CN106632214B - 一种大麻酚类化合物的合成方法 - Google Patents

一种大麻酚类化合物的合成方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种大麻酚类化合物的合成方法，其步骤是以3，5‑二羟基戊苯为起始原料，经酚羟基苄基保护，2‑吡啶磺酰基保护，醋酸钯为催化剂、氧气为氧化剂、两个芳基碳氢键直接偶联一步合成6H‑苯并[c]色烯类化合物，再经氧化，脱保护，甲基化，高收率的合成大麻酚。本发明方法实现了通过C‑H键活化直接氧化芳基偶联作为合成大麻酚的关键步骤，高效，简洁的合成大麻酚。其与传统方法相比操作简单，反应收率更高，环境友好，原子利用率高。

Description

一种大麻酚类化合物的合成方法
技术领域
本发明涉及一种大麻酚类化合物的合成方法，属于有机合成技术领域。
背景技术
大麻素是大麻中的主要活性成分，大麻具有极为广泛的天然药理作用。大麻素的作用机制是通过与免疫细胞表面抑制性G蛋白偶联受体CB1和CB2结合，调节免疫细胞的功能和细胞因子的产生。此前已有大量的研究结果表明大麻中的系列化合物有很好的药理和生理活性。大麻酚是一种麻醉药，分子式 C21H26O2。它存在于大麻叶中,有平喘、镇痛、抗痉挛、安神等活性。大麻酚及其类似物是一类有很好药理活性的化合物，而且很多都已经进入临床试验，未来将在更加广阔的舞台上发挥更大的抗击疾病的作用。目前存在的主要问题是从植物中提取分离的步骤冗长，效率低下，因此寻求用有机合成的方式取代天然提取将成为一种趋势。目前已有的大麻酚的合成路径多存在产率较低，需要剧烈的反应条件，所需试剂价格高等缺点，因此，寻找简易高效的合成大麻酚及其类似物的方法，具有非常重要的意义。
近年来，利用碳氢键活化策略的芳基偶联反应取得了很大发展，这类方法是直接通过切断两个芳香环的 C-H 键而偶联，因此，这种方法用于制备芳基偶联化合物不仅合成步骤非常简洁，而且节能环保，具有很好的经济效益和应用价值。
发明内容
本发明的目的在于提供一种简洁，高效，反应效率更高、环境友好、符合绿色化学要求的大麻酚类化合物的合成方法。
本发明实现过程如下：
一种大麻酚类化合物的合成方法，包括以下步骤：
（1）以结构式1所示的3，5-二羟基戊苯为起始原料，经酚羟基苄基保护得到化合物2，
（2）化合物2经2-吡啶磺酰基保护得到化合物3，
（3）以醋酸钯为催化剂，氧气为氧化剂，六氟异丙醇为溶剂，化合物3一步合成得到化合物4，
（4）化合物4经氧化得到化合物5，
（5）化合物5脱保护得到化合物6，
（6）化合物6甲基化合成大麻酚类化合物，
其中，R1 选自H、C1～C5 的烷基、苯基、氟、氯、溴、羟基、甲氧基、三氟甲基、三氟甲氧基或硝基，R2选自H、C1～C10的烷基、氟、氯、溴、羟基、甲氧基、乙酰基或C1～C4的酯基。
上述大麻酚类化合物的合成方法中，R1优选为甲基，R2优选为正戊基。
本发明的优点：（1）本发明实现了通过 C-H 键活化直接氧化偶联，此方法与传统方法相比操作简单，底物适应范围更广，反应效率更高，环境友好，产率高，原子利用率高。（2）本发明应用于大麻酚类化合物高效的合成。
具体实施方式
实施例1 大麻酚的合成路线如下：
化合物2 合成
在 50mL单颈烧瓶中依次加入 3，5-二羟基戊苯(1.80g，10 mmol)，4-甲基苄溴(1.85g，10 mmol)，K2CO3 (1.38g, 10 mmol)，丙酮30ml，将反应混合物在室温下搅拌均匀。在50℃下反应14h，TLC板检测反应，直到原料反应完全。减压浓缩，柱色谱分离 , 石油醚 /乙酸乙酯为 10:1做洗脱剂，得产物 2 （2.28g，80%）
IR (KBr): 3032, 2917, 2411, 1462, 1387, 1127, 1055, 932, 776 cm-1 ;1HNMR (400 MHz, CDCl3) δ 7.32 – 7.30 (m, 2H), 7.20 – 7.18 (m, 2H), 6.41 (s,1H), 6.30 – 6.27 (m, 2H), 4.96 (s, 2H), 4.84 (s, 1H), 2.68 – 2.44 (m, 2H),2.36 (s, 3H), 1.72 – 1.48 (m, 2H), 1.29 – 1.25 (m, 4H), 0.88 (t, J = 6.6 Hz,3H). 13C NMR (100 MHz, CDCl3) 13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ 160.0, 156.4, 145.8,137.8, 133.9, 129.3, 127.7, 108.1, 107.7, 99.5, 69.9, 36.0, 31.5, 30.8, 22.6,21.2, 14.0. HRMS (ESI):calcd for C19H24NaO2 + [M + Na]+ 307.1669, found:307.1670。
