CN109666057B

CN109666057B - 一种4-位含有羧基的类固醇衍生物合成方法

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Publication number: CN109666057B
Application number: CN201811516944.9A
Authority: CN
Inventors: 李思雨; 邢刚冬; 王玉堂; 李林; 付光宇; 吴学炜
Original assignee: Autobio Diagnostics Co Ltd
Current assignee: Autobio Diagnostics Co Ltd
Priority date: 2018-12-12
Filing date: 2018-12-12
Publication date: 2021-04-02
Anticipated expiration: 2038-12-12
Also published as: CN109666057A

Abstract

本发明公开了一种4‑位含有羧基的类固醇衍生物合成方法，首先将类固醇类激素用有机溶剂溶解后，与过氧单磺酸钾及溴化钠水溶液反应，得到4‑位溴代的类固醇衍生物；将得到的产物在碱性条件及回流条件下与巯基乙酸甲酯进行偶联，反应结束后经过分离，得到4‑位酯基取代的类固醇衍生物；在第二步得到的产物中加入盐酸溶液进行脱羧和酸化反应，反应结束后经过分离得到4‑位含有羧基的类固醇衍生物。本发明的优点在于所用原料均为现有化合物，便宜易得，可直接从市场采购，也可采用现有方法制备；合成周期短、方法简单高效，合成得到的产物纯度高、收率高，构型单一，适合工业化规模生产。

Description

一种4-位含有羧基的类固醇衍生物合成方法

技术领域

本发明涉及类固醇激素衍生物的合成，尤其是涉及一种新型4-位含有羧基的类固醇衍生物合成方法。

背景技术

类固醇激素，又称甾体激素，具有极重要的医药价值。在维持生命、调节性功能，以及对机体发展、免疫调节、皮肤疾病治疗和生育控制方面均有明确的作用。其中醛固酮是肾上腺皮质激素的一种，具有代表性的强电解质代谢作用的盐皮质类固醇激素，其作用是保钠排钾维持电解质平衡与体液容量恒定。醛固酮是由肾上腺皮质球状带生成，并受肾脏分泌的血管紧张肽原酶的调节。类固醇激素作为一类典型的体内分泌干扰物，具有很强的内分泌干扰作用，因此类固醇激素的测定显得尤为重要。

在人体内多种激素的测定中，类固醇类激素的测定一直被认为是一个难题，传统的免疫方法不能准确地测定人体内类固醇激素的含量。通常，抗原或抗体体外检测原理是根据抗原抗体结合形成免疫复合物的性状与活性特点，对标本中的抗原或抗体进行定性、定位或定量的检测。抗原抗体的适配特点会随着抗原或抗体结构的不同而变化。对于抗原来说，游离状态的特异反应的官能团越多越好。当前研究的主要方向是合成出高效的醛固酮衍生物来代替醛固酮作为半抗原，通过标记与抗体进行特异性反应进行检测。

JK Mckenzie和JA Clements在《J Clin Endocrinol Metab》, 1974, 38 (4) :622-627中提到了3-位CMO取代的类固醇激素衍生物的合成方法（合成路线如图1所示）。然而，这些衍生物与抗体特异性结合的官能团会被遮盖一部分，导致与抗体的适配性及特异性结合效率会变得不理想。

日本的Masao Kono在1987年发表的一篇专利文献中提到了在醛固酮4-位及6-位取代的衍生物的合成方法（合成路线如图2所示），优点在于能够将醛固酮的反应位点很好地暴露出来，4-位及6-位可以被标记，裸露的官能团可以高效地与抗体特异性结合；缺点在于合成路线较长，反应时间长，收率低，得到的是4-位及6-位取代的醛固酮衍生物的混合物。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型4-位含有羧基的类固醇衍生物合成方法，该方法可以合成一系列类固醇衍生物。

为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：

本发明所述的4-位含有羧基的类固醇衍生物合成方法包括下述具体步骤：

第一步，将类固醇类激素用有机溶剂溶解后，与过氧单磺酸钾及溴化钠水溶液反应，得到4-位溴代的类固醇衍生物；

第二步，将第一步得到的4-位溴代的类固醇衍生物在碱性条件及回流条件下与巯基乙酸甲酯进行偶联，反应结束后经过分离，得到4-位酯基取代的类固醇衍生物；

第三步，在第二步得到的4-位酯基取代的类固醇衍生物中加入盐酸溶液进行脱羧和酸化反应，反应结束后经过分离得到4-位含有羧基的类固醇衍生物。

第一步所用的有机溶剂为对反应底物具有较好溶解性的溶解，优选采用二甲亚砜，四氢呋喃，甲醇或乙醇，但并不仅限上述几种。

第一步中类固醇类激素与过氧单磺酸钾及溴化钠的摩尔比可为1:1.1~1.5:1.2~1.6，以此提高类固醇激素的转化率；反应时，类固醇激素与过氧单磺酸钾及溴化钠先是形成环氧中间体后再发生开环反应；其中的反应温度为20~30℃，反应时间为2~3h。判断反应终点时，薄层硅胶小板展板极性为PE:EA:MeOH=1:1:0.2。

