專(zhuān)利名稱(chēng)：一種24-表蕓苔素內(nèi)酯的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的制備方法，尤指24-表蕓苔素內(nèi)酯的制備方法。是屬于化學(xué)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：
1979年，美國(guó)農(nóng)業(yè)部所屬研究所的Crove等人從油菜花粉中提取到一種具有甾體骨架結(jié)構(gòu)的化合物，后被命名為油菜甾醇內(nèi)酯(Brassinolide，也叫蕓苔素內(nèi)酯)(M.D.Grove，G.F.Spencer，W.K.Rohwedder，N.Mandava，J.F.Worley，J.D.Warthen，Jr.，G.L.Steffens，J.L.Flippen-Anderson，and J.C.Cook，Jr.，Nature(London)，1979，281，216)。它具有極強(qiáng)的生理活性，在極低濃度下(10-9克/升)即表現(xiàn)出了明顯的促進(jìn)植物生長(zhǎng)和發(fā)育的功能。到目前為此，人們已經(jīng)從植物中分離出了近60種油菜甾醇內(nèi)酯。其中，蕓苔素內(nèi)酯，24-表蕓苔素內(nèi)酯和28-高蕓苔素內(nèi)酯是活性最好的三種。24-表蕓苔素內(nèi)酯是具有植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)作用的第一個(gè)甾醇類(lèi)化合物，在低濃度下(10-5～10-6mg/L)能顯示各種活性，具有增加植物的營(yíng)養(yǎng)體生長(zhǎng)和促進(jìn)受精的作用。用0.05～0.5mg/L蕓苔素內(nèi)酯對(duì)小麥浸種24h，能促進(jìn)根系和株高生長(zhǎng)發(fā)育；分蘗期進(jìn)行葉片施肥，增加分蘗數(shù)。國(guó)內(nèi)供應(yīng)的蕓苔素內(nèi)酯制劑含有0.01％乳油的天豐素、含0.2％可溶性粉劑等品種，其對(duì)水稻、玉米、小麥、甘蔗、甜菜等農(nóng)作物進(jìn)行浸種、噴施等。目前，大多數(shù)的植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑只能在較短時(shí)間內(nèi)發(fā)揮作用，需多次的重復(fù)施用，且作用單一，而蕓苔素內(nèi)酯與這類(lèi)植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑相比，具有明顯的優(yōu)勢(shì)，它能調(diào)節(jié)植物本身所需要的多種酶和激素，充分發(fā)揮植物自身潛能和生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)，增強(qiáng)生命活力和抗旱耐澇能力，只要施用一次就可達(dá)到?；ā⒈９?、著色、生長(zhǎng)、矮化等多種目的，大幅度提高產(chǎn)量和改善品質(zhì)，同時(shí)還可以減少農(nóng)藥、化肥的使用量，避免生態(tài)環(huán)境的污染和降低作物種植成本，明顯增長(zhǎng)效益。
鑒于24-表蕓苔素內(nèi)酯在植物中的含量極低(小于10-6)和它作為植物激素在農(nóng)業(yè)作物中所表現(xiàn)出的優(yōu)異的生理活性，因此通過(guò)化學(xué)方法來(lái)合成24-表蕓苔素內(nèi)酯就顯得尤為重要。
1979年，Thompson等人(Thompson，M.J.；Mandava，N.；Flippen-Anderson，J.L.；Worley，J.F.；Dutky，S.R.；Robbins，W.E.；Lusby，W.J.Org.Chem.1979，26，5002)首次發(fā)表了24-表蕓苔素內(nèi)酯的全合成工作。他們使用便宜易得的麥角甾醇作為起始原料，經(jīng)由磺酸酯化、水解、氧化、還原、酸催化重排、磺酸酯化、消除、雙羥化和內(nèi)酯化共九步反應(yīng)制得24-表蕓苔素內(nèi)酯。該方法步驟較長(zhǎng)，導(dǎo)致總收率低。其中的第三步氧化反應(yīng)采用了三氧化鉻/吡啶體系，因而會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題。
1993年，McMorris(McMorris，T.C.；Patil，P.A.J.Org.Chem.1993，58，2338)報(bào)道了一種改進(jìn)的方法全合成得到24-表蕓苔素內(nèi)酯。他們?cè)赥hompson等人工作的基礎(chǔ)上優(yōu)化了合成路線，并將總合成步驟減少到七步，因而總收率提高了。但是他們也沒(méi)能解決使用三氧化鉻/吡啶體系氧化中間體3制備中間體4的環(huán)境污染問(wèn)題。
1999年，Brosa(Brosa，C.；Rodriguez-Santamarta，C.Tetrahedron1999，55，1793-1798)報(bào)道了使用保險(xiǎn)粉(Na2S2O4)作為還原劑在大量季銨鹽存在下于甲苯中回流可還原中間體4中B環(huán)上的共軛碳碳雙鍵的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。這一步還原反應(yīng)傳統(tǒng)的方法是使用低溫下的鋰/液氨還原體系。保險(xiǎn)粉的使用可以避免反應(yīng)在低溫條件進(jìn)行，因而更有利于工業(yè)生產(chǎn)。但是我們?cè)谥貜?fù)這個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)反應(yīng)情況不是很理想，雜質(zhì)含量高，且實(shí)驗(yàn)操作非常復(fù)雜。
由此可見(jiàn)，目前關(guān)于24-表蕓苔素內(nèi)酯的實(shí)驗(yàn)室合成方法的報(bào)道還存在反應(yīng)步驟多，操作比較繁雜，所使用試劑毒性大易造成環(huán)境污染等缺點(diǎn)，難以滿(mǎn)足市場(chǎng)化的大生產(chǎn)要求。因此新的合成路線和新的合成方法仍繼續(xù)值得人們探索。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種新的綠色環(huán)保的24-表蕓苔素內(nèi)酯的制備方法。通過(guò)使用催化量的四氧化鋨和間-氯過(guò)氧化苯甲酸氧化體系取代傳統(tǒng)方法中使用的三氧化鉻/吡啶氧化體系，從而提供了一種毒性小，操作方便的適合于工業(yè)化生產(chǎn)的制備24-表蕓苔素內(nèi)酯的方法。
本發(fā)明的24-表蕓苔素內(nèi)酯的合成路線如下