化合物3的合成
在 50mL单颈烧瓶中依次加入 2 (2.00g，7 mmol)，Et3N (2ml, 14 mmol)，二氯甲烷20ml，2-吡啶磺酰氯 (1.26g，7 mmol)，将反应混合物在室温下搅拌均匀。在室温下反应12h，TLC板检测反应，直到原料反应完全。减压浓缩，柱色谱分离 , 石油醚 / 乙酸乙酯为6:1做洗脱剂，得产物 3（2.52g，85%）
IR (KBr):2924 2856 1738 1618 1456 1379 1296 1194 1117 1051 987 862796 733 594cm-1 ;1H NMR (400 MHz, CDCl3)δ 8.80 – 8.79 (m, 1H),7.94 – 7.92 (m,1H), 7.91 – 7.86 (m, 1H), 7.58–7.55 (m, 1H), 7.27 – 7.25 (m, 2H), 7.19 (s,1H), 7.17 (s, 1H), 6.67 (s, 1H), 6.57 (t, J = 2.2 Hz, 1H),6.49 (s, 1H), 4.90(s, 2H), 2.54 – 2.43 (m, 2H), 2.36 (s, 3H), 1.51 – 1.44 (m, 2H), 1.33 – 1.25(m, 2H), 1.22– 1.16 (m, 2H), 0.86 (t, J = 7.1 Hz, 3H).13C NMR (100 MHz, CDCl3)δ 159.4, 153.6, 150.5, 150.2, 145.7, 138.0, 138.0, 133.3, 129.3, 127.9,127.7, 124.4, 114.6, 114.3, 106.0, 70.2, 35.7, 31.2, 30.6, 22.5, 21.2,14.0.HRMS (ESI):calcd for C24H27NNaO4S+[M + Na]+448.1553 , found:448.1558。
化合物4的合成
在 25mL 单颈烧瓶中加入 Pd(OAc)2 (22.4 mg，10 mmol %)，封口抽真空，用氧气球置换瓶中的空气，使烧瓶中充满氧气。 然后，在氧气氛围下向烧瓶中依次通过注射器加入 HFIP(10.0 mL)，并将反应混合物在室温下搅拌均匀。 向搅拌均匀的烧瓶中加入3 （448 mg，1 mmol），在 55℃下反应 24h， TLC 板检测反应，直到原料反应完全。 然减压浓缩，柱色谱分离，石油醚/乙酸乙酯为4:1 做洗脱剂，得偶联产物 4（ 356 mg，80%）。
IR (KBr):3429, 2922, 1741, 1616, 1431, 1354, 1298, 1188, 1051, 968,785, 563 cm-1;1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 8.48 (d, J = 4.5 Hz, 1H), 7.82 (d, J =7.9 Hz, 1H),7.73 (s, 1H), 7.68 (td, J = 7.8, 1.6 Hz, 1H),7.33 – 7.30 (m, 1H),6.95 (d, J = 7.6 Hz, 1H), 6.89 (d, J = 7.6 Hz, 1H), 6.84 (d, J = 1.2 Hz, 1H),6.77 (d, J = 1.1 Hz, 1H), 4.79 (s, 2H),2.56 (t,J =8.0 Hz, 2H),2.28 (s, 3H),1.65 – 1.51 (m, 2H),1.39 – 1.28 (m, 4H), 0.90 (t, J = 6.8 Hz, 3H).13C NMR (100MHz, CDCl3) δ 156.4, 153.6, 149.8, 146.4, 144.7, 137.7, 137.3, 128.8, 128.0,127.6, 127.0, 126.9, 124.1, 123.8, 117.8, 116.2, 115.1, 68.7, 35.5, 31.3,30.3, 22.4, 21.5, 14.0. HRMS (ESI):calcd for C24H25NNaO4S+[M + Na]+446.1397 ,found: 446.1378。
化合物5的合成
将4 (160 mg, 0.4 mmol) 和 PCC (697 mg, 3.2 mmol) 以及硅藻土 (697 mg).加入25ml 的反应瓶中，再加入10 ml 二氯甲烷，搅拌下加热回流24h ，TLC 检测，反应完毕，冷却室温，过滤，收集滤液，浓缩，柱层析，得化合物 5，产率 (166.6 mg)95%，mp: 132-133 ℃。