第二步的反应温度为75~80℃，反应时间为7~9h。

第三步中加入的盐酸溶液浓度为6N；判断反应终点时，薄层硅胶小板展板极性为CH₂Cl₂:MeOH=5:1。

在第三步结束后，还可以增加后处理过程，对所得产物进行纯化：将所得4-位含有羧基的类固醇衍生物加水进行淬灭反应，然后经萃取分液、硅胶拌样、柱层析纯化，浓缩后得到纯度≥95%的4-位羧基的类固醇衍生物。

本发明的优点在于所用原料均为现有化合物，便宜易得，可直接从市场采购，也可采用现有方法制备；合成周期短、方法简单高效，合成得到的产物纯度高、收率高，构型单一，适合工业化规模生产。

附图说明

图1、图2是现有类固醇激素衍生物的合成路线图。

图3为本发明合成路线图。

图4a、图4b、图4c、图4d是本发明合成的4-位含有羧基的类固醇衍生物的四种具体化合物。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明做更加详细的说明，以便于本领域技术人员的理解。如无特殊说明，本发明所用原料均为市售原料，所用方法均为本领域常规方法。

第一步，将类固醇类激素用有机溶剂（可采用二甲亚砜、四氢呋喃、甲醇或乙醇等）溶解后，与过氧单磺酸钾及溴化钠水溶液反应，反应时，类固醇激素与过氧单磺酸钾及溴化钠先是形成环氧中间体后再发生开环反应；其中反应温度为20~30℃，反应时间为2~3h；为提高类固醇激素的转化率，类固醇类激素与过氧单磺酸钾及溴化钠的摩尔比可为1:1.1~1.5:1.2~1.6；

第二步，将第一步得到的产物（4-位溴代的类固醇衍生物）在碳酸钾为碱及回流条件下与巯基乙酸甲酯进行偶联，为提高反应转化率，第一步得到的产物、巯基乙酸甲酯、碳酸钾之间的摩尔比为1:1.1~1.3: 1.5~2.0；反应温度为75~80℃，反应时间为7~9h，反应结束后经过分离，得到4-位酯基取代的类固醇衍生物；

第三步，在第二步得到的产物（4-位酯基取代的类固醇衍生物）中加入浓度为6N的盐酸溶液进行脱羧和酸化反应，反应结束后，将所得产物加水进行淬灭反应，然后经萃取分液、硅胶拌样、柱层析纯化，浓缩掉溶剂后得到纯度≥95%的4-位羧基的类固醇衍生物。

实际反应时，步骤一和步骤三可通过薄层色谱实时监测反应是否完全：第一步反应至终点，，薄层硅胶小板展板极性为PE:EA:MeOH=1:1:0.2；第三步反应至终点，薄层硅胶小板展板极性为CH₂Cl₂:MeOH=5:1。

反应结束，将所得产物加水进行淬灭反应，萃取分液、硅胶拌样、柱层析纯化等均为常规方法，此处不再赘述。

本发明合成方法的路线图如图3所示，其中的R¹为羟基或氢原子（优选为羟基）；R²为氢原子或-CHO（优选为-CHO）；R³为羟基或氢原子（优选为氢原子）；R⁴为-COCH₃、氢原子或-COCH₂OH（优选为-COCH₂OH）。

按本发明方法合成的含4-位羧基的类固醇类激素优选为四种，如图4a（2 -（（（8S，9S，10R，11S，13R，14S，17S）-13-甲酰基-11-羟基-17-（2-羟基乙酰基）-10-甲基-3-氧代 - 2,3,6， 7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17-十四氢-1H-环戊二烯并[a]菲-4-基）硫代）乙酸）、图4b（2 - （（（8S，9S，10R，11S，13S，14S，17R）-11,17二羟基-17-（2-羟基乙酰基）-10,13-二甲基-3-氧代 - 2,3,6， 7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17-十四氢-1H-环戊二烯并[a]菲-4-基）硫代）乙酸）、图4 c（2 - （（（8S，9S，10R，13S，14S，17S）-17-乙酰基-10,13-二甲基-3-氧代 - 2,3,6,7,8,9,10,11,12， 13,14,15,16,17-十四氢-1H-环戊二烯并[a]菲-4-基）硫代）乙酸）、图4d（2 - （（（8R，9S，10R，13S，14S，17S）-17-羟基-10,13-二甲基-3-氧代 - 2,3,6,7,8,9,10,11,12， 13,14,15,16,17-十四氢-1H-环戊二烯并[a]菲-4-基）硫代）乙酸）。

