本發(fā)明屬于有機(jī)化學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種以膽酸為原料合成石膽酸的方法。
背景技術(shù)：
石膽酸，又名3α-羥基-5β-膽烷酸，是一種膽汁酸，其結(jié)構(gòu)如式(i)所示。研究表明石膽酸及其衍生物具有多種生理活性，如抗菌、抗真菌活性(farmacosci.39(4)(1984)305-315)、抗腫瘤活性(proc.natl.acad.sci.usa.109(42)(2012)16906-16910)、α-2,3-唾液酸轉(zhuǎn)移酶抑制活性(chem.commun.(6)(2006)629-631)、蛋白酪氨酸磷酸酯酶1b抑制活性(bioorg.med.chem.lett.22(23)(2012)7237-7242)、tgr5受體激活劑(j.med.chem.51(6)(2008)1831-1841)等。
目前有關(guān)石膽酸的合成報(bào)道很少。1946年有報(bào)道以脫氧膽酸為起始原料，經(jīng)c-24甲酯化、選擇性保護(hù)3α-oh、再保護(hù)12α-oh、然后選擇性脫除3α-oh保護(hù)基、水解、氫化，一共7步合成石膽酸(journalofbiologicalchemistry,1946,162,555-563)。反應(yīng)路線如下：
此合成路線中，總收率只有23％，且用到昂貴的二氧化鉑催化劑，成本較高，不適合用于工業(yè)化生產(chǎn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明提供了一種石膽酸的合成方法，該方法起始原料膽酸易得且廉價(jià)，合成步驟簡(jiǎn)短，副反應(yīng)少，后處理簡(jiǎn)單，適用于工業(yè)化生產(chǎn)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明石膽酸的合成方法(半合成方法)，包括以下步驟：
步驟a)：在溶劑中，以式(1)所示的膽酸為起始原料，與酸酐發(fā)生酯化反應(yīng)，選擇性保護(hù)3α-oh，得到式(2)化合物；
步驟b)：在溶劑中，式(2)化合物在氧化劑的作用下發(fā)生氧化反應(yīng)，通過(guò)氧化7α-oh和12α-oh為羰基，得到式(3)化合物；
步驟c)：在溶劑中，式(3)化合物在堿的作用下發(fā)生水解反應(yīng)，得到式(4)化合物；
步驟d)：在溶劑中，式(4)化合物在水合肼和堿的作用下發(fā)生黃鳴龍還原反應(yīng)，得到式(5)所示的石膽酸；
所述反應(yīng)過(guò)程如反應(yīng)式(i)所示：
其中，r為-(ch2)2cooh、-(ch2)3cooh、-(ch2)4cooh、-phcooh等。
步驟a)中，所述酯化反應(yīng)的溫度范圍為25℃～100℃；優(yōu)選地，為80℃。
步驟a)中，所述酯化反應(yīng)的時(shí)間范圍為24～48小時(shí)；優(yōu)選地，為43小時(shí)。
步驟a)中，所述酸酐選自丁二酸酐、戊二酸酐、己二酸酐和鄰苯二甲酸酐等；優(yōu)選地，為丁二酸酐。
步驟a)中，所述膽酸與酸酐的摩爾比為1:(1～3)；優(yōu)選地，為1:1.75。
步驟a)中，所述溶劑為吡啶。
在一個(gè)具體的實(shí)施方式中，本發(fā)明步驟a)中的反應(yīng)條件為：膽酸溶解在吡啶中，加入酸酐加熱反應(yīng)，通過(guò)tlc檢測(cè)反應(yīng)進(jìn)程，得到式(2)化合物。
步驟b)中，所述氧化劑選自pdc、pcc、cro3、nbs、ncs、naclo、ca(clo)2和h2o2等中的一種或多種；優(yōu)選地，為nbs(n-溴代丁二酰亞胺)。
步驟b)中，所述氧化反應(yīng)的溫度范圍為0℃～60℃；優(yōu)選地，為40℃。
步驟b)中，所述氧化反應(yīng)的時(shí)間范圍為0.5～12小時(shí)；優(yōu)選地，為6小時(shí)。
步驟b)中，所述式(2)化合物與氧化劑的摩爾比為1:(2～5)；優(yōu)選地，為1:4。
步驟b)中，所述溶劑選自四氫呋喃、丙酮和水等中的一種或多種；優(yōu)選地，當(dāng)氧化劑為pdc、pcc、cro3時(shí)，所述溶劑為四氫呋喃；當(dāng)氧化劑為nbs、ncs、naclo、ca(clo)2和h2o2時(shí)，所述溶劑為丙酮和水，其中所述丙酮和水的體積比為(1～5):1，優(yōu)選地，為3:1。
步驟b)中，優(yōu)選在避光條件下進(jìn)行。
在一個(gè)具體的實(shí)施方式中，本發(fā)明步驟b)中的反應(yīng)條件為：式(2)化合物溶解在溶劑中，加入氧化劑反應(yīng)，通過(guò)tlc檢測(cè)反應(yīng)進(jìn)程，得到式(3)化合物。
