CN107286207A - 一种龙胆二糖的合成方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种龙胆二糖的合成方法，以D‑葡萄糖为起始原料，分别合成beta‑1,2,3,4‑四乙酰基葡萄糖和葡萄糖乙硫苷，经过偶联反应再脱保护基生成龙胆二糖。本发明工艺过程可控性更强，避免了产品异构化，单步反应收率高，适合规模化生产；提高了终产物的分离效率。本发明用化学方法进行龙胆二糖的大量生产，克服了生物法复杂的提纯过程，缩短了生产周期、降低了成本、提高了产品纯度。

Description

一种龙胆二糖的合成方法

技术领域

本发明涉及一种龙胆二糖的合成方法，属于糖化学合成领域。

背景技术

龙胆二糖(CAS号：554-91-6)是一种功能性低聚糖，具有柔和的提神苦味，用于糖果、饮料、冷饮中可使其甜味更纯，它是低热、低甜物质，难以被人体消化酶所分解。龙胆二糖可以促进双歧杆菌益生菌和乳酸菌的增殖生长，从而起到改善结肠状况的作用，在食品和医药领域有重要用途。

目前龙胆二糖的产业化制备方法是通过从天然原料如苦杏仁中提取转化，或者通过β-葡萄糖苷酶的生物转化法获得。但是这些方法获得的龙胆二糖需要复杂的提纯，需要膜分离或者离子交换层析等方法来达到高纯度，生产周期长、成本高、产品纯度有限。在文献资料中也有化学合成的方法，比如用葡糖糖三氯乙酰亚氨酸酯供体与葡萄糖6-羟基受体偶联的方法得到二糖然后醇解获得龙胆二糖(Gentiobiosylation ofβ-resorcylic acidesters and lactones:first synthesis and characterization of zearalenone-14-β,D-gentiobioside,Synlett.2013,24,1830-1834.)，但是这种方法收率较低，关键步骤偶联反应收率仅43％：

以溴代葡糖糖供体合成二糖的方法也有报道(Preparation ofα-andβ-gentiobioseoctaacetates,J.Am.Chem.Soc.1938,60,2559-2561.)，但是需要大量的氧化银做试剂，成本太高，偶联反应收率也只有74％：

目前的化学法合成龙胆二糖还未见产业化，而鉴于其在食品和医药领域的重要用途，研究龙胆二糖工业化合成路线具有重要意义。

发明内容

针对目前龙胆二糖合成或者天然分离过程中的成本高、纯度低和周期长等问题，本发明提供了一种高效率的龙胆二糖的合成方法，收率高、成本低，产品纯度高，适于工业化生产。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

