一类20－羟基－16α－溴代－甾体化合物、合成方法及其用途

摘要

本发明涉及一类结构新颖的20－羟基－16α－溴代－甾体化合物、合成方法(a，酰基的水解)及用途(b，碎裂重排)，采用20－羟基乙酸酯－16α－溴代甾体化合物为原料获得20－羟基－16α－溴代－甾体化合物，它们经过碎裂重排得到的雄甾－16－烯－3β－醇是合成猪外激素雄甾－16－烯－3－酮和雄甾－16－烯－3α－醇的关键中间体，进而就可以合成这两个猪外激素。本发明的方法操作简便、试剂价格低廉、产物收率高，适合工业化生产，这种方法实现了甾体皂甙元的降解产物——孕甾醇的进一步有效利用。

说明书

技术领域

本发明涉及一类结构新颖的20-羟基-16α-溴代-甾体化合物、它们的合成方法及用途。20-羟基乙酸酯-16α-溴代甾体化合物在碱性条件下水解脱除乙酰基，得到20-羟基-16α-溴代-甾体化合物；这类化合物在碱性条件下发生碎裂反应可以得到雄甾-16-烯-3β-醇，是合成猪外激素雄甾-16-烯-3-酮和雄甾-16-烯-3α-醇等甾体药物的关键中间体。

技术背景

公猪的尿液中含有雄甾-16-烯-3-酮(1)和雄甾-16-烯-3α-醇(2)，它们是已知的两种猪外激素，可以诱导母猪的性行为，缩短发情周期，并可在人工授精时用于检测猪的配种反应，提高受胎率，在国外养猪业中已经有比较广泛的应用(中国药科大学学报，1991，22，367)。

这两个化合物一般以表雄酮(3)为原料合成关键中间体雄甾-16-烯-3β-醇(4a)，然后再经过氧化或反转3-位羟基得到。目前比较常用的合成路线如下所示(Tetrahedron Lett.，1962，26，1261；药学学报，1982，17，696)：

表雄酮3在工业上是以剑麻皂甙元(tigogenin)为原料降解得到的，即在高压釜中皂甙元和乙酸酐加热到200℃裂解成假甾体皂甙元，再经铬酐氧化以及消除反应和重排反应制备(J.Am.Chem.Soc.，1940，62，3350；J.Org.Chem.，1956，21，520)，生产过程中污染十分严重：

a，Ac₂O，200℃；b，CrO₃；c，NaOAc；d，NH₂OH；e，POCl₃，Py；f，K₂CO₃，MeOH。

田伟生小组发展了用双氧水降解甾体皂甙元成为孕甾醇、甾体内