本發(fā)明屬于生物技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種2-羥基奎尼酸的合成方法。

背景技術(shù)：

碳環(huán)糖類似物是呋喃或吡喃糖環(huán)中的氧原子被亞甲基取代后形成的一類多羥基環(huán)狀化合物。由于氧原子被亞甲基取代，碳環(huán)糖類似物相對于母本糖而言具有良好的耐酸堿及耐酶的特性，其化學(xué)合成及生物活性的研究受到廣泛關(guān)注。碳環(huán)糖類似物本身或作為寡糖及碳環(huán)核苷的組成部分都具有潛在的生物活性。研究表明，碳環(huán)糖類似物具有抗菌、抗病毒活性及糖苷酶抑制活性，并對細胞通訊具有調(diào)節(jié)作用。目前，碳環(huán)糖類似物在治療糖尿病、肥胖癥、艾滋病及癌癥等臨床領(lǐng)域顯示出了顯著的藥用價值。其中，重要的糖尿病治療藥物伏格列波糖和阿卡波糖均可由相應(yīng)的碳環(huán)庚糖Valiolone(式Ⅰ)和Valielone(式Ⅱ)為起始原料經(jīng)化學(xué)合成獲得。因而，碳環(huán)糖類似物是一類重要的藥物潛在中間體和先導(dǎo)化合物。

2-羥基奎尼酸是一種重要的六元碳環(huán)糖類似物。目前，關(guān)于2-羥基奎尼酸的化學(xué)合成主要是以莽草酸和奎尼酸為起始化合物經(jīng)多步化學(xué)轉(zhuǎn)化得到。M.Adlersberg等人以莽草酸為初始原料，經(jīng)環(huán)氧化等多步化學(xué)反應(yīng)得到2-羥基奎尼酸，其缺點在于該方法反應(yīng)步驟繁瑣，且反應(yīng)條件苛刻。Concepción González等人則采用奎尼酸作為反應(yīng)初始物，經(jīng)三步反應(yīng)得到關(guān)鍵中間體內(nèi)酯后，再經(jīng)過環(huán)氧化物合成2-羥基奎尼酸，該方法同樣具有反應(yīng)步驟復(fù)雜，產(chǎn)物收率低等缺點。此外，發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)，以莽草酸或奎尼酸為初始原料合成2-羥基奎尼酸，不可避免地會在多步反應(yīng)中引入保護基團并去除保護基團，這在一定程度上降低了產(chǎn)物的合成產(chǎn)率。因此，尋找更加簡便、高效的合成方法對于2-羥基奎尼酸的工業(yè)化生產(chǎn)及其在醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用具有重要意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種2-羥基奎尼酸的合成方法，此合成方法反應(yīng)步驟短，操作簡單，產(chǎn)物純度高，合成產(chǎn)率高。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的。

本發(fā)明提出一種2-羥基奎尼酸的合成方法，其包括：

反應(yīng)步驟：將3-香豆酰-2-羥基奎尼酸溶于反應(yīng)溶劑中，加入醇堿溶液，于第一反應(yīng)溫度反應(yīng)3～5h，然后于第二反應(yīng)溫度繼續(xù)反應(yīng)8～12h得到反應(yīng)混合液，其中，第一反應(yīng)溫度為-20～-10℃，第二反應(yīng)溫度為0～4℃；

分離步驟：將反應(yīng)混合液過離子交換柱，用水洗脫得到洗脫液；

純化步驟：將洗脫液濃縮干燥后，用色譜分離法分離純化得到2-羥基奎尼酸，2-羥基奎尼酸的分子結(jié)構(gòu)式為

本發(fā)明的2-羥基奎尼酸的合成方法的有益效果是：

通過以3-香豆酰-2-羥基奎尼酸為初始原料，經(jīng)過醇堿溶液水解后，采用離子交換柱進行離子交換和分離，再用色譜分離法分離純化得到2-羥基奎尼酸。與以莽草酸或奎尼酸為初始原料的傳統(tǒng)合成方法相比，本發(fā)明提供的2-羥基奎尼酸的合成方法具有反應(yīng)步驟簡短，操作方便，產(chǎn)物純度高，合成產(chǎn)率高等優(yōu)點。同時，初始原料3-香豆酰-2-羥基奎尼酸可從松針中大量制備，詳見專利：CN104447330A。因此本發(fā)明提供的2-羥基奎尼酸的合成方法具有良好的經(jīng)濟效益和開發(fā)前景。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實施例，因此不應(yīng)被看作是對范圍的限定，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。