從原料1出發(fā)經(jīng)兩步反應(yīng)制備中間體3，和從中間體4經(jīng)四步反應(yīng)到產(chǎn)物24-表蕓苔素內(nèi)酯8是參照文獻(xiàn)方法(McMorris，T.C.；Patil，P.A.J.Org.Chem.1993，58，2338)進(jìn)行的。
一種24-表蕓苔素內(nèi)酯的制備方法，包括以下步驟 a.按現(xiàn)有的合成工藝制備化合物3。

b.以催化量的四氧化鋨作氧化劑，以間-氯過(guò)氧化苯甲酸、過(guò)氧化嗎啡啉、溴酸鈉、叔丁基過(guò)氧化氫、過(guò)氧化氫中的一種為共氧化劑，化合物3中的羥基氧化成羰基而得到化合物4。

c.化合物4按現(xiàn)有的合成工藝經(jīng)還原、重排、雙羥化和內(nèi)酯化這四步反應(yīng)，最后轉(zhuǎn)化成24-表蕓苔素內(nèi)酯8。

中間體3轉(zhuǎn)化成化合物4的氧化體系中所使用的共氧化劑優(yōu)選為間-氯過(guò)氧化苯甲酸。
反應(yīng)條件中四氧化鋨∶間-氯過(guò)氧化苯甲酸的摩爾比為1～50∶100。
反應(yīng)條件中四氧化鋨∶間-氯過(guò)氧化苯甲酸的摩爾比優(yōu)選為1～10∶100。
反應(yīng)條件中所使用的溶劑為四氫呋喃、二氯甲烷、叔丁醇、甲醇、丙酮、正己烷，以上所述的一種或者任何兩種所組成的混合溶劑。
反應(yīng)條件中所使用的溶劑優(yōu)選為四氫呋喃。
反應(yīng)條件中所使用的溫度為-40℃～60℃。
反應(yīng)條件中所使用的溫度優(yōu)選為0℃～10℃。
反應(yīng)條件中所使用的堿為氫氧化鈉、碳酸氫鈉、三乙胺、四乙基氫氧化銨、四甲基氫氧化銨中的一種。
反應(yīng)條件中所使用的堿優(yōu)選為氫氧化鈉。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，有如下技術(shù)優(yōu)點(diǎn) 本發(fā)明方法所使用的新型的氧化體系具有操作方便，污染小的優(yōu)點(diǎn)，更適合于工業(yè)化生產(chǎn)。
中間體3轉(zhuǎn)化成中間體4不同氧化方法使用藥品、反應(yīng)時(shí)間、后處理方法和收率的對(duì)比 從上表可見(jiàn)，中間體3轉(zhuǎn)化成中間體4的氧化反應(yīng)使用本發(fā)明的催化氧化法，其優(yōu)點(diǎn)在于①不使用無(wú)機(jī)鉻化合物，減少了可能因鉻制劑的使用帶來(lái)的環(huán)境污染，CrO3/吡啶氧化方法雖然收率高，但鉻制劑的用量很大，使用后的鉻渣難以處理；②反應(yīng)時(shí)間短和③后處理非常簡(jiǎn)便，這二點(diǎn)大大提高了生產(chǎn)效率，也為產(chǎn)品的工業(yè)化生產(chǎn)打下了基礎(chǔ)；④產(chǎn)物收率很高，接近CrO3/吡啶氧化方法的收率。因此，該步氧化反應(yīng)采用本發(fā)明的催化氧化法，對(duì)提升整個(gè)工藝的效率和水平是有很大意義的。

