CN1241565A

CN1241565A - 紫杉醇半合成工艺

Info

Publication number: CN1241565A
Application number: CN 99106861
Authority: CN
Inventors: 张宏杰
Original assignee: Kunming Institute of Botany of CAS
Current assignee: Kunming Institute of Botany of CAS
Priority date: 1999-05-24
Filing date: 1999-05-24
Publication date: 2000-01-19

Abstract

本发明针对现有技术的缺点,寻找和分离到一种在红豆杉植物中含量高于已有紫杉醇前体的化合物7－(1β－Xylosyl)－10－deacetyltaxol,通过本发明的半合成工艺将该化合物转换为有高度利用价值和广泛应用前景的10－DeacetylbaccatinⅢ,使得红豆杉资源的利用得以更好地发挥。提高了紫杉醇资源的利用率。

Description

紫杉醇半合成工艺

紫杉醇(Paclitaxel)是一新奇的二萜化合物，它是1971年由美国人从短叶红豆杉(T.brevifolia)植物中分离得到的高抗癌活性物质。由于紫杉醇独特的抗癌机制以及高的抗癌活性，它被认为是天然药物领域中最重要的和最令人兴奋的抗癌活性物质。美国国立肿瘤研究院对紫杉醇进行的二期临床试验显示其在治疗乳腺癌、肺癌特别是卵巢癌病人方面有显著疗效；此后美国经十几年的努力终于1992年12月底将紫杉醇推出作为治疗晚期卵巢癌病人的药物，并于1994年4月追加其为治疗晚期乳腺癌的药物。虽然紫杉醇已在美国被批准成药，但是由于红豆杉资源的缺乏，且红豆杉植物中紫杉醇含量低，导致了紫杉醇的供应不足。为了解决这一困难，国际上在不同领域展开了寻找新的紫杉醇资源的研究，例如有机化学家利用合成、半合成等方法合成了紫杉醇以及其它一些抗癌活性与紫杉醇类似的化合物；生物学家也通过组织培养的方法得到了紫杉醇。但是，以上这些方法都还没有大规模提供紫杉醇的可能；所以继续寻找新的紫杉醇资源及通过半合成方法合成紫杉醇或其新的高抗癌活性类似物仍然十分迫切。同时，目前现有技术对红豆杉成分的利用仅限于紫杉醇、Bccatin III、10-Deacetylbaccatin III等少数几个化合物(见J.N.Denis，A.E.Greene，D.Guenard，F.Gueritte-Voegelein，L.Mangataland P.Potier.J.Am.Chem.Soc.，110，5917(1998))。而红豆杉中其它大量的紫杉烷类化合物却被浪费了或被遗忘了。本发明征对现有技术的缺点，寻找和分离到一种在红豆杉植物中含量高于已有紫杉醇前体的化合物，通过本发明的半合成工艺将该化合物转换为有高度利用价值和广泛应用前景的10-Deacetylbaccatin III，使得红豆杉资源的利用得以更好地发挥。提高了紫杉醇资源的利用率。

本发明的目的是提供一种以在红豆杉植物中含量较高的化合物7-(1β-Xylosyl)-10-deacetyltaxol为前体的紫杉醇半合成工艺。该工艺具有原料新、可充分利用红豆杉资源的优点。

为了达到本发明的目的，本发明提供了如下技术方案：

紫杉醇半合成工艺，将红豆杉植物树皮用95％乙醇在60℃温度下浸泡提取三次，合并提取液蒸去乙醇并加入少量水，经石油醚分配后，再用氯仿分配，氯仿萃取液蒸干得到的浸膏用硅胶拌匀上硅胶柱，用氯仿∶丙酮梯度洗脱，得化合物7-(1β-Xylosyl)-10-deacetyltaxol的白色沉淀；将上述化合物溶于甲醇，加入1N的HCl溶液和催化剂LX-97615，40℃下搅拌6小时，反应液中加入1N的NaOH溶液以中和过量的HCl，反应物用二氯甲烷萃取三次，合并萃取液后用Na₂SO₄无水干燥24小时，回收二氯甲烷溶剂，所得反应产物上硅胶柱，收集氯仿∶丙酮(8∶2)洗脱部分，回收溶剂至干得化合物10-deacetyltaxol；然后将所得化合物溶于甲醇，加入0.6M的NaHCO₃水溶液，室温下搅拌后，加入1N的HCl中和反应液，反应物用二氯甲烷萃取三次，合并萃取液后用无水Na₂SO₄干燥24小时，回收二氯甲烷溶剂，所得反应产物上硅胶柱层，收集氯仿∶丙酮(7∶3)洗脱部分，回收溶剂至干得化合物10-Deacetylbaccatin III；最后用常规合成方法得紫杉醇。