一种龙胆二糖的合成方法，包括以下步骤：

(1)葡萄糖与三苯基氯甲烷在吡啶中加热反应生成化合物1，体系不分离直接用于下一步合成；

(2)往步骤(1)体系中滴加乙酸酐，滴加完毕加入催化剂室温反应至完全，分离纯化得化合物2；

(3)取化合物2与氢溴酸在醋酸中低温下反应至完全；分离纯化得beta-1,2,3,4-四乙酰基葡萄糖(化合物3)；

(4)葡萄糖与醋酸酐在醋酸钠存在下加热反应至完全，中和酸性体系后分离纯化得beta-五乙酰基葡萄糖(化合物4)；

(5)化合物4与乙硫醇溶于溶剂在三氟化硼乙醚存在下，室温反应至完全，用饱和碳酸氢钠溶液淬灭，体系分离纯化得葡萄糖乙硫苷(化合物5)；

(6)化合物3与化合物5溶于溶剂在活化剂的作用下在低温下发生偶联反应，分离纯化后获得化合物6；

(7)化合物6与甲醇在甲醇钠存在下于溶剂中低温反应至完全，分离得到龙胆二糖(化合物7)。

步骤(1)中，葡萄糖的浓度为0.92mol/L；葡萄糖和三苯基氯甲烷的摩尔比为1:1.2；加热温度为50℃。

步骤(2)中，乙酸酐与步骤(1)中葡萄糖的摩尔比为7.7:1；催化剂为4-二甲氨基吡啶(DMAP)；

化合物2分离纯化步骤为：体系倒入冰水中粗产物结晶析出，抽滤，固体溶于热乙醇中自然降温结晶析出，抽滤得固体化合物2；所述乙醇温度为78℃。

步骤(3)中，化合物2与氢溴酸的摩尔比为1:3；化合物2的浓度为0.50-0.60mol/L；氢溴酸的浓度为1.0mol/L；所述低温为-10-20℃；

化合物3分离纯化步骤为：反应体系倒入冰水中结晶析出粗产品，体系用二氯甲烷萃取，旋蒸有机相得油状物，加乙酸乙酯溶解后加石油醚低温下结晶析出，抽滤，得固体化合物3；所述低温为0-5℃。

步骤(4)中，葡萄糖、醋酸酐和醋酸钠的摩尔比为1:9:0.13；反应温度为90℃；中和试剂为饱和碳酸氢钠溶液；中和反应的温度为0-4℃；

所述化合物4的分离纯化步骤为：把饱和碳酸氢钠溶液淬灭的体系用二氯甲烷萃取2次，合并有机相后用饱和氯化钠水洗，然后过硫酸钠干燥，有机相减压浓缩后的剩余物在乙醇中重结晶，过滤得固体化合物4；所述乙醇温度为78℃。

步骤(5)中，化合物4、乙硫醇和三氟化硼乙醚的摩尔比为1:1.2:2.5；化合物4的浓度为200g/L；所用溶剂为二氯甲烷；三氟化硼乙醚加入时温度为0-4℃；反应过程温度为0-5℃，淬灭试剂为饱和碳酸氢钠溶液；

所述化合物5的分离纯化步骤为：淬灭后体系分液，水相用二氯甲烷萃取2次，合并有机相，无水硫酸钠干燥，旋转蒸发，油状物加乙酸乙酯溶解后加石油醚结晶析出，抽滤，得固体化合物5；

步骤(6)中，化合物3与化合物5的摩尔比为1:1.1；化合物3的浓度为0.5mol/L；所述溶剂为二氯甲烷；所述低温为-20-10℃；反应过程惰性气体保护；所述活化剂为摩尔比为0.1:1的三氟甲磺酸和N-碘代丁二酰亚胺(NIS)；

作为优化，步骤(6)在分离纯化前用碱中和三氟甲磺酸，所述碱为三乙胺；

所述化合物6的分离纯化步骤为：体系先过硅藻土过滤，滤饼用二氯甲烷淋洗3次，合并有机相先水洗，再用饱和氯化钠溶液洗，用无水硫酸钠干燥后减压浓缩，浓缩后混合物加乙酸乙酯溶解后加石油醚结晶析出，抽滤，得到固体化合物6。

步骤(7)中，所用溶剂为甲醇与丙酮1:3(v/v)的混合体系；所述低温为0-4℃。

合成路线如下：

本发明具有以下优点：

本发明以D-葡萄糖为起始原料，选择低温下脱保护基，工艺过程可控性更强，避免了产品葡萄糖6-羟基受体的异构化，单步反应收率高；用易于结晶的固体乙硫苷葡萄糖作为偶联反应的供体，比传统的葡糖糖三氯乙酰亚氨酸酯供体和溴代葡糖糖供体性质更稳定，易于运输和长期保存，更适合规模化生产；本发明优化了偶联反应条件，单步收率达到90％，大大优于以往偶联反应的收率；在最后脱保护中，本发明选择了混合溶剂在低温下脱保护，在反应过程中产物可以持续从体系中析晶出来，大大提高了分离效率。本发明用化学方法进行龙胆二糖的大量生产，克服了生物法复杂的提纯过程，缩短了生产周期、降低了成本、提高了产品纯度。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明不受下述实施例的限制。