具體實(shí)施例方式 以下通過(guò)實(shí)施例來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明內(nèi)容，需要說(shuō)明的是，這些實(shí)施例只是用于說(shuō)明本發(fā)明，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅僅限于這些實(shí)施例。
[實(shí)施例1] 麥角甾醇的磺?；磻?yīng)。

將麥角甾醇(200g，0.50mol)溶于1.0升無(wú)水吡啶中，降溫至-5～10℃，慢慢滴加甲烷磺酰氯的吡啶溶液(100g，0.55mol，溶于200mL無(wú)水吡啶中)。在15℃以下攪拌反應(yīng)3～4h。反應(yīng)完畢后，將反應(yīng)液傾倒入激烈攪拌的冰鹽水浴中，析出大量固體，靜置一段時(shí)間后傾倒上層清液，再用冰鹽水沖洗一遍，靜置、傾倒上層清液，然后將物料抽濾、水洗、晾干，得磺?；柠溄晴薮?90g。得率為104％。
1H NMR(400MHz，CDCl3)δ0.63(3H，s，18-H)，0.82(3H，d，J＝6.9Hz，26-H)，0.84(3H，d，J＝6.9Hz，27-H)，0.92(3H，d，J＝6.9Hz，28-H)，0.96(3H，8，19-H)，1.04(3H，d，J＝6.9Hz，21-H)，1.22-2.15(20H，m)，3.02(3H，s，SO2CH3)，4.63(1H，m，3-H)，5.2(2H，m，22-H，23-H)，5.39(1H，m，7-H)，5.6(1H，m，6-H)； 水解反應(yīng)。

將碳酸氫鉀(100g，1.0mol)溶于200mL水中，并加入700mL丙酮于反應(yīng)瓶，升溫至回流，然后將磺?；柠溄晴薮?(276g，0.5mol)分批次地加入上述回流反應(yīng)瓶中，加料完畢后再回流反應(yīng)3～4h。反應(yīng)結(jié)束后將丙酮蒸出，然后將反應(yīng)液降至室溫，在攪拌下往反應(yīng)液中加入冰鹽水，析出大量固體，然后抽濾、水洗、晾干，得粗產(chǎn)物在甲醇中進(jìn)行重結(jié)晶得純產(chǎn)物160g，得率為80％。
1H NMR(400MHz，CDCl3)δ0.48(2H，m，4-H)，0.64(3H，s，18-H)，0.83(3H，d，J＝6.9Hz，26-H)，0.84(3H，d，J＝6.9Hz，27-H)，0.92(3H，d，J＝6.9Hz，28-H)，1.03(3H，d，J＝6.9Hz，21-H)，1.08(3H，s，19-H)，1.2-2.1(20H，m)，3.4(1H，brs，OH)，5.2(2H，m，22-H，23-H)，5.47(1H，m，7-H). 氧化反應(yīng)。

將80克中間體3溶解于500mL四氫呋喃中。在20℃時(shí)，依次加入25mL 2N氫氧化鈉水溶液，50g間-氯過(guò)氧化苯甲酸和10mL2.5％(Wt％)的四氧化鋨叔丁醇溶液。繼續(xù)在20℃下反應(yīng)5小時(shí)后，加入250mL5％的亞硫酸氫鈉水溶液，并繼續(xù)攪拌1小時(shí)。析出的固體經(jīng)抽濾，水洗，干燥得粗產(chǎn)品70克。粗產(chǎn)品經(jīng)石油醚重結(jié)晶得純品55克。得率為69％。
1H NMR(400MHz，CDCl3)δ0.68(3H，s，18-H)，0.76(3H，t，J＝4.5Hz，3-H)，0.83(3H，d，J＝6.9Hz，26-H)，0.84(3H，d，J＝6.9Hz，27-H)，0.92(3H，d，J＝6.9Hz，28-H)，1.05(3H，d，J＝6.9Hz，21-H)，1.25-2.3(21H，m)，5.22(2H，m，22-H，23-H)，5.8(1H，brs，7-H). 還原反應(yīng)。

