探究獲取蟲草素的化學合成方法

時間：2024-10-23 17:04:19 化學畢業論文我要投稿

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探究獲取蟲草素的化學合成方法

　　蟲草素純品主要通過從人工培育的蛹蟲草中提取分離得到，操作繁瑣、制備成本較高，所以要嘗試對蟲草花進行分離，下面是小編搜集整理的一篇探究獲取蟲草素的化學合成方法的范文，歡迎閱讀查看。

探究獲取蟲草素的化學合成方法

　　蟲草素又稱3'-脫氧腺苷，由Cunningham[1]于1950年第一次從蛹蟲草中分離得到。生物學研究發現蟲草素具有抗腫瘤、抑菌、抗病毒、消炎等[2]廣譜生物活性和藥理作用。近年來研究人員發現蟲草素可能具有增強人類免疫力[3]和清除因老齡化引起的體內自由基的功效[4].另外，臨床上已有以蟲草素為主要成分的新藥用于白血病的治療[5],應用前景良好，因此具有巨大的市場潛力。但是，蟲草素純品的獲得非常不易，因此國際市場上蟲草素的價格非常昂貴。

　　目前，蟲草素純品主要通過從人工培育的蛹蟲草中提取分離得到，操作繁瑣、制備成本較高[6].為了大規模的獲取蟲草素用于生物活性研究，我們首先嘗試了對蟲草花進行分離，但是最終只獲得500mg樣品，純度約93%.該方法成本太高，因此我們試圖通過化學合成的方法獲取蟲草素。

　　通過對骨架分析可知，蟲草素由一個3-脫氧的核糖和腺嘌呤進行糖苷化連接而成。目前文獻報道的蟲草素的化學合成工藝主要有兩種：一是以腺苷(1)為原料，通過將1的3'-位羥基溴代，接著用自由基還原去除3'-位的鹵素制備蟲草素[7];二是利用木糖為原料通過多步基團保護，單獨裸露出3-位羥基，接著用自由基還原反應制得3-脫氧核糖，再與1進行糖苷化連接制得蟲草素[8].

　　本文以1為原料[9],經3步反應簡單快速地合成了蟲草素。即1與原乙酸三甲酯在醋酸作用下反應制得2',3'-羥基原酸酯化的中間體(2),接著加入乙酰溴，水解2',3'-原酸酯，通過一鍋兩步法以40.5%的收率制得2',5'-O-二乙酰基-3'-溴代腺苷(3);3在三丁基氫化錫和偶氮異二丁腈(AIBN)作用下經還原脫溴反應制得2',5'-O-二乙酰基-3'-脫氧腺苷(4);4經水解去除糖環羥基上的乙酰基合成了蟲草素，3步總收率29.8%,純度>95%,其結構經1HNMR和MS確證[7].本文還重點對3的合成條件進行了優化。

　　1實驗部分

　　1.1儀器與試劑

　　UV1900型雙光束紫外分光光度計;Bruker400MHz型核磁共振儀(DMSO-d6為溶劑，TMS為內標);Hitachi型高效液相色譜儀;5500Q-Trap型液質聯用儀。

　　高效薄層層析板，青島海浪;柱層析用硅膠，200目~300目，青島海洋化工廠;SephendexLH-20,北京綠百草公司;其余所用試劑均為分析純，愛斯特試劑公司，其中醋酸、甲苯和甲醇使用前經干燥和純化。

　　1.2合成

　　(1)3的合成在反應瓶中依次加入110.0g(37.5mmol)和冰醋酸75mL,氮氣保護，水浴冷卻，攪拌下緩慢滴加原乙酸三甲酯14.4mL(112mmol),滴畢;于室溫反應過夜(TLC檢測);冰水浴冷卻下反應15min;緩慢滴加乙酰溴7.6mL(93.7mmol)(30min);升溫至20℃,反應6h(TLC檢測).低溫蒸去大部分乙酸和過量乙酰溴，殘余物用氯仿(80mL)溶解，用飽和NaHCO3溶液調至pH7~8,依次用水和飽和食鹽水洗滌，無水硫酸鈉干燥，蒸干溶劑后經硅膠柱層析[洗脫劑：A=V(DCM)∶V(MeOH)=15∶1]純化得黃色油狀物36.26g,收率40.5%;MSm/z:414,416{[M+H]+}.