圖1：本發(fā)明實施例1～7提供的2-羥基奎尼酸的合成方法的合成反應(yīng)路線；

圖2：2-羥基奎尼酸的電噴霧電離質(zhì)譜(ESI-MS)圖；

圖3：2-羥基奎尼酸的氫譜圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述。實施例中未注明具體條件者，按照常規(guī)條件或制造商建議的條件進行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者，均為可以通過市售購買獲得的常規(guī)產(chǎn)品。

下面對本發(fā)明實施例的2-羥基奎尼酸的合成方法進行具體說明。

本發(fā)明實施例提供的一種2-羥基奎尼酸的合成方法。

將3-香豆酰-2-羥基奎尼酸溶于反應(yīng)溶劑中，反應(yīng)溶劑選用甲醇、乙醇、異丁醇等有機溶劑，有機溶劑能夠有效地溶解初始原料3-香豆酰-2-羥基奎尼酸，使初始原料形成一定濃度的反應(yīng)體系，保證后續(xù)合成反應(yīng)的進行。優(yōu)選地，選用甲醇作為反應(yīng)溶劑，其溶解效果優(yōu)于其他有機溶劑。

在本發(fā)明較佳實施例中，3-香豆酰-2-羥基奎尼酸與反應(yīng)溶劑的質(zhì)量體積比為1g:10～15mL。在該比例下，3-香豆酰-2-羥基奎尼酸能夠充分溶解在反應(yīng)溶劑中，從而保證初始原料3-香豆酰-2-羥基奎尼酸能夠進行充分反應(yīng)，提高反應(yīng)產(chǎn)物的產(chǎn)率。

隨后，在反應(yīng)溶液中加入醇堿溶液，于第一反應(yīng)溫度反應(yīng)3～5h，然后于第二反應(yīng)溫度繼續(xù)反應(yīng)8～12h得到反應(yīng)混合液，其中，第一反應(yīng)溫度為-20～-10℃，第二反應(yīng)溫度為0～4℃。

采用醇堿溶液對3-香豆酰-2-羥基奎尼酸進行水解，醇堿溶液可選用甲醇鈉甲醇溶液、乙醇鈉乙醇溶液或乙醇鉀乙醇溶液等，優(yōu)選為乙醇鈉乙醇溶液。采用乙醇鈉乙醇溶液對3-香豆酰-2-羥基奎尼酸進行水解，得到中間產(chǎn)物(式Ⅲ)，該反應(yīng)條件更為溫和，且能保證合成反應(yīng)的快速高效進行。

在本發(fā)明較佳實施例中，3-香豆酰-2-羥基奎尼酸與乙醇鈉乙醇溶液的質(zhì)量體積比為1g:5～10mL。在該添加比例下，初始原料3-香豆酰-2-羥基奎尼酸和乙醇鈉乙醇溶液的反應(yīng)體系達到較優(yōu)的效果，3-香豆酰-2-羥基奎尼酸能夠進行充分的水解，反應(yīng)速率快，反應(yīng)產(chǎn)物產(chǎn)率高。進一步優(yōu)選地，乙醇鈉乙醇溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為17％～21％。

進一步地，在本發(fā)明較佳實施例中，3-香豆酰-2-羥基奎尼酸與乙醇鈉乙醇溶液進行反應(yīng)時，第一反應(yīng)溫度為-20℃，第二反應(yīng)溫度為4℃。合適的反應(yīng)溫度是保證合成反應(yīng)順利進行的重要因素，在上述溫度下，保證合成反應(yīng)的高效進行。