为了更好地叙述本发明，以下用化合物1、化合物2、化合物3、化合物4和化合物6分别代表Paclitaxel(紫杉醇)、10-deacetyltaxol、7-(1β-Xylosyl)-10-deacetyltaxol、10-Deacetylbaccatin III和N-Benzoyl-(2R，3S)-3-phenylisoserine methyl ester，它们的结构式如下：化合物1：紫杉醇(Paclitaxel)化合物2：10-Deacetyltaxol

化合物3：7-(1β-Xylosyl)-10-deacetyltaxol

化合物4：10-Deacetylbaccatin III

N-Benzoyl-(2R，3S)-3-phenylisoserinemethyl ester(化合物6)

为了更好地理解本发明，下面结合附图用实施例来进一步说明本发明的实质性内容和有益效果，但本发明的技术方案并不局限于此。

图1为化合物3合成化合物4的工艺流程图；

图2为化合物2的EIMS谱图；

图3为化合物2的FABMS谱图；

图4为化合物2的¹H NMR谱图；

图5为化合物2的¹³C NMR和DEPT谱图；

图6为化合物4的¹H NMR谱图；

图7为化合物4的¹³C NMR谱图；

图8为化合物4的DEPT谱图；

图9为化合物6的EIMS谱图；

图10为化合物6的¹H NMR谱图；

图11为化合物6的¹³C NMR谱图。

实施例1：

1、化合物3(7-(1β-Xylosyl)-10-deacetyltaxol)的分离提取：取红豆杉(Taxus yunnanensis)树皮10公斤，用95％乙醇在60℃温度下浸泡提取三次，每次24小时，合并提取液蒸去乙醇并加入少量水，经石油醚分配后，再用氯仿分配，氯仿萃取液蒸干得到的100克浸膏用170克硅胶拌匀上柱胶柱，用氯仿∶丙酮梯度洗脱，用薄层层析法追踪所需的化合物3，氯仿∶丙酮(7∶3)洗脱得化合物3的白色沉淀，经甲醇生结晶得到1.12克纯度大于95％的化合物3。

2、由化合物3转化为化合物2(10-deacetyltaxol)：取94.3毫克化合物3溶于50毫升甲醇，加入1N的HCl溶液10毫升和20毫克催化剂LX-97615，40℃下搅拌6小时，反应液中加入9.5毫升1N的NaOH溶液以中和过量的HCl，反应物用200毫升二氯甲烷萃取三次，合并萃取液后用Na₂SO₄无水干燥24小时，回收二氯甲烷溶剂，所得反应产物上硅胶柱，收集氯仿∶丙酮(8∶2)洗脱部分，回收溶剂至干得65.3毫克化合物2。

3、化合物2转化为化合物4(10-Deacetylbaccatin III)：取40.55毫克化合物2溶于10毫升甲醇，加入0.6M的NaHCO₃水溶液2.5毫升，室温下搅拌10分钟后，加入0.5毫升1N的HCl中和反应液，反应物用50毫升二氯甲烷萃取三次，合并萃取液后用无水Na₂SO₄干燥24小时，回收二氯甲烷溶剂，后得反应产物上硅胶柱层，收集氯仿∶丙酮(7∶3)洗脱部分，回收溶剂至干，丙酮重结晶得20.5毫克化合物化合物4。