步驟c)中，所述水解反應(yīng)的溫度范圍為0℃～75℃；優(yōu)選地，為室溫25℃。
步驟c)中，所述水解反應(yīng)的時(shí)間范圍為1～24小時(shí)；優(yōu)選地，為16小時(shí)。
步驟c)中，所述溶劑選自四氫呋喃、水等中的一種或多種；優(yōu)選地，為四氫呋喃和水的混合溶劑，其中，四氫呋喃和水的體積比為(4～8):1，優(yōu)選地，為6:1。
步驟c)中，所述堿選自氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋰、碳酸鉀、碳酸鈉、乙酸鉀、叔丁醇鉀、叔丁醇鈉和乙醇鈉等中的一種或多種；優(yōu)選地，為氫氧化鋰；進(jìn)一步優(yōu)選地，為一水合氫氧化鋰。
步驟c)中，所述式(3)化合物和堿的摩爾比為1:(3～10)；優(yōu)選地，為1:4。
在一個(gè)具體的實(shí)施方式中，本發(fā)明步驟c)中的反應(yīng)條件為：式(3)化合物溶解在水和四氫呋喃的混合溶劑中，加入堿，通過(guò)tlc檢測(cè)反應(yīng)進(jìn)程，結(jié)束后得到式(4)化合物。
步驟d)中，所述堿選自氫氧化鋰、氫氧化鈉、氫氧化鉀、叔丁醇鉀、乙酸鉀和乙醇鈉等中的一種或多種；優(yōu)選地，為氫氧化鉀。
步驟d)中，所述式(4)化合物與水合肼和氫氧化鉀的摩爾比為1:5～20:5～20；優(yōu)選地，為1:10:10。
步驟d)中，所述溶劑選自一縮二乙二醇、乙二醇和丙三醇等中的一種或多種；優(yōu)選地，為一縮二乙二醇。
步驟d)中，所述黃鳴龍還原反應(yīng)的溫度范圍為100℃～200℃；優(yōu)選地，為120℃～200℃。進(jìn)一步優(yōu)選地，為120℃、200℃。
步驟d)中，所述黃鳴龍還原反應(yīng)的時(shí)間范圍為3～24小時(shí)；優(yōu)選地，為6小時(shí)。
在一個(gè)具體的實(shí)施方式中，本發(fā)明步驟d)中的反應(yīng)條件為：式(4)化合物溶解在溶劑中，加入水合肼和堿，加熱至100～200℃，反應(yīng)3～24小時(shí)，通過(guò)tlc檢測(cè)反應(yīng)進(jìn)程，得到式(5)所示石膽酸。
本發(fā)明中，所述黃鳴龍還原反應(yīng)的機(jī)理如下所示：
含有羰基化合物首先和肼反應(yīng)生成腙，然后在堿的作用下，脫去氮上的氫，雙鍵移位。最后，氮?dú)怆x去，碳負(fù)離子再奪取水中的氫，生成被還原為亞甲基。
本發(fā)明的有益效果在于：1)本發(fā)明的起始原料易得、價(jià)廉，合成路線簡(jiǎn)短，經(jīng)過(guò)4步合成石膽酸，是一條全新的合成路線，至今沒(méi)有報(bào)道類似的合成方法。2)前三步反應(yīng)幾乎定量完成，副反應(yīng)少，后處理簡(jiǎn)單，總質(zhì)量收率可達(dá)75％。
具體實(shí)施方式
結(jié)合以下具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施本發(fā)明的過(guò)程、條件、實(shí)驗(yàn)方法等，除以下專門提及的內(nèi)容之外，均為本領(lǐng)域的常識(shí)，本發(fā)明沒(méi)有特別限制內(nèi)容。
下述實(shí)施例中，化合物結(jié)構(gòu)由核磁共振儀(bruker，400mhz)測(cè)定；膽酸由上海泰坦科技有限公司提供；其余常規(guī)試劑主要由上海國(guó)藥化學(xué)試劑公司提供；產(chǎn)品主要通過(guò)硅膠柱層析純化，硅膠(200-300目)由青島海洋化工廠提供。
實(shí)施例一
1、式(2’)化合物的合成
膽酸(10g，24.5mol)溶解在吡啶(50ml)中，加入丁二酸酐(3.43g，34.3mmol)，升溫至80℃反應(yīng)17小時(shí)，補(bǔ)加300mg丁二酸酐，反應(yīng)7小時(shí)，補(bǔ)加300mg丁二酸酐，再反應(yīng)7小時(shí)，再補(bǔ)加200mg丁二酸酐反應(yīng)12小時(shí)。tlc檢測(cè)原料反應(yīng)完全后，將反應(yīng)液冷卻至室溫，倒入稀hcl水溶液中(55ml濃鹽酸+500ml水)，加入100ml乙酸乙酯室溫?cái)嚢?0分鐘。分液，水相用乙酸乙酯提取(40ml×4)。合并有機(jī)相，依次用飽和食鹽水(30ml×1)洗滌、無(wú)水na2so4干燥。減壓濃縮、真空干燥，得式(2’)化合物粗品(白色固體，12.4g)，質(zhì)量收率124％。產(chǎn)品無(wú)需純化，直接投下一步反應(yīng)。1hnmr(400mhz,dmso-d6)δ12.07(s,2h),4.44(s,1h),4.03(d,j＝7.2hz,1h),3.79(s,1h),0.94(t,j＝11.8hz,5h),0.84(s,3h),0.59(s,3h).