反應(yīng)完畢后，將反應(yīng)混合液過離子交換柱，用水進行洗脫得到洗脫液。離子交換柱以離子交換樹脂為填料，離子交換樹脂作為一種合成高分子材料，含有離子交換功能基團，具有交聯(lián)結(jié)構(gòu)。利用離子交換柱可以對中間產(chǎn)物進行離子交換，同時對反應(yīng)混合液進行分離純化。離子交換柱可以選用SA離子交換柱、Dowex50離子交換柱、IR-120離子交換柱交換柱等。優(yōu)選地，選用IR-120離子交換柱對反應(yīng)混合液進行分離。IR-120離子交換柱為強酸性離子交換柱，其填料含有磺酸基(-SO₃H)，能夠有效地將中間產(chǎn)物的Na⁺置換出來，得到最終產(chǎn)物2-羥基奎尼酸。同時，離子交換柱還有一定的分離效果，能夠通過吸附作用，將產(chǎn)物和雜質(zhì)進行洗脫分離。采用IR-120離子交換柱，具有反應(yīng)條件溫和、產(chǎn)率較高、操作簡單、離子交換柱可重復(fù)利用、幾乎沒有副產(chǎn)物等優(yōu)點。

在本發(fā)明較佳的實施例中，用水對反應(yīng)混合液進行洗脫的洗脫流速為1～3mL/min。該洗脫流速下，能夠保證絕大部分的中間產(chǎn)物在洗脫過程中轉(zhuǎn)化為2-羥基奎尼酸，保證較好的離子交換和分離效果。進一步優(yōu)選地，采用純水進行洗脫，避免雜質(zhì)的產(chǎn)生，保證離子交換柱的效果，提高產(chǎn)物收率。

收集得到洗脫液后，將洗脫液濃縮干燥后，用色譜分離法分離純化得到2-羥基奎尼酸，2-羥基奎尼酸的分子結(jié)構(gòu)式為

采用減壓濃縮干燥法、冷凍干燥法等，預(yù)先對洗脫液進行濃縮干燥，除去洗脫液中的溶劑，保證后續(xù)的純化步驟高效進行。

色譜分離法優(yōu)選為高效液相色譜法。高效液相色譜法是一種性能優(yōu)異的分離純化方法，其分離效能高、靈敏度高、應(yīng)用范圍廣、分離速度快，特別是其能夠?qū)ξ镔|(zhì)進行高效的分離純化，產(chǎn)物純度一般能夠達到95％以上。發(fā)明人經(jīng)長期的研究試驗得到如下的分離純化條件：色譜柱為ODS-3色譜柱；流速為1mL/min；柱溫為35℃；檢測波長為210nm；洗脫液為超純水；收集3.8min的色譜峰，濃縮得到2-羥基奎尼酸。

本發(fā)明實施例的3-香豆酰-2-羥基奎尼酸從松針中制備得到，制備方法詳見專利CN104447330A。松針作為一種廢棄資源，從松針中可大量制備得到本發(fā)明的初始原料3-香豆酰-2-羥基奎尼酸，再通過上述方法進行合成反應(yīng)得到2-羥基奎尼酸。原料來源簡單、易得，合成步驟簡單、產(chǎn)物收率高，應(yīng)用前景廣闊?？梢岳斫獾氖?，本發(fā)明實施例的初始原料3-香豆酰-2-羥基奎尼酸也可以是通過購買或其他方式制得的。

同時，發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明實施例合成的2-羥基奎尼酸對金黃色葡萄球菌具有良好的抑制效果，能夠應(yīng)用于抗菌劑制備領(lǐng)域，具有重要的經(jīng)濟效益和良好的開發(fā)前景。