下面通过具体实施例对本发明做更加详细的说明，其中采用的原料均为现有的化合物，可直接购买，也可按现有方法自行制备。

实施例1 合成4-位羧基的醛固酮衍生物

在50mL的Schlenk管中加入醛固酮（11β,21-二羟-3．20-二氧-4-孕烯-18-醛（11→18）乳醛），再加入四氢呋喃10mL，待醛固酮溶解后，按照摩尔比依次加入过氧单磺酸钾（1.2eq.），溴化钠水溶液（1.4eq.）和三乙胺（2.0eq.），室温条件下搅拌反应3小时。点板监测反应完全后，浓缩点有机溶剂，加水淬灭反应，乙酸乙酯萃取分液，硅胶拌样，经过柱层析（洗脱剂为二氯甲烷:乙酸乙酯=3:1）纯化得到4-溴代的醛固酮，收率83%；

将4-溴代的醛固酮加入到50mL的Schlenk管中，加入丙酮10mL，加入巯基乙酸甲酯(1.2eq.)及碳酸钾(1.5eq.)，80℃条件下回流搅拌8小时。点板监测反应完全后，浓缩点有机溶剂，加水淬灭反应，乙酸乙酯萃取分液，硅胶拌样，经过柱层析（洗脱剂为二氯甲烷:乙酸乙酯=3:1）纯化得到4-酯基取代的醛固酮，收率65%；

将酯化的醛固酮衍生物加入到6mol/L的盐酸水溶液中，升温至80℃，控温反应20小时，乙酸乙酯萃取分液，硅胶拌样，经过柱层析（洗脱剂为二氯甲烷:乙酸乙酯=1:1，加入千分之一的醋酸）纯化得到4-位羧基的醛固酮衍生物，收率91%；

制备得到的4-位羧基的醛固酮衍生物的核磁共振（¹H NMR和¹³C NMR）检测数据为：

¹H NMR(400MHz, CDCl₃): 12.72(s, 1H), 9.52(s, 1H), 4.90(s, 1H), 4.62(d,2H), 4.14(s, 1H), 3.90(s, 2H), 3.42(t, 1H), 3.02(m, 2H), 2.50(m, 3H), 1.94(m,6H), 1.62(m,7H), 1.43(s,3H);

¹³C NMR (100MHz，CDCl3): 209.6, 206.4, 195.1, 175.8, 173.5, 128.1,68.8, 68.5, 58.2, 52.6, 50.6, 42.9, 39.1, 35.1, 34.2, 33.8, 31.2, 30.7, 29.7,29.1, 23.5, 19.4, 18.9。

实施例2 合成4-位羧基的皮质醇衍生物

在50mL的Schlenk管中加入皮质醇（氢化可的松），再加入四氢呋喃10mL，待皮质醇溶解后，按照摩尔比依次加入过氧单磺酸钾（1.2eq.），溴化钠水溶液（1.3eq.）和三乙胺（2.0eq.），室温条件下搅拌反应3小时。点板监测反应完全后，浓缩点有机溶剂，加水淬灭反应，乙酸乙酯萃取分液，硅胶拌样，经过柱层析（洗脱剂为二氯甲烷:乙酸乙酯=4:1）纯化得到4-溴代的皮质醇，收率89%；

将4-溴代的皮质醇加入到50mL的Schlenk管中，加入丙酮10mL，加入巯基乙酸甲酯(1.2eq.)及碳酸钾(1.5eq.)，80℃条件下回流搅拌8小时。点板监测反应完全后，浓缩点有机溶剂，加水淬灭反应，乙酸乙酯萃取分液，硅胶拌样，经过柱层析（洗脱剂为二氯甲烷:乙酸乙酯=3:1）纯化得到4-酯基取代的皮质醇，收率72%；

将酯化的皮质醇衍生物加入到6mol/L的盐酸水溶液中，升温至80℃，控温反应20小时，乙酸乙酯萃取分液，硅胶拌样，经过柱层析（洗脱剂为二氯甲烷:乙酸乙酯=1:1，加入千分之一的醋酸）纯化得到4-位羧基的皮质醇衍生物，收率94%；