IR (KBr): 3431, 2927, 1732, 1608, 1387, 1192, 1084, 772, 588 cm-1 ; 1HNMR (400 MHz, CDCl3) δ 8.65 (d, J = 4.1 Hz, 1H), 8.46 (s, 1H), 8.21 (d, J =8.1 Hz, 1H), 8.00 (d, J = 7.8 Hz, 1H), 7.92-7.88 (m, 1H), 7.60 – 7.46 (m,1H), 7.40 – 7.26 (m, 1H), 7.10 (d, J = 2.7 Hz, 2H), 2.75 – 2.56 (m, 2H), 2.45(s, 3H), 1.71 – 1.53 (m, 2H), 1.41 – 1.22 (m, 4H), 0.90 (t, J = 6.9 Hz, 3H).13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ 160.6, 153.6, 152.0, 150.4, 146.5, 145.8, 145.5,138.1, 132.2, 130.1, 129.8, 128.2, 126.7, 124.0, 119.6, 118.4, 116.3, 109.9,35.2, 31.1, 30.0, 22.3, 22.2, 13.9. HRMS (ESI):calcd for C24H23NNaO5S+[M + Na]+460.1189 , found:460.1168。
化合物6的合成
在反应瓶中加入化合物 5 (90 mg, 0.2 mmol)，加入 THF 10ml，饱和氯化铵水溶液 10ml，加入锌粉，(650 mg, 10 mmol)，在30 ℃ 反应24 h，TLC 检测，反应完毕，过滤，收集滤液，浓缩，乙酸乙酯萃取，水洗，饱和食盐水洗，干燥，浓缩的化合物 6，mp:187-188 ℃，产率(62 mg) 99%。
IR (KBr): 3022, 2927, 2401, 1732, 1462, 1377, 1217, 1045, 922, 766cm-1 ;1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 8.89 (s, 1H), 8.32 (d, J = 8.1 Hz, 1H), 7.33(dd, J = 14.9, 7.5 Hz, 2H), 6.74 (dd, J = 16.4, 1.3 Hz, 2H), 2.60 – 2.54 (m,2H), 2.53 (s, 3H), 1.71 – 1.51 (m, 2H), 1.38 – 1.24 (m, 5H), 0.86 (t, J = 6.8Hz, 3H). 13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ 162.8, 154.8, 152.5, 146.1, 145.6, 135.1,130.0, 128.7, 127.5, 117.6, 112.5, 109.3, 104.9, 35.5, 31.4, 30.4, 22.6,22.5, 14.0. HRMS (ESI):calcd for C19H20NaO3 +[M + Na]+ 319.1305, found:319.1296。
大麻素（cannabinol）的合成
氮气保护下，在一个反应瓶中加入化合物 (6 63 mg, 0.19 mmol) 的干燥乙醚(10 mL)，在﹣10℃，加入 甲基锂 (1.6 M solution in diethyl ether, 1.2 mL, 1.9mmol)，在此温度下反应 3h，随后冷却到0℃，加入饱和氯化铵水溶液 (3 mL)，乙酸乙酯萃取，浓缩，加入二氯甲烷 (10 mL)以及 三氟乙酸 TFA (0.1ml)，在室温反应 12 h，TLC检测，反应完毕，加入冰水，减压整除二氯甲烷，乙酸乙酯萃取，干燥，浓缩，柱层析(石油醚:乙酸乙酯=20:1)得化合物大麻素，产率: 52 mg (85%)。
1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 8.16 (s, 1H), 7.14 (d, J = 7.8 Hz, 1H), 7.07(d, J = 7.2 Hz, 1H), 6.43 (d, J = 1.3 Hz, 1H), 6.29 (d, J = 1.3 Hz, 1H), 5.24(s, 1H), 2.50 (t, J = 7.9 Hz, 2H), 2.39 (s, 3H), 1.64-1.58 (m, 8H), 1.33-1.31(m, 4H), 0.89 (t, J = 6.9 Hz, 3H).13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ 154.6, 153.0,144.6, 136.9 (2C), 127.6, 127.5, 126.4, 122.6, 110.8, 109.9, 108.7, 35.6,31.5, 30.5, 27.1, 22.6, 21.6, 14.1.HRMS (ESI):calcd for C21H27O2 +[M + H]+311.2006 , found:311.2006。
