酯衍生物的合成，具体涉及一种改进的Bardoxolone内酯衍生物合成工艺。

背景技术

α,β-不饱和酮是许多活性天然产物和化学合成小分子中的药效团，可以作为迈克尔受体与体内多种生物大分子亲核性基团(如半胱氨酸残基的巯基)发生加成反应，通过共价结合，调节细胞内众多信号通路，发挥极其广泛的生物学活性及疾病治疗作用。

在天然产物五环三萜结构中引入α,β-不饱和酮基团，其抗炎和抗肿瘤活性可显著提高。Honda等人对齐墩果酸(OA)的结构进行改造，合成并获得了抗炎(纳摩尔级)、抗肿瘤(微摩尔级)活性极强的齐墩果烷类化合物2-氰基-3,12-二氧代齐墩果烷-1,9(11)-二烯-28-羧酸(CDDO，通用名：Bardoxolone)，其抑制γ-干扰素诱导小鼠巨噬细胞生成一氧化氮(NO)的活性比OA强几十万倍，具有显著的抗炎活性。其后，该小组对CDDO的28位羧基进行结构修饰，发现其甲酯(CDDO-Me，通用名：Bardoxolone Methyl)、羧酰咪唑(CDDO-Im)和二腈基(Di-CDDO)等抑制NO生成的活性比CDDO更强，其中CDDO-Me在治疗肺动脉高压正在美国开展三期临床。发明人所在课题组通过DDQ介导的齐墩果酸分子内C-O脱氢偶联反应，设计合成了具有全新化学结构的Bardoxolone内酯衍生物2-氰基-3,12-双氧代齐墩果烷-1,9(11)-双烯-13β,28-内酯【DingY,Huang Z J,Yin J,et al.DDQ-promoteddehydrogenation from natural rigid polycyclic acids or flexible alkyl acidsto generate lactones by a radical ion mechanism[J].Chemical Communications,2011,47(33):9495-9497】，发现其抗炎活性与Bardoxolone Methyl相当【P Xiang,T Chen,Y Mou,et al.NZ suppresses TLR4/NF-κB signalings and NLRP3inflammasomeactivation in LPS-induced RAW264.7macrophages[J].Inflammation Research,2015,64(10):1-10】，结构式如下：

但是该Bardoxolone内酯衍生物的现有合成路线较长(11步，参考文献同上)，合成、纯化工作量大，不利于后期生物活性评价的开展，也不适合于工业化生产。

上述Bardoxolone内酯衍生物的现有合成路线如下所示：

上述路线中，试剂和反应条件为：(a)BnCl,K₂CO₃,DMF,50℃,4h；(b)Ac₂O,Pyridine,0℃→RT,4h；(c)30％H₂O₂,HCO₂H,CH₂Cl₂,RT,24h；(d)Br₂,HBr,AcOH,50℃→RT,24h；(e)KOH,MeOH,reflux,45min；f)Jones reagent,acetone,0℃→RT,20min；(g)HCO₂Et,NaOMe,anhydrous CH₂Cl₂,0℃→RT,12h；(h)NH₂OH·HCl,EtOH,reflux,1h；(i)H₂,Pd/C,THF,atmospheric pressure,RT,1h；(j)NaOMe,Et₂O,MeOH,0℃→RT,1h；(k)DDQ,anhydrousbenzene,reflux,20min。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改进的Bardoxolone内酯衍生物合成工艺，以克服背景技术所述合成路线的不足，提高制备效率，降低合成成本和环境压力。

上述目的是通过如下技术方案实现的：

一种化学式Ⅰ所示Bardoxolone内酯衍生物的合成工艺，以齐墩果酸为起始原料，按照如下步骤制备而成：

步骤a，齐墩果酸内酯化得到化学式Ⅱ所示的化合物，引入内酯环；

步骤b，化学式Ⅱ所示的化合物氧化得到化学式Ⅲ所示的化合物，引入α,β-不饱和酮基团；

步骤c，化学式Ⅲ所示的化合物碘化得到化学式Ⅳ所示的化合物；

步骤d，化学式Ⅳ所示的化合物腈基化得到化学式Ⅰ所示的Bardoxolone内酯衍生物；

反应式如下，

优选地，步骤a为：将齐墩果酸与mCPBA溶解在无水二氯甲烷中，常温搅拌反应；反应液用二氯甲烷稀释，有机层用饱和碳酸氢钠溶液、饱和食盐水洗涤，无水硫酸钠干燥，过滤，滤液浓缩，经硅胶柱层析得化学式Ⅱ所示物质。