　　(2)4的合成在反應瓶中加入35.53g(13.4mmol)和無水甲苯67mL,攪拌使其溶解;加入AIBN0.44g(2.68mmol),于室溫反應10min;氮氣保護下滴加三丁基氫化錫5.8g(20.1mmol),滴畢;回流(110℃)反應2h(TLC檢測).傾入100mL輕石油醚中(析出淡黃色固體),過濾，濾餅用冰輕石油醚洗滌得4粗品3.87g,收率87.0%,直接進行下步反應。

　　(3)蟲草素的合成[8]在反應瓶中依次加入無水甲醇37mL和4640mg(1.87mmol),攪拌使其溶解;回流反應3h(TLC檢測).緩慢冷卻至室溫，減壓濃縮后經SephendexLH-20柱層析[洗脫劑：V(H2O)∶V(MeOH)=10∶1]純化得淡黃色固體蟲草素405mg,收率85.1%,Rf=0.3(展開劑：A=4∶1),m.p.226℃~228℃，[α]20D-35.2°(c0.10,MeOH);UV-Vis(CH3OH)λmax:213,260nm;1HNMRδ：8.36(s,1H,2-H),8.15(s,1H,8-H),7.30(s,2H,NH2),5.87(d,J=6.0Hz,1H,1'-H),5.69(d,J=5.6Hz,1H,2'-H),5.19~5.17(m,1H,5'-OH),4.57(s,1H,2'-OH),4.34(s,1H,4'-H),3.69~3.66(m,1H,5-Ha'),3.51~3.46(m,1H,5-Hb'),2.27~2.20(m,1H,3-Ha'),1.93~1.90(m,1H,3-Hb')(與文獻[8]值一致);MSm/z:274.1{[M+Na]+}.

　　2結果與討論

　　2.1合成

　　本文參照文獻方法通過兩步反應合成3:一是1的環化;二是乙酰溴開環。實驗中我們發現該反應雖然收率較好，但伴隨生成的副產物5(Chart1)較多，很難分離純化。其次，第一步反應產物2在乙酸乙酯、二氯甲烷及乙醚中的溶解性均較差，只在氯仿中有一定的溶解度。因此，萃取時氯仿用量較大。此外，由于第二步反應中DMSO會干擾反應的進行(DMSO會和原位生成的HBr反應),所以需要將其盡量除凈。文獻方法通過大量水洗和柱層析處理，后處理操作步驟較為繁瑣。在第二步溴解反應中，我們發現按文獻方法操作，3/5=4/1,選擇性不理想，給后處理分離純化帶來了較大困難。

　　2.2反應條件優化

　　在1的原酸酯化反應中，為了克服現有方法的缺點，尋找更加合理的合成工藝，對反應的溶劑進行了篩選，考察不同溶劑對反應的影響，結果見表1.由表1可見，以DMSO為溶劑時，2收率82%;以醋酸和DMF為溶劑時，收率較高，分別為72%和65%,且雜質較少，可以作為DMSO的替代溶劑;乙腈和二氯甲烷為溶劑時收率較低，不能作為替代溶劑。

　　在2的溴解反應過程中，考察了溶劑對反應的影響，結果見表2.首先參照文獻[9]方法以乙腈為溶劑時，以78%的收率獲得3和5的混合物，3/5=4/1[較文獻值(6/1)稍低];嘗試以乙酸為溶劑，3和5總收率為63%,3/5最佳能達6/1.

　　因此在進行溴解反應時，乙酸可作為較佳溶劑。

　　鑒于此，可將原酸酯化反應和溴解反應合并進行，反應以40.5%收率制得3和5,3/5=6/1.該方法提高了反應選擇性的同時也簡化了后處理程序。由于醋酸的沸點相對較低，因此可以在低溫下將乙酸和過量乙酰溴蒸餾出，大大簡化了后處理難度。但是反應選擇性一般，需進一步改進以利于工業化生產。

　　3結論

　　以廉價易得的腺苷(1)為原料，經3步反應以29.8%總收率成功合成了具有抗腫瘤、抑菌、抗病毒活性的天然產物蟲草素。合成中間體2',5'-O-二乙酰基-3'-溴代腺苷的最佳反應條件為：137.5mmol,醋酸75mL(作為溶劑和催化劑),將原乙酸三甲酯112mmol在冰水浴條件下緩慢滴加入體系，于室溫反應過夜;冰浴條件下，將乙酰溴93.7mmol在30min內緩慢滴加入反應體系，于20℃反應6h,收率40.5%.該改進方法為蟲草素工業化合成提供了新的途徑。

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