以下結(jié)合實施例對本發(fā)明的特征和性能作進一步的詳細描述。

實施例1

(1)向反應(yīng)瓶中加入30mg 3-香豆酰-2-羥基奎尼酸，400μL甲醇，待3-香豆酰-2-羥基奎尼酸完全溶解后，再緩慢加入200μL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為17％～21％的乙醇鈉乙醇溶液，混合均勻后，將反應(yīng)瓶置于-20℃反應(yīng)3h后，轉(zhuǎn)移至4℃繼續(xù)反應(yīng)12h；

(2)將上述反應(yīng)混合液上IR-120離子交換柱用20mL純水洗脫，洗脫流速為1mL/min；

(3)收集上述純水洗脫液，減壓濃縮干燥后，用高效液相色譜繼續(xù)分離純化，制備條件如下：ODS-3色譜柱(5μm)；流速為1mL/min；柱溫，35℃；檢測波長，210nm；洗脫液，超純水；收集3.8min的色譜峰，減壓濃縮得到2-羥基奎尼酸10mg，純度達98％以上，總產(chǎn)率為57％。

實施例2

(1)向反應(yīng)瓶中加入20mg 3-香豆酰-2-羥基奎尼酸，250μL甲醇，待3-香豆酰-2-羥基奎尼酸完全溶解后，再緩慢加入160μL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為17％～21％的乙醇鈉乙醇溶液，混合均勻后，將反應(yīng)瓶置于-20℃反應(yīng)4h后，轉(zhuǎn)移至4℃繼續(xù)反應(yīng)10h；

(2)將上述反應(yīng)混合液上IR-120離子交換柱用15mL純水洗脫，洗脫流速為2mL/min；

(3)收集上述純水洗脫液，減壓濃縮干燥后，用高效液相色譜繼續(xù)分離純化，制備條件如下：ODS-3色譜柱(5μm)；流速為1mL/min；柱溫，35℃；檢測波長，210nm；洗脫液，超純水；收集3.7min的色譜峰，減壓濃縮得到2-羥基奎尼酸6mg，純度達98％以上，總產(chǎn)率為51％。

實施例3

(1)向反應(yīng)瓶中加入40mg 3-香豆酰-2-羥基奎尼酸，500μL甲醇溶液，待3-香豆酰-2-羥基奎尼酸完全溶解后，再緩慢加入250μL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為17％～21％的乙醇鈉乙醇溶液，混合均勻后，將反應(yīng)瓶置于-20℃反應(yīng)5h后，轉(zhuǎn)移至4℃繼續(xù)反應(yīng)8h；

(2)將上述反應(yīng)混合液上IR-120離子交換柱用30mL純水洗脫，洗脫流速為3mL/min；

(3)收集上述純水洗脫液，減壓濃縮干燥后，用高效液相色譜繼續(xù)分離純化，制備條件如下：ODS-3色譜柱(5μm)；流速為1mL/min；柱溫，35℃；檢測波長，210nm；洗脫液，超純水；收集3.8min的色譜峰，減壓濃縮得到2-羥基奎尼酸14mg，純度達98％以上，總產(chǎn)率為60％。

實施例4

(1)向反應(yīng)瓶中加入40mg 3-香豆酰-2-羥基奎尼酸，400μL甲醇溶液，待3-香豆酰-2-羥基奎尼酸完全溶解后，再緩慢加入400μL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為17％～21％的乙醇鈉乙醇溶液，混合均勻后，將反應(yīng)瓶置于-10℃反應(yīng)3h后，轉(zhuǎn)移至0℃繼續(xù)反應(yīng)12h；

(2)將上述反應(yīng)混合液上IR-120離子交換柱用30mL純水洗脫，洗脫流速為2mL/min；

(3)收集上述純水洗脫液，減壓濃縮干燥后，用高效液相色譜繼續(xù)分離純化，制備條件如下：ODS-3色譜柱(5μm)；流速為1mL/min；柱溫，35℃；檢測波長，210nm；洗脫液，超純水；收集3.8min的色譜峰，減壓濃縮得到2-羥基奎尼酸12mg，純度達98％以上，總產(chǎn)率為51％。