优选地，齐墩果酸与mCPBA的物质的量之比为1:(1.5-2.5)。

优选地，步骤b为：将化学式Ⅱ所示物质和2-碘酰基苯甲酸溶解在无水DMSO中，100-110℃搅拌反应，冷却，加水终止反应，用乙酸乙酯萃取，有机层用饱和碳酸氢钠溶液、饱和食盐水各洗涤，无水硫酸钠干燥，过滤，滤液浓缩，经硅胶柱层析得化学式Ⅲ所示物质。

优选地，化学式Ⅱ所示物质和2-碘酰基苯甲酸的物质的量之比为1:(4.5-5.5)。

优选地，步骤c为：将化学式Ⅲ所示物质和碘、吡啶溶解在THF中，热回流搅拌反应，反应液减压蒸馏除去溶剂，残余物溶解于乙酸乙酯中，洗涤有机层，无水硫酸钠干燥，过滤，滤液浓缩，经硅胶柱层析得化学式Ⅳ所示物质。

优选地，化学式Ⅲ所示物质和碘、吡啶的物质的量之比为1:(2.5-3.5):(3.5-4.5)。

优选地，洗涤有机层方法为：分别用10％碳酸氢钠溶液、5％HCl溶液和饱和食盐水洗涤。

优选地，步骤d为：将化学式Ⅳ所示物质和CuCN溶解在DMF中，130-150℃热回流搅拌反应，冷却后用FeCl₃水溶液淬灭反应，过滤，水洗固体，硅胶柱层析制得化学式Ⅰ所示Bardoxolone内酯衍生物。

优选地，化学式Ⅳ所示物质和CuCN的物质的量之比为1:(1.5-2.5)；FeCl₃水溶液的质量浓度为5-15％。

与现有合成路线相比，本发明合成路线具有如下优点：

(1)在步骤a首先引入内酯环，此举既直接引入的内酯官能团，又可省去原有路线28-COOH的保护与脱保护反应，有效缩短了反应路线；

(2)原路线28-COOH采用的苄酯保护，脱去保护基采用的条件是钯炭(Pd/C)催化氢化脱苄基，需要要使用贵金属催化剂，成本较高；本发明路线通过改进，省去了该步反应，降低了Bardoxolone内酯衍生物的合成成本；

(3)本发明应用m-CPBA作为氧化剂，使该反应可以在室温条件下进行，反应条件温和，结果重复性强；此外，使用该试剂可以在引入内酯结构的同时可引入12-OH，实现了双官能团化反应，使产物可和3-OH同时被IBX氧化；

(4)本发明采用更高效的氧化剂IBX代替现有路线所用的琼斯试剂，避免了琼斯试剂里面所含重金属镉可能造成的水污染；同时由于在前一步通过m-CPBA构建内酯环，引入了12-OH，可通过IBX实现A、C环的一步氧化羟基到α,β-不饱和酮；现有路线构建C环α,β-不饱和酮，依次采用了H₂O₂氧化，Br₂/HBr取代-消除两步反应，构建A环羰基采用了含有重金属镉的琼斯试剂，本发明采用IBX一步生成了A、C环α,β-不饱和酮，进一步缩短反应路线；

(5)本发明通过官能团引入方法和次序的改变，采用IBX同时氧化A环3-OH和C环12-OH，避免原路线3-OH的乙酰化保护(乙酸酐/吡啶)与脱保护反应(KOH/CH₃OH)，有效缩减反应路线，提高了整条路线的原子经济性，降低了已有方法的环境压力；

(6)本发明合成工艺步骤少，有效地降低了人力成本；原料利用率高，终产物中不会引入过多中间体杂质和残留溶剂，适合用于工业化生产，得率高、纯度高、易于质量控制。

下表直观地比较了本发明合成工艺与现有工艺的部分指标：

附图说明

图1为现有技术合成路线图；

图2为本发明合成路线图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图具体介绍本发明的技术方案。实施例中未详细描述的操作均为本领域技术人员知道的常规操作，未作特定要求的试剂均为普通市售试剂。