实施例龙胆二糖的合成

(1)室温下向干燥的四口烧瓶里加入葡萄糖500g，吡啶3L，加入三苯基氯甲烷928.4g，加料完毕后给体系升温至50℃加热搅拌6h，然后给体系降温至室温，化合物1在体系中不分离直接投步骤(2)，反应式如下：

(2)往步骤(1)反应体系滴加乙酸酐1.7kg，滴加完毕后加入DMAP 17g，加料完毕后体系室温搅拌过夜，点板，反应完全，将体系倒入冰水3.5L中，大量白色固体析出，抽滤，抽滤后白色固体用乙醇3L加热到45℃溶解，然后给体系缓慢降温至室温析晶，抽滤，得1.1kg白色固体化合物2，总产率为68％，反应式如下：

(3)室温下向干燥的四口瓶中加入1kg化合物2，然后加入醋酸溶液3L，在-20℃下滴加33％的氢溴酸的醋酸溶液240mL，滴加完毕后保持-20℃继续搅拌2h，点板反应完全后，将体系倒入7L的冰水混合物中，有大量微黄色的黏性固体物析出，用3L DCM萃取，DCM相旋蒸得黄色油状物，加入乙酸乙酯1L，室温搅拌得黄色澄清体系，滴加石油醚2.5L，然后给体系降温至0-5℃析晶，抽滤，得436g白色固体化合物3，产率74％，反应式如下：

(4)室温下向干燥四口烧瓶中加入葡萄糖500g，醋酸酐2.6L和无水醋酸钠225g，然后在搅拌下把混合物加热至90℃，4h后TLC检测反应完全。体系降温至0℃，用饱和碳酸氢钠溶液淬灭体系直至没有气泡产生。体系用5L二氯甲烷萃取2次，合并后有机相用水和饱和食盐水洗，然后用无水硫酸钠干燥。有机相减压浓缩，剩余物用热乙醇重结晶，过滤得到1.04kg白色固体化合物4，产率96％，反应式如下：

(5)室温下向干燥的四口烧瓶中加入1.0kg化合物4和240mL乙硫醇，溶于5L无水二氯甲烷，搅拌下把体系降温至0℃，然后缓慢滴加三氟化硼乙醚420mL，滴加完毕后体系升温至室温，搅拌12h后TLC检测反应完全。把体系降温至0-5℃，用饱和碳酸氢钠溶液淬灭体系，直至没有气泡产生。体系分液后水相用二氯甲烷3L萃取2次，有机相合并后用无水硫酸钠干燥。有机相减压浓缩，油状物用乙酸乙酯和石油醚析晶得850g白色固体化合物5，收率85％，反应式如下：

(6)室温下向干燥的四口烧瓶中加入392g葡萄糖硫苷、348g beta-1,2,3,4-四乙酰基葡萄糖、700g经预先活化的5A分子筛，体系加入2L无水二氯甲烷，混合体系在氮气保护下室温搅拌2h，然后降温至-20℃；在低温下加入247g NIS固体，搅拌10min后缓慢滴加8.6mL三氟甲磺酸。体系在低温下搅拌1h然后缓慢升温至零上10℃，在该温度下加入30mL三乙胺淬灭体系。体系经过硅藻土过滤，滤饼用1L二氯甲烷淋洗，合并后的有机相用水和饱和食盐水洗，体系用无水硫酸钠干燥后减压浓缩，浓缩后混合物用乙酸乙酯和石油醚析晶，得到610g白色固体产物6，偶联反应收率90％，反应式如下：

(7)室温下向干燥的四口烧瓶中加入601g化合物6，加入甲醇与丙酮的混合溶剂(甲醇:丙酮＝1:3)500mL，给体系降温至0℃，加入0.4g甲醇钠，体系在0℃下反应3h，有大量的白色固体产品生成，抽滤，得到292g白色固体龙胆二糖(化合物7)，产率95％，高效液相色谱测定纯度为98.1％，反应式如下：

Claims (9)

1.一种龙胆二糖的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)葡萄糖与三苯基氯甲烷在吡啶中加热反应生成化合物1，反应式为：