2、式(3’)化合物的合成
式(2’)化合物粗品(12.4g，24.5mmol)溶解在丙酮(180ml)和水(60ml)混合溶劑中，加入nbs(17.4g，98mmol)，內(nèi)溫升至40℃避光反應(yīng)6小時(shí)。tlc檢測(cè)原料幾乎反應(yīng)完全后，冷卻至室溫，加入30ml亞硫酸氫鈉溶液將反應(yīng)淬滅。分液，水相加入200ml水，水相用乙酸乙酯提取(30ml×4)。合并有機(jī)相，依次用飽和食鹽水(30ml×1)洗滌、無(wú)水na2so4干燥。減壓濃縮至干，得式(3’)化合物粗品(白色固體，11g)，質(zhì)量收率110％(相對(duì)于起始原料膽酸)。產(chǎn)品無(wú)需純化，直接投下一步反應(yīng)。1hnmr(400mhz,cdcl3)δ4.70(t,j＝10.2hz,1h),1.40–1.22(m,9h),1.03(s,3h),0.84(d,j＝6.2hz,3h).
3、式(4)化合物的合成
式(3’)化合物(1g，2mmol)溶解在四氫呋喃(30ml)和水(5ml)混合溶劑中，加入一水合氫氧化鋰(332mg，8mmol)，室溫?cái)嚢璺磻?yīng)16小時(shí)。tlc檢測(cè)原料反應(yīng)完全，加入2nhcl溶液將母液ph調(diào)節(jié)為2～3。加入100ml水，水相用二氯甲烷提取(20ml×4)。合并有機(jī)相，依次用飽和食鹽水(30ml×1)洗滌、無(wú)水na2so4干燥。減壓濃縮，真空干燥，得式(4)化合物(白色固體，0.78g)，質(zhì)量收率78％。產(chǎn)品無(wú)需純化，直接投下一步反應(yīng)。
4、式(5)化合物的合成
式(4)化合物(404mg，1mmol)溶解在一縮二乙二醇(10ml)中，加入98％水合肼(0.5ml，10mmol)，加熱至120℃攪拌2小時(shí)，冷卻至70～80℃，再加入氫氧化鉀(560mg，10mmol)后升溫至200℃反應(yīng)6小時(shí)。tlc檢測(cè)原料反應(yīng)完全后，冷卻至室溫，倒入水中(150ml)，加入2n鹽酸調(diào)節(jié)ph至2～3。水相用二氯甲烷提取(20ml×5)。合并有機(jī)相，依次用飽和食鹽水(20ml×1)洗滌、無(wú)水na2so4干燥。減壓濃縮，硅膠柱層析(dcm:meoh＝10:1)純化，得式(5)所示石膽酸(白色固體，356mg)，質(zhì)量收率88％。1hnmr(400mhz,cd3od)δ3.61–3.46(m,1h),0.95(t,j＝3.2hz,6h),0.69(s,3h)。13cnmr(100mhz,cd3od)δ178.2,72.4,57.9,57.5,49.0,43.9,43.6,41.9,41.5,37.3,37.2,36.7,36.5,35.7,32.3,32.0,31.2,29.2,28.4,27.7,25.3,24.0,22.0,18.8,12.5。
本發(fā)明的保護(hù)內(nèi)容不局限于以上實(shí)施例。在不背離發(fā)明構(gòu)思的精神和范圍下，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠想到的變化和優(yōu)點(diǎn)都被包括在本發(fā)明中，并且以所附的權(quán)利要求書為保護(hù)范圍。