將反應(yīng)瓶置-70℃容器內(nèi)(干冰加丙酮)，通氨氣，液化成液氨，收集約200mL液氨。加入金屬鋰片(7g，1.0mol)，溶解后，將溶于四氫呋喃中的中間體4(80g，0.2mol)滴入反應(yīng)瓶中，反應(yīng)0.5h，加入無(wú)水氯化銨固體，直到藍(lán)色消失，中止反應(yīng)，1h后，從低溫裝置中取出放置，揮發(fā)液氨至盡后加水，乙酸乙酯萃取，有機(jī)溶劑層水洗二遍，無(wú)水硫酸鈉干燥，脫溶劑得粗品，然后用丙酮重結(jié)晶得純產(chǎn)品64克，得率為80％。
1H NMR(400MHz，CDCl3)δ0.72(3H，s，18-H)，0.81(3H，d，J＝6.9Hz，26-H)，0.83(3H，d，J＝6.9Hz，27-H)，0.91(3H，d，J＝6.9Hz，28-H)，1.0(3H，s，19-H)，1.01(3H，d，J＝6.9Hz，21-H)，1.09-2.07(24H，m)，5.18(2H，m，22-H，23-H) 開(kāi)環(huán)重排反應(yīng)。

向反應(yīng)瓶中加入中間體5(80g，0.2mol)、N，N-二甲基甲酰胺(300mL)、溴化鋰(30g)和氫溴酸(50mL)，升溫至回流溫度(約180℃)，反應(yīng)3-4h。反應(yīng)完后冷卻至室溫，然后置于攪拌的冰水混合物中，析出大量固體，靜置后傾倒上層清液，抽濾，水洗，干燥得粗產(chǎn)品。然后將粗產(chǎn)品用丙酮重結(jié)晶得純凈的產(chǎn)品64g。得率為80％。
1H NMR(400MHz，CDCl3)δ0.68(3H，s，18-H)，0.71(3H，s，19-H)，0.82(3H，d，J＝6.9Hz，26-H)，0.83(3H，d，J＝6.9Hz，27-H)，0.91(3H，d，J＝6.9Hz，28-H)，1.01(3H，d，J＝6.9Hz，21-H)，1.1-2.4(22H，m)，5.18(2H，m，22-H，23-H)，5.57(1H，m，2-H)，5.68(1H，m，3-H). 雙羥基化反應(yīng)。

往反應(yīng)瓶中加入叔丁醇(500mL)，再加入化合物6(80g，0.2mol)，配體(18g，0.04mol)，以及鐵氰化鉀(260g，0.8mol)和碳酸鉀(53g，0.4mol)的水溶液，攪拌均勻后再加入四氧化鋨(2.56g，0.01mol)和甲磺酰胺(40g，0.4mol)，常溫?cái)嚢璺磻?yīng)3天，點(diǎn)板跟蹤至完全反應(yīng)后用亞硫酸氫鈉中止反應(yīng)，將叔丁醇蒸出后加乙酸乙酯萃取，0.25M的硫酸水溶液洗，水洗，干燥，蒸除溶劑得粗品，粗品經(jīng)乙酸乙酯重結(jié)晶后得純化的產(chǎn)物64g。得率80％。
1H NMR(400MHz，CDCl3)δ0.67(3H，s，18-H)，0.72(3H，s，19-H)，0.85(3H，d，J＝6.9Hz，26-H)，0.87(3H，d，J＝6.9Hz，27-H)，0.94(3H，d，J＝6.9Hz，28-H)，1.0(3H，d，J＝6.9Hz，21-H)，1.03-2.71(26H，m)，3.56(1H，brs)，3.69(2H，m)，3.99(1H，brs). 內(nèi)酯化反應(yīng)。