實施例5

(1)向反應(yīng)瓶中加入30mg 3-香豆酰-2-羥基奎尼酸，450μL甲醇溶液，待3-香豆酰-2-羥基奎尼酸完全溶解后，再緩慢加入150μL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為17％～21％的乙醇鈉乙醇溶液，混合均勻后，將反應(yīng)瓶置于-20℃反應(yīng)5h后，轉(zhuǎn)移至4℃繼續(xù)反應(yīng)8h；

(2)將上述反應(yīng)混合液上IR-120離子交換柱用30mL純水洗脫，洗脫流速為1mL/min；

(3)收集上述純水洗脫液，減壓濃縮干燥后，用高效液相色譜繼續(xù)分離純化，制備條件如下：ODS-3色譜柱(5μm)；流速為1mL/min；柱溫，35℃；檢測波長，210nm；洗脫液，超純水；收集3.8min的色譜峰，減壓濃縮得到2-羥基奎尼酸12mg，純度達98％以上，總產(chǎn)率為68％。

實施例6

(1)向反應(yīng)瓶中加入30mg 3-香豆酰-2-羥基奎尼酸，450μL乙醇溶液，待3-香豆酰-2-羥基奎尼酸完全溶解后，再緩慢加入150μL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為17％～21％的甲醇鈉甲醇溶液，混合均勻后，將反應(yīng)瓶置于-15℃反應(yīng)5h后，轉(zhuǎn)移至2℃繼續(xù)反應(yīng)8h；

(2)將上述反應(yīng)混合液上IR-120離子交換柱用30mL純水洗脫，洗脫流速為1mL/min；

(3)收集上述純水洗脫液，減壓濃縮干燥后，用高效液相色譜繼續(xù)分離純化，制備條件如下：ODS-3色譜柱(5μm)；流速為1mL/min；柱溫，35℃；檢測波長，210nm；洗脫液，超純水；收集3.8min的色譜峰，減壓濃縮得到2-羥基奎尼酸9mg，純度達98％以上，總產(chǎn)率為51％。

實施例7

(1)向反應(yīng)瓶中加入30mg 3-香豆酰-2-羥基奎尼酸，420μL甲醇溶液，待3-香豆酰-2-羥基奎尼酸完全溶解后，再緩慢加入210μL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為17％～21％的乙醇鉀乙醇溶液，混合均勻后，將反應(yīng)瓶置于-20℃反應(yīng)5h后，轉(zhuǎn)移至4℃繼續(xù)反應(yīng)8h；

(2)將上述反應(yīng)混合液上IR-120離子交換柱用30mL純水洗脫，洗脫流速為1mL/min；

(3)收集上述純水洗脫液，減壓濃縮干燥后，用高效液相色譜繼續(xù)分離純化，制備條件如下：ODS-3色譜柱(5μm)；流速為1mL/min；柱溫，35℃；檢測波長，210nm；洗脫液，超純水；收集3.8min的色譜峰，減壓濃縮得到2-羥基奎尼酸10mg，純度達98％以上，總產(chǎn)率為57％。

試驗例1結(jié)構(gòu)表征與性能測試

(1)采用電噴霧電離質(zhì)譜法(ESI-MS)測定本發(fā)明實施例1～7合成的2-羥基奎尼酸，2-羥基奎尼酸的電噴霧電離質(zhì)譜圖如圖1所示。測試結(jié)果表明該化合物的分子量為m/z 206.93[M-H]^—，因此2-羥基奎尼酸的分子量測試得到了證實。

(2)根據(jù)核磁共振數(shù)據(jù)(¹H-NMR)測定本發(fā)明實施例1～7合成的2-羥基奎尼酸，測出的氫譜圖如圖2所示，結(jié)果表明¹H-NMR(600Hz，H₂O-d4)ppm(J in Hz)：1.78(t，1H，J＝13.6)，2.11(dd，1H，J＝13.8and 4.9)，3.51(dd，1H，J＝9.8and 3.3)，3.94(m，1H)，4.02(d，1H，J＝3.2)，4.08(t，1H，J＝3.2)。根據(jù)上述核磁共振數(shù)據(jù)對2-羥基奎尼酸的測試得到了證實。