制备得到的皮质醇衍生物的核磁共振（¹H NMR和¹³C NMR）检测数据为：

¹H NMR (400MHz，CDCl3): 12.74(s, 1H), 4.92(s, 1H), 4.69(d, 2H), 4.62(s, 1H), 4.14(s, 1H), 3.95(s, 2H), 3.44(t, 1H), 2.95(m, 2H), 2.50(m, 2H),1.94(m,6H), 1.62(m,7H), 1.43(s,3H), 0.92(s,3H);

¹³C NMR (100MHz，CDCl3): 211.2, 195.1, 175.8, 173.5, 128.1, 90.9, 68.3,66.1, 58.5, 49.8, 46.6, 39.7, 39.2, 35.1, 34.2, 33.5, 33.3, 31.5, 30.7, 29.7,23.8, 18.9, 16.7。

实施例3 合成4-位羧基的孕酮衍生物

在50mL的Schlenk管中加入孕酮，再加入四氢呋喃10mL，待孕酮溶解后，按照摩尔比依次加入过氧单磺酸钾（1.2eq.），溴化钠水溶液（1.4eq.）和三乙胺（2.0eq.），室温条件下搅拌反应3小时。点板监测反应完全后，浓缩点有机溶剂，加水淬灭反应，乙酸乙酯萃取分液，硅胶拌样，经过柱层析（洗脱剂为二氯甲烷：乙酸乙酯=3：1）纯化得到4-溴代的孕酮，收率79%；

将4-溴代的孕酮加入到50mL的Schlenk管中，加入丙酮10mL，加入巯基乙酸甲酯(1.2eq.)及碳酸钾(1.5eq.)，80℃条件下回流搅拌8小时。点板监测反应完全后，浓缩点有机溶剂，加水淬灭反应，乙酸乙酯萃取分液，硅胶拌样，经过柱层析（洗脱剂为二氯甲烷:乙酸乙酯=3:1）纯化得到4-酯基取代的孕酮，收率71%；

将酯化的孕酮衍生物加入到6mol/L的盐酸水溶液中，升温至80℃，控温反应20小时，乙酸乙酯萃取分液，硅胶拌样，经过柱层析（洗脱剂为二氯甲烷:乙酸乙酯=1:1，加入千分之一的醋酸）纯化得到4-位羧基的孕酮衍生物，收率90%；

制备得到的孕酮衍生物的核磁共振（¹H NMR和¹³C NMR）检测数据为：

¹H NMR (400MHz，CDCl3): 12.77(s, 1H), 3.98(s, 2H), 2.95(m, 2H), 2.47(m, 2H), 1.98(s,3H), 1.94(m,6H), 1.62(m,10H), 1.43(s,3H), 1.12(s,3H);

¹³C NMR (100MHz，CDCl3): 209.5, 195.1, 175.8, 173.5, 128.1, 63.6, 55.7,53.3, 44.1, 39.2, 38.5, 35.4, 34.8, 34.2, 33.1, 31.4, 31.2, 30.7, 24.5, 24.3,20.8, 18.6, 13.3。

Claims

1.一种4-位含有羧基的类固醇衍生物合成方法，其特征在于：包括下述具体步骤：

第一步，将类固醇类激素用有机溶剂溶解后，与过氧单磺酸钾及溴化钠水溶液反应，反应温度为20～30℃，反应时间为2～3h，得到4-位溴代的类固醇衍生物；其中，所述类固醇类激素为醛固酮、皮质醇或孕酮；所述有机溶剂为二甲亚砜，四氢呋喃，甲醇或乙醇；类固醇类激素与过氧单磺酸钾、溴化钠的摩尔比为1:1.1～1.5:1.2~1.6；

第二步，将第一步得到的4-位溴代的类固醇衍生物在碱性条件及回流条件下与巯基乙酸甲酯进行偶联，反应温度为75～80℃，反应时间为7～9h，反应结束后经过分离，得到4-位酯基取代的类固醇衍生物；

第三步，在第二步得到的4-位酯基取代的类固醇衍生物中加入盐酸溶液进行脱羧和酸化反应，所得4-位含有羧基的类固醇衍生物加水进行淬灭反应，然后经萃取分液、硅胶拌样、柱层析纯化，浓缩后得到纯度≥95%的4-位羧基的类固醇衍生物；其中所述4-位羧基的类固醇衍生物为4-位羧基的醛固酮衍生物、4-位羧基的皮质醇衍生物或4-位羧基的孕酮衍生物。

2.根据权利要求1所述的4-位含有羧基的类固醇衍生物合成方法，其特征在于：所述第三步中的盐酸溶液浓度为6N。