將氯仿(300mL)和三氟乙酸酐(60mL)投入反應(yīng)瓶，降溫至0℃以下，慢慢滴加過(guò)氧化氫(100ml，0.3mol)，滴完后攪拌0.5h，再滴入溶于氯仿(200m1)的雙羥基化產(chǎn)物7(46g，0.1mol)，控制溫度在15℃以下反應(yīng)3--4h后用碳酸鉀水溶液中和反應(yīng)，水洗，分層，再萃取，干燥，蒸除溶劑得粗品。粗品再經(jīng)乙酸乙酯重結(jié)晶得最終產(chǎn)品32克。得率為70％。
1H NMR(400MHz，CDCl3)δ0.71(3H，s，18-H)，0.85(3H，d，J＝6.9Hz，26-H)，0.87(3H，d，J＝6.9Hz，27-H)，0.92(3H，d，J＝6.9Hz，28-H)，0.92(3H，9，19-H)，0.97(3H，d，J＝6.9Hz，21-H)，1.17-2.3(24H，m)，3.12(1H，dd，J＝12.3，4.8Hz)，3.41(1H，t，J＝5.4Hz)，3.69(2H，m)，4.03(1H，brs)，4.1(1H，m). 以下實(shí)施例2到6通過(guò)表格的形式表示出來(lái) 注1、四氧化鋨的用量、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間和后處理方法同實(shí)施例1。
2、1H NMR分析數(shù)據(jù)同實(shí)施例1。
權(quán)利要求
1.一種24-表蕓苔素內(nèi)酯的制備方法，包括以下步驟
a.按現(xiàn)有的合成工藝制備化合物3。
b.以催化量的四氧化鋨作氧化劑，以間-氯過(guò)氧化苯甲酸、過(guò)氧化嗎啡啉、溴酸鈉、叔丁基過(guò)氧化氫、過(guò)氧化氫中的一種為共氧化劑，化合物3中的羥基氧化成羰基而得到化合物4。
c.化合物4按現(xiàn)有的合成工藝經(jīng)還原、重排、雙羥化和內(nèi)酯化這四步反應(yīng)，最后轉(zhuǎn)化成24-表蕓苔素內(nèi)酯8。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的24-表蕓苔素內(nèi)酯的制備方法，其特征在于中間體3轉(zhuǎn)化成化合物4的氧化體系中所使用的共氧化劑優(yōu)選為間-氯過(guò)氧化苯甲酸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的24-表蕓苔素內(nèi)酯的制備方法，其特征在于反應(yīng)條件中四氧化鋨間-氯過(guò)氧化苯甲酸的摩爾比為1～50∶100。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的24-表蕓苔素內(nèi)酯的制備方法，其特征在于反應(yīng)條件中四氧化鋨間-氯過(guò)氧化苯甲酸的摩爾比優(yōu)選為1～10∶100。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的24-表蕓苔素內(nèi)酯的制備方法，其特征在于反應(yīng)條件中所使用的溶劑為四氫呋喃、二氯甲烷、叔丁醇、甲醇、丙酮、正己烷，以上所述的一種或者任何兩種所組成的混合溶劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的24-表蕓苔素內(nèi)酯的制備方法，其特征在于反應(yīng)條件中所使用的溶劑優(yōu)選為四氫呋喃。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的24-表蕓苔素內(nèi)酯的制備方法，其特征在于反應(yīng)條件中所使用的溫度為-40℃～60℃。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的24-表蕓苔素內(nèi)酯的制備方法，其特征在于反應(yīng)條件中所使用的溫度優(yōu)選為0℃～10℃。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的24-表蕓苔素內(nèi)酯的制備方法，其特征在于反應(yīng)條件中所使用的堿為氫氧化鈉、碳酸氫鈉、三乙胺、四乙基氫氧化銨、四甲基氫氧化銨中的一種。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的24-表蕓苔素內(nèi)酯的制備方法，其特征在于反應(yīng)條件中所使用的堿優(yōu)選為氫氧化鈉。
全文摘要
本發(fā)明涉及到一種植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的制備方法，尤指24-表蕓苔素內(nèi)酯的制備方法。是屬于化學(xué)領(lǐng)域。包括以下步驟1，從麥角甾醇1出發(fā)，按現(xiàn)有的合成工藝經(jīng)甲基磺?；退鈨刹椒磻?yīng)制備得到中間體3；2，中間體3被一種新型的氧化體系四氧化鋨/間-氯過(guò)氧化苯甲酸氧化而得到中間體4；3，中間體4按現(xiàn)有的合成工藝經(jīng)還原、重排、雙羥化和內(nèi)酯化這四步反應(yīng)，最后轉(zhuǎn)化成24-表蕓苔素內(nèi)酯8。和傳統(tǒng)的將中間體3氧化為中間體4所使用的氧化體系三氧化鉻/吡啶相比，本發(fā)明方法所使用的新型的氧化體系具有操作方便，污染小的優(yōu)點(diǎn)，更適合于工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C07J73/00GK101812114SQ20101017176
公開(kāi)日2010年8月25日 申請(qǐng)日期2010年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月14日
發(fā)明者江民豐, 嚴(yán)兆華, 王錕, 吳中興 申請(qǐng)人:上海威敵生化(南昌)有限公司