(3)采用旋光分光光度計測得本發(fā)明實施例1～7合成的2-羥基奎尼酸的旋光度[α]²⁰_D＝-16(c＝1，溶于水)。

結(jié)構(gòu)解析表明，本發(fā)明實施例1～7合成的化合物為2-羥基奎尼酸，化學(xué)結(jié)構(gòu)式為：

應(yīng)用例1

由上述實施例中獲得的2-羥基奎尼酸對金黃色葡萄球菌的最小抑菌濃度測定方法及結(jié)果如下：

(1)將金黃色葡萄球菌接種至營養(yǎng)肉湯，37℃，130rpm培養(yǎng)8h，離心收集對數(shù)生長期菌株。用生理鹽水將菌液校正到0.5麥?zhǔn)媳葷針?biāo)準(zhǔn)，再用營養(yǎng)肉湯稀釋100倍，得含菌量約1×10⁶CFU/mL的接種菌液。

(2)用無菌水將2-羥基奎尼酸溶解至100mg/mL，過0.22μm濾膜除菌，得藥物原液。用營養(yǎng)肉湯稀釋藥物原液至20mg/mL，并依次對倍稀釋，得到20，10，5，2.5，1.25，0.625，0.313，0.156，0.078，0.039，0.020mg/mL共11個梯度濃度。用微量加樣槍取100μL上述不同濃度的2-羥基奎尼酸依次加入無菌96孔板1～11號孔內(nèi)，每個濃度做3個平行，第12孔加入100μL營養(yǎng)肉湯作為生長對照孔。

(3)用微量加樣槍取100μL上述接種菌液至1～12號孔內(nèi)，即最終接種菌濃為5×10⁵CFU/mL，藥物受試濃度為10～0.010mg/mL。將96孔板置于37℃培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24h后觀察結(jié)果。最小抑菌濃度MIC值為抑制金黃色葡萄球菌生長的最低藥物濃度。

(4)試驗中采用綠原酸作為陽性對照，測定綠原酸對金黃色葡萄球菌的MIC值，試驗方法與測定2-羥基奎尼酸對金黃色葡萄球菌MIC值的步驟相同。

培養(yǎng)24h后肉眼觀察，2-羥基奎尼酸1～3號孔澄清透明，4～12孔均渾濁；綠原酸1、2號孔澄清透明，3～12孔均渾濁；故2-羥基奎尼酸和綠原酸對金黃色葡萄球菌的MIC值分別為2.5mg/mL和5mg/mL。

實驗結(jié)果表明，本發(fā)明獲得的2-羥基奎尼酸對金黃色葡萄球菌具有良好的抑制作用。

綜上所述，本發(fā)明實施例提供的2-羥基奎尼酸的合成方法，以3-香豆酰-2-羥基奎尼酸為原料進行合成。而3-香豆酰-2-羥基奎尼酸可從松針中大量制備，松針作為一種廢棄資源，從中制備得到2-羥基奎尼酸能夠有效利用廢棄資源。且本發(fā)明提供的合成方法具有反應(yīng)步驟簡短，操作方便，產(chǎn)物純度高，合成產(chǎn)率高等優(yōu)點。通過質(zhì)譜和核磁分析，均驗證了通過該合成方法得到的產(chǎn)物為2-羥基奎尼酸。除此之外，本發(fā)明實施例合成的2-羥基奎尼酸表現(xiàn)出對金黃色葡萄球菌良好的抑制效果，可應(yīng)用于抗菌劑制備領(lǐng)域，具有較高的經(jīng)濟價值和良好的應(yīng)用前景。

以上所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。本發(fā)明的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。