现有技术合成路线图和本发明合成路线图分别见图1和图2。

实施例1：化学式Ⅱ所示化合物的制备和结构确证

将OA(500mg,1.1mmol)和mCPBA(377mg,2.2mmol)溶解在50mL无水CH₂Cl₂中，室温下搅拌5小时。反应液用200ml CH₂Cl₂稀释，有机层用饱和碳酸氢钠溶液、饱和食盐水各洗涤3次，无水硫酸钠干燥，过滤，滤液浓缩，经硅胶柱层析得白色固体(440mg,85％)。¹H-NMR(300MHz,CDCl₃,303K,TMS),δ(ppm):3.883(s,1H,C₁₂-H),3.20-3.24(m,1H,C₃-H),2.14(d,1H,C₁₈-H),1.305,1.256,1.197,0.987,0.902,0.882,0.779(s,each3H)；¹³C-NMR(75MHz,CDCl_3,303K,TMS),δ(ppm):179.977(C₂₈),90.642(C₁₃),78.859(C₃),76.323(C₁₂),55.194,51.107,49.731,44.710,44.568,42.053,41.936,39.391,38.896,36.951,34.142,33.965,33.270,31.563,30.629,29.685,28.769,27.991,27.474,27.218,23.122,21.200,18.620,17.790,16.944,15.416；ESI-MS(m/z):471.3[M+H]⁺；HRMS(m/z):[M+H]⁺calculatedC₃₀H₄₇O₄471.3474,found471.3486,PPM error 2.5。经鉴定为3β,12-双羟基齐墩果烷-13β,28-内酯，如图2化学式Ⅱ所示。

实施例2：化学式Ⅲ所示化合物的制备和结构确证

将化学式Ⅱ所示化合物(450mg,1mmol)和IBX(1.4g,5mmol)溶解在15ml无水DMSO中，升温至温105℃，搅拌6小时。冷却至室温，用100ml水终止反应，分别用100ml乙酸乙酯萃取3次。合并有机层，有机层用饱和碳酸氢钠溶液、饱和食盐水各洗涤，无水硫酸钠干燥，过滤，滤液浓缩，粗品经硅胶柱层析制得白色固体(364mg,81％)。¹H-NMR(300MHz,CDCl₃,303K,TMS):,δ7.31,7.28,7.26(t,1H,C₁-H),6.23(s,1H,C₁₁-H),5.95,5.92(d,1H,C₂-H),2.97,2.93(d,1H,C₁₈-H),1.51,1.48,1.19,1.12,1.01,0.95(s,each 3H),0.95(s,6H)；¹³C-NMR(75MHz,CDCl₃,303K,TMS),δ(ppm):202.61(C₃),191.15(C₁₂),177.85(C₉),176.39(C₂₈),153.86(C₁),125.84(C₂),122.18(C₁₁),87.18(C₁₃),47.99,45.84,44.25,43.55,42.99,41.68,41.39,36.12,33.51,32.63,31.11,30.16,27.55,26.63,25.33,23.26,22.35,21.06,19.66,17.18,13.69(s,each3H)；ESI-MS(m/z):503.3[M+K]⁺；HRMS(m/z):[M+K]⁺calculated for C₃₀H₄₀O₄K 503.2564,found 503.2576,PPM error 2.4。经鉴定为3,12-双氧代齐墩果烷-1,9(11)-双烯-13β,28-内酯，如图2化学式Ⅲ所示。

实施例3：化学式Ⅳ所示化合物的制备和结构确证

将化学式Ⅲ所示化合物(1.0g,2.2mmol)、碘单质(1.7g,6.7mmol)和吡啶(0.7g,8.6mmol)溶解在30ml THF中，回流搅拌24小时。反应液减压蒸馏除去溶剂，黑色残余物溶解于50ml乙酸乙酯中，有机层分别用10％碳酸氢钠溶液、5％HCl溶液和饱和食盐水洗涤，无水硫酸钠干燥，过滤，滤液浓缩得琥珀色粗品，经二氯甲烷/石油醚＝1:1硅胶柱层析制得白色固体(0.97g,76％)。¹H-NMR(300MHz,CDCl3,303K,TMS):δ8.09(s,1H,C1-H),6.23(s,1H,C11-H),2.99,2.95(d,1H,C18-H),1.51,1.50,1.24,1.19,1.04(s,each 3H),0.97(s,6H)；13C-NMR(75MHz,CDCl3,303K,TMS):δ195.98(C3),190.99(C12),177.76(C9),174.85(C28),162.25(C1),122.50(C11),101.85(C2),87.09(C13),47.91,46.03,45.87,44.72,43.57,42.98,41.46,36.13,33.50,32.63,32.39,31.11,29.18,27.80,27.49,26.62,25.34,23.27,22.39,21.64,19.64,17.34；ESI-MS(m/z):613.1[M+Na]+；HRMS(m/z):calculatedfor C₃₀H₃₉IO₄Na 613.1791,found 613.1802,PPM error 1.8。经鉴定为2-碘代-3,12-双氧代齐墩果烷-1,9(11)-双烯-13β,28-内酯，如化学式Ⅳ所示。