4、用常规合成方法从化合物4得化合物1(Paclitaxel)。

从实验结果可以得出本发明的优益效果是：红豆杉植物中含量仅有十万分之五左右，而化合物3的含量可高出一个数量级，本发明以化合物3为合成前体，通过化学方法将它转换成化合物4，使这个在红豆杉植物中含量较高的化合物转变为可应用的化合物，从而达到充分利用红豆杉资源的目的。同时在化学合成中，由于化合物3比紫杉醇的C-7位多一个木糖基和C-10位少一个乙酰基，由化合物3去木糖基即可合成到化合物2，进一步酯解可得到化合物4，化合物4是目前现有技术中用于合成紫杉醇的主要前体化合物，已有成熟方法。本发明工艺的关键步骤在于化合物3去C-7木糖，因化合物3在中等酸性条件和室温下是稳定的，而在加热的酸性条件下，反应产物极其复杂，因此该反应必须在温和条件下进行。本发明解决了这一难题。7-(1β-Xylosyl)-10-deacetyltaxol(化合物3)的反应化合物3在催化剂存在下经酸水解一步得到10-Deacetyltaxol(化合物2)，收率81％。10-Deacetyltaxol(化合物2)，C₄₅H₄₉O₁₃N，白色粉未，EIMS m/z(70eV)(图3)：526[M-PhCONH(Ph)CH(OH)COOH]⁺(2％)，480(3％)，408(3％)，286[PhCONH(Ph)CH(OH)COOH]⁺(12％)，268[PhCONH(Ph)CH(OH)COOH-H₂O]⁺(8％)，241(7％)，222(6％)，210(26％)，193(7％)，149(11％)，137(9％)，122[PhCOOH]⁺(20％)，105[PhCO]⁺(100％)，91(16％)，77[Ph]⁺(47％)；FABMS m/z(图4)：812[M+1]⁺(7％)，510(2％)，317(3％)，286[PhCONH(Ph)CH(OH)COOH]⁺(69％)，268[PhCONH(Ph)CH(OH)COOH-H₂O]⁺(9％)，240(14％)，210(6％)，149(3％)，122[PhCOOH]⁺(18％)，105[PhCO]⁺(100％)，91(10％)，77[Ph]⁺(15％)；¹H NMR[CDCl₃，400MHz，δin ppm referred to the signal of CDCl₃(δ＝7.24ppm)，J in Hz](图5)：8.07(2H，d，J＝7.4，H₂-3″)，7.70(2H，d，J＝7.4，H₂-7′)，7.58(1H，t，J＝7.4，H-5″)，7.47(2H，t，J＝7.5，H₂-4″)，7.44(3H，m，H-9′and H₂-2)，7.33(5H，m，H₂-8′，H₂-3and H-4)，7.19(1H，d，J＝9.4，3′-NH)，6.13(1H，t，J＝8.5，H-13)，5.71(1H，dd，J＝8.9，2.7，H-3′)，5.61(1H，d，J＝7.0，H-2)，5.17(1H，s，H-10)，4.97(1H，d，J＝9.6，H-5)，4.75(1H，d，J＝3.0，H-2′)，4.24(1H，ABd，J＝8.6，H-20a)，4.18(1H，m，H-7)，4.14(1H，ABd，J＝8.2，H-20b)，3.91(1H，d，J＝7.0，H-3)，2.46(1H，m，H-6α)，2.32(3H，s，4-OAc-Me)，2.19(2H，m，H₂-14)，1.78(1H，m，H-6β)，1.72(3H，s，Me-18)，1.67(3H，s，Me-19)，1.13(3H，s，Me-17)，1.04(3H，s，Me-16)；¹³C NMR[CDCl₃，100MHz，δin ppm referred to the signal of CDCl₃(δ＝77.0ppm)](图6)：211.2(s，C-9)，172.7(s，C-2′)，170.5(s，4-OAc-C＝O)，167.3(s，C-5″)，166.9(s，C-1″)，138.2(s，C-12)，138.0(s，C-6′)，136.2(s，C-11)，133.6(s，C-1)，133.6(d，C-5″)，130.2(d，C-3″)，129.3(s，C-2″)，128.9(d，C-8′)，128.7(d，C-4″and C-3)，128.3(d，C-9′)，127.1(d，C-2)，84.2(d，C-5)，81.2(s，C-4)，78.7(s，C-1)，77.2(t，C-20)，74.9(d，C-10)，74.5(d，C-2)，73.3(d，C-2′)，72.4(d，C-13)，71.9(d，C-7)，57.7(s，C-8)，55.2(d，C-3′)，46.5(d，C-3)，43.1(s，C-15)，36.8(t，C-14)，35.9(t，C-6)，26.5(q，Me-17)，22.5(q，4-OAc-Me)，20.7(q，Me-16)，14.2(q，Me-18)，9.9(q，Me-19)。化合物2进一步水解得到10-Deacetylbaccatin III(化合物4，得率75.4％)和N-Benzoyl-(2R，3S)-3-phenylisoserine methyl ester(化合物6，得率95.3％)。10-Deacetylbaccatin III(化合物4)，白色针状晶体，¹H NMR[CDCl₃∶CD₃OD1∶1，500MHz，δin ppm referred to the signal of TMS(δ＝0ppm)，J inHz](图7)：8.12(2H，dd，J＝8.1，1.1，H₂-3″)，7.62(1H，t，H-5″)，7.49(2H，t，J＝8.0，H₂-4″)，5.63(1H，d，J＝7.0，H-2)，5.30(1H，s，H-10)，5.00(1H，d，H-5)，4.82(1H，t，H-13)，4.31(1H，ABd，J＝8.3，H-20a)，4.29(1H，m，H-7)，4.23(1H，ABd，J＝8.3，H-20b)，3.98(1H，d，J＝7.0，H-3)，2.52(1H，m，H-6α)，2.31(3H，s，4-OAc-Me)，2.23(2H，m，H₂-14)，2.06(3H，d，J＝1.3，Me-18)，1.85(1H，m，H-6β)，1.73(3H，s，Me-19)，1.09(6H，s，Me-16 and Me-17)；¹³C NMR[CDCl₃∶CD₃OD1∶1，125MHz，δin ppm referred to the signal of CDCl₃(δ＝77.0ppm)](图8和图9)：170.6(s，4-OAc-C＝O)，166.6(s，C-1″)，143.5(s，C-12)，133.7(d，C-5″)，133.2(s，C-11)，129.6(d，C-3″)，129.4(s，C-2″)，128.2(d，C-4″)，84.4(d，C-5)，80.5(s，C-4)，78.3(s，C-1)，76.4(t，C-20)，74.8(d，C-10)，74.6(d，C-2)，71.1(d，C-7)，66.7(d，C-13)，57.4(s，C-8)，46.8(d，C-3)，42.3(s，C-15)，38.7(t，C-14)，36.0(t，C-6)，26.1(q，Me-17)，21.9(q，4-OAc-Me)，19.5(q，Me-16)，14.3(q，C-18)，9.3(q，Me-19)。N-Benzoyl-(2R，3S)-3-phenylisoserine methyl ester(化合物)，白色针状晶体，EIMS m/z(70eV)(图10)：300[M+1]⁺(100％)，282[M-H₂O+1]⁺(30％)，240[M-COOMe]⁺(20％)，222[M-COOMe-H₂O]⁺(100％)，210[PhCHNHCOPh]⁺(61％)，193[M-PhCO-H]⁺(7％)，105[PhCO]⁺(53％)，91(7％)，77[Ph]⁺(27％)；¹HNMR[CDCl₃，500MHz，δin ppm referred to the signal of TMS(δ＝0ppm)，J in Hz](图11)：7.78(2H，dd，J＝7.2，1.1，H₂-7′)，7.52(1H，t，J＝7.2，H-9′)，7.48(2H，m，H₂-2)，7.45(2H，m，H2-8′)，7.38(2H，t，J＝7.3，H₂-3)，7.31(1H，t，H-4)，7.04(1H，d，J＝9.0，3′-NH)，5.76(1H，dd，J＝9.0，1.5，H-3′)，4.64(1H，d，J＝2.0，H-2′)，3.85(3H，s，OMe)；¹³C NMR[CDCl₃，125MHz，δin ppm referred to the signal ofCDCl₃(δ＝77.0ppm)](图12)：173.4(s，C-1′)，166.9(s，C-5′)，138.7(s，C-6′)，134.0(s，C-1)，131.8(d，C-4)，128.7(d，C-8′)，128.6(d，C-3)，127.1(d，C-7′)，126.9(d，C-2)，73.2(d，C-2′)，54.8(d，C-3′)，53.3(q，OMe)。