(2)往步骤(1)体系中滴加乙酸酐，滴加完毕加入催化剂室温反应至完全，分离纯化得化合物2，反应式为：

(3)取化合物2与氢溴酸在醋酸中低温下反应至完全；分离纯化得化合物3，反应式为：

(4)葡萄糖与醋酸酐在醋酸钠存在下加热反应至完全，中和酸性体系后分离纯化得化合物4，反应式为：

(5)化合物4与乙硫醇溶于溶剂在三氟化硼乙醚存在下，室温反应至完全，用饱和碳酸氢钠溶液淬灭，体系分离纯化得化合物5，反应式为：

(6)化合物3与化合物5溶于溶剂在活化剂的作用下在低温下发生偶联反应，分离纯化后获得化合物6，反应式为：

(7)化合物6与甲醇在甲醇钠存在下于溶剂中低温反应至完全，分离得到化合物7，即龙胆二糖，反应式为：

2.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，步骤(1)中，葡萄糖的浓度为0.92mol/L；葡萄糖和三苯基氯甲烷的摩尔比为1:1.2；加热温度为50℃。

3.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，步骤(2)中，乙酸酐与步骤(1)中葡萄糖的摩尔比为7.7:1；催化剂为4-二甲氨基吡啶；

化合物2分离纯化步骤为：体系倒入冰水中粗产品结晶析出，抽滤，固体溶于78℃乙醇中自然降温结晶析出，抽滤。

4.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，步骤(3)中，化合物2与氢溴酸的摩尔比为1:3；化合物2的浓度为0.50-0.60mol/L；氢溴酸的浓度为1.0mol/L；所述低温为-10-20℃；

化合物3分离纯化步骤为：反应体系倒入冰水中结晶析出粗产品，体系用二氯甲烷萃取，旋蒸有机相得油状物，加乙酸乙酯溶解后加石油醚0-5℃下结晶析出，抽滤。

5.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，步骤(4)中，葡萄糖、醋酸酐和醋酸钠的摩尔比为1:9:0.13；反应温度为90℃；中和试剂为饱和碳酸氢钠溶液；中和反应的温度为0-4℃；

所述化合物4的分离纯化步骤为：把饱和碳酸氢钠溶液淬灭的体系用二氯甲烷萃取2次，合并有机相后用饱和氯化钠水洗，然后过硫酸钠干燥，有机相减压浓缩后的剩余物在78℃乙醇中重结晶，过滤。

6.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，步骤(5)中，化合物4、乙硫醇和三氟化硼乙醚的摩尔比为1:1.2:2.5；化合物4的浓度为200g/L；所用溶剂为二氯甲烷；三氟化硼乙醚加入时温度为0-4℃；反应过程温度为0-5℃，淬灭试剂为饱和碳酸氢钠溶液；

所述化合物5的分离纯化步骤为：淬灭后体系分液，水相用二氯甲烷萃取2次，合并有机相，无水硫酸钠干燥，旋转蒸发，油状物加乙酸乙酯溶解后加石油醚结晶析出，抽滤。

7.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，步骤(6)中，化合物3与化合物5的摩尔比为1:1.1；化合物3的浓度为0.5mol/L；所述溶剂为二氯甲烷；所述低温为-20-10℃；反应过程惰性气体保护；所述活化剂为摩尔比为0.1:1的三氟甲磺酸和N-碘代丁二酰亚胺；

所述化合物6的分离纯化步骤为：以硅藻土过滤，滤饼用二氯甲烷淋洗3次，合并有机相，先水洗，再用饱和氯化钠溶液洗，用无水硫酸钠干燥后减压浓缩，浓缩后混合物加乙酸乙酯溶解后加石油醚结晶析出，抽滤。

8.根据权利要求1或7任一所述的合成方法，其特征在于，步骤(6)中，在分离纯化前用三乙胺中和三氟甲磺酸。

9.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，步骤(7)中，所用溶剂为甲醇与丙酮1:3(v/v)的混合体系；所述低温为0-4℃。