以下仅仅针对大麻酚类化合物合成的关键步骤---化合物3一步合成得到化合物4进行单独实验研究，其余步骤均为常规步骤。
实施例2
在10mL单颈烧瓶中加入三氟乙酸钯或醋酸钯(10 mmol %)，橡皮塞封口抽真空，用氧气球置换瓶中的空气，使瓶中充满氧气。然后，在氧气氛围下向烧瓶中依次通过注射器加入六氟异丙醇(10.0 mL),并将反应混合物在室温下搅拌均匀。向搅拌均匀的烧瓶中加入Ia（1 mmol），在室温下反应 24h ( 反应时间和温度由不同的底物决定 )，TLC板检测反应，直到原料反应完全。柱色谱分离得偶联产物IIa（产率75%），白色固体；熔点: 151-152℃。 IIa
IR (KBr):2922, 1728, 1620, 1464, 1379, 1196, 1049, 773, 592cm-1 ;1HNMR (400 MHz, CDCl3) δ 8.54 – 8.53 (m, 1H),8.01 (d, J = 7.9 Hz, 1H),7.93 (d,J = 1.8 Hz, 1H),7.82 (td, J = 7.8, 1.7 Hz, 1H), 7.39 – 7.35 (m, 1H),7.23 (dd,J = 8.0, 1.9 Hz, 1H), 6.89 (d, J = 8.0 Hz, 1H), 6.73 (d, J = 2.6 Hz, 1H),6.53 (d, J = 2.6 Hz, 1H), 4.82 (s, 2H), 3.82 (s, 3H).13C NMR (100 MHz, CDCl3)δ 160.6, 157.5, 153.7, 149.9, 147.4, 138.0, 129.7, 129.6, 129.3, 128.4,127.9, 125.7,124.0,122.2, 109.4, 105.2, 102.1, 68.5,55.7.HRMS (ESI): calcdfor C19H14BrNNaO5S+ [M + Na]+ 469.9668, found: 469.9670。
对比实例：与实施例2类似，不同的是采用10mL甲苯为溶剂代替六氟异丙醇，产率为5%。
实施例 3
在10mL单颈烧瓶中加入三氟乙酸钯或醋酸钯(10 mmol %)，橡皮塞封口抽真空，用氧气球置换瓶中的空气，使瓶中充满氧气。然后，在氧气氛围下向烧瓶中依次通过注射器加入六氟异丙醇(10.0 mL),并将反应混合物在室温下搅拌均匀。向搅拌均匀的烧瓶中加入Ib（1 mmol），在室温下反应 24h ( 反应时间和温度由不同的底物决定 )，TLC板检测反应，直到原料反应完全。柱色谱分离得偶联产物IIb（产率80%）。白色固体；熔点: 205-206 ℃。
IR (KBr): 3435, 2960, 1687, 1603, 1379, 1257, 1174, 1111, 1022, 806,590 cm-1 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 8.43 – 8.28 (m, 1H), 8.01 (d, J = 7.2 Hz,1H), 7.72 (d, J = 7.9 Hz, 1H), 7.66 – 7.58 (m, 2H), 7.27 – 7.21 (m, 2H), 7.20(dd, J = 7.4, 1.3 Hz, 1H), 7.02 – 6.99 (m, 2H),4.83 (s, 2H), 2.70 (s, 3H). 13CNMR (100 MHz, CDCl3) δ 197.6, 159.2, 152.7, 149.8, 144.8, 137.4, 131.6,130.4, 130.1, 128.6, 128.3, 127.9, 127.2, 126.8, 124.4, 124.4, 119.0, 116.6,69.0, 30.3. HRMS (ESI): calcd for C20H15NNaO5S+ [M + Na]+ 404.0563, found:404.0553。
对比实例：与实施例3类似，不同的是采用10mL甲苯为溶剂代替六氟异丙醇，产率为6%。
实施例 4