实施例4：化学式I所示化合物的制备和结构确证

将化学式IV所示化合物(0.36g,0.61mmol)和CuCN(0.11g,1.22mmol)溶解在20mlDMF中，140℃回流搅拌2小时。停止搅拌，冷却至室温，用50ml 10％FeCl3水溶液淬灭CuCN。过滤，水洗，粗品经石油醚/乙酸乙酯＝10:1(v/v)硅胶柱层析得白色粉末状固体(0.22g,74％)。¹HNMR(300M Hz,CDCl3,303K,TMS):δ8.01(s,1H),5.9(s,1H),3.03(m,1H),1.57,1.26,1.61,1.09,1.06,1.00,0.94(s,each 3H)ppm；¹³C NMR(75M Hz,CDCl3,25℃,TMS):δ196.3,191.2,178.2,173.6,165.4,123.1,115.0,114.3,87.5,47.9,46.4,45.1,44.1,43.5,42.9,42.0,36.6,34.0,33.1,32.7,31.6,30.7,27.6,27.3,27.1,25.8,23.8,22.8,21.5,20.1,17.5ppm；ESI-MS m/z:490[M+H]⁺；HRMS(EI+)calc.for[C₃₁H₄₀NO₄]⁺490.2957,found 490.2961。经鉴定为2-氰基-3,12-双氧代齐墩果烷-1,9(11)-双烯-13β,28-内酯，如化学式I所示，即为目标Bardoxolone内酯衍生物。

上述实施例作用仅在于说明本发明实质性内容，并不以此限定本发明保护范围。对本发明技术方案的简单修改或者等同替换均不脱离本发明技术方案的实质和保护范围。

Claims

1.一种化学式Ⅰ所示的Bardoxolone内酯衍生物的合成工艺，其特征在于，以齐墩果酸为起始原料，按照如下步骤制备而成：

反应式如下，

其中，步骤a反应条件为：将齐墩果酸与mCPBA溶解在无水二氯甲烷中，常温搅拌反应；反应液用二氯甲烷稀释，有机层用饱和碳酸氢钠溶液、饱和食盐水洗涤，无水硫酸钠干燥，过滤，滤液浓缩，经硅胶柱层析得化学式Ⅱ所示物质；

步骤b反应条件为：将化学式Ⅱ所示物质和2-碘酰基苯甲酸溶解在无水DMSO中，100-110℃搅拌反应，冷却，加水终止反应，用乙酸乙酯萃取，有机层用饱和碳酸氢钠溶液、饱和食盐水各洗涤，无水硫酸钠干燥，过滤，滤液浓缩，经硅胶柱层析得化学式Ⅲ所示物质；

步骤c反应条件为：将化学式Ⅲ所示物质和碘、吡啶溶解在THF中，热回流搅拌反应，反应液减压蒸馏除去溶剂，残余物溶解于乙酸乙酯中，洗涤有机层，无水硫酸钠干燥，过滤，滤液浓缩，经硅胶柱层析得化学式Ⅳ所示物质；

步骤d反应条件为：将化学式Ⅳ所示物质和CuCN溶解在DMF中，130-150℃热回流搅拌反应，冷却后用FeCl₃水溶液淬灭反应，过滤，水洗固体，硅胶柱层析制得化学式Ⅰ所示Bardoxolone内酯衍生物。

2.根据权利要求1所述的合成工艺，其特征在于：步骤a中所述齐墩果酸与mCPBA的物质的量之比为1:(1.5-2.5)。

3.根据权利要求1所述的合成工艺，其特征在于：步骤b中化学式Ⅱ所示物质和2-碘酰基苯甲酸的物质的量之比为1:(4.5-5.5)。

4.根据权利要求1所述的合成工艺，其特征在于：步骤c中化学式Ⅲ所示物质和碘、吡啶的物质的量之比为1:(2.5-3.5):(3.5-4.5)。

5.根据权利要求1所述的合成工艺，其特征在于，步骤c中洗涤有机层的方法为：分别用10％碳酸氢钠溶液、5％HCl溶液和饱和食盐水洗涤。

6.根据权利要求1所述的合成工艺，其特征在于：步骤d中化学式Ⅳ所示物质和CuCN的物质的量之比为1:(1.5-2.5)；FeCl₃水溶液的质量浓度为5-15％。