Claims

1、紫杉醇半合成工艺，其特征是将红豆杉植物树皮用95％乙醇在60℃温度下浸泡提取三次，合并提取液蒸去乙醇并加入少量水，经石油醚分配后，再用氯仿分配，氯仿萃取液蒸干得到的浸膏用硅胶拌匀上硅胶柱，用氯仿∶丙酮梯度洗脱，得化合物7-(1β-Xylosyl)-10-deacetyltaxol的白色沉淀；将上述化合物溶于甲醇，加入1N的HCl溶液和催化剂LX-97615，40℃下搅拌6小时，反应液中加入1N的NaOH溶液以中和过量的HCl，反应物用二氯甲烷萃取三次，合并萃取液后用Na₂SO₄无水干燥24小时，回收二氯甲烷溶剂，所得反应产物上硅胶柱，收集氯仿∶丙酮(8∶2)洗脱部分，回收溶剂至干得化合物10-deacetyltaxol；然后将所得化合物溶于甲醇，加入0.6M的NaHCO₃水溶液，室温下搅拌后，加入1N的HCl中和反应液，反应物用二氯甲烷萃取三次，合并萃取液后用无水Na₂SO₄干燥24小时，回收二氯甲烷溶剂，所得反应产物上硅胶柱层，收集氯仿∶丙酮(7∶3)洗脱部分，回收溶剂至干得化合物10-Deacetylbaccatin III；最后用常规合成方法得紫杉醇。