在10mL单颈烧瓶中加入三氟乙酸钯或醋酸钯(10 mmol %)，橡皮塞封口抽真空，用氧气球置换瓶中的空气，使瓶中充满氧气。然后，在氧气氛围下向烧瓶中依次通过注射器加入六氟异丙醇(10.0 mL),并将反应混合物在室温下搅拌均匀。向搅拌均匀的烧瓶中加入Ic（1 mmol），在室温下反应 24h ( 反应时间和温度由不同的底物决定 )，TLC板检测反应，直到原料反应完全。柱色谱分离得偶联产物IIc（产率78%）。
IR (KBr): 3411, 2924, 2256, 2129, 1610, 1458, 1379, 1184, 1028, 773,592 cm-1. 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 8.53 (d, J = 4.6 Hz, 1H), 7.84 (d, J = 7.9Hz, 1H), 7.75 – 7.71 (m, 1H),7.63 (d, J = 2.4 Hz, 1H), 7.39 – 7.35 (m, 1H),7.17 (t, J = 8.2 Hz, 1H), 6.99 – 6.95 (m, 1H), 6.76 (dd, J = 8.3, 2.5 Hz,1H), 4.81 (s, 2H), 3.86 (s,1H). 13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ 159.4, 156.8,153.5, 150.0, 146.8, 137.5, 129.1, 127.7, 125.3, 124.3, 124.0, 117.9, 117.4,116.6, 114.7, 111.2, 68.5, 55.4. HRMS (ESI): calcd for C19H15NNaO5S+ [M + Na]+392.0563, found:392.0568。
对比实例：与实施例4类似，不同的是采用10mL甲苯为溶剂代替六氟异丙醇，产率为3%。
实施例 5
在10mL单颈烧瓶中加入三氟乙酸钯或醋酸钯(10 mmol %)，橡皮塞封口抽真空，用氧气球置换瓶中的空气，使瓶中充满氧气。然后，在氧气氛围下向烧瓶中依次通过注射器加入六氟异丙醇(10.0 mL),并将反应混合物在室温下搅拌均匀。向搅拌均匀的烧瓶中加入Id（1 mmol），在室温下反应 24h ( 反应时间和温度由不同的底物决定 )，TLC板检测反应，直到原料反应完全。柱色谱分离得偶联产物IId（产率78%）。白色固体; 熔：161 – 162 ℃。
IR (KBr): 3195, 2920, 1603, 1460, 1375, 1267, 1192, 1111, 953, 818,592cm-1 . 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 8.47 – 8.46 (m, 1H), 7.84 – 7.82 (m, 1H),7.71 – 7.65 (m, 2H), 7.32 – 7.29 (m, 1H), 6.96 – 6.94 (m, 1H), 6.90 – 6.88(m, 2H), 6.77 (s, 1H), 4.77 (s, 2H), 2.33 (s, 3H), 2.28 (s, 3H). 13C NMR (100MHz, CDCl3) δ 156.5, 153.6, 149.7, 146.5, 139.8, 137.7, 137.3, 128.8, 128.0,127.6, 126.9, 124.1, 123.8, 118.6, 117.1, 114.9, 68.7, 21.5, 21.4. HRMS(ESI): calcd for C20H17NNaO4S+ [M + Na]+ 390.0770, found: 390.0771。
对比实例：与实施例5类似，不同的是采用10mL甲苯为溶剂代替六氟异丙醇，产率为3%。

Claims (2)

1.一种大麻酚类化合物的合成方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）以结构式1所示的化合物为起始原料，经酚羟基苄基保护得到化合物2，
（2）化合物2经2-吡啶磺酰基保护得到化合物3，
（3）以醋酸钯为催化剂，氧气为氧化剂，六氟异丙醇为溶剂，化合物3一步合成得到化合物4，
（4）化合物4经氧化得到化合物5，
（5）化合物5脱保护得到化合物6，
（6）化合物6甲基化合成大麻酚类化合物，
其中，R1 选自H、C1～C5 的烷基、苯基、氟、氯、溴、羟基、甲氧基、三氟甲基、三氟甲氧基或硝基，R2选自H、C1～C10的烷基、氟、氯、溴、羟基、甲氧基、乙酰基或C1～C4的酯基。
2.根据权利要求 1 所述大麻酚类化合物的合成方法，其特征在于：R1为甲基，R2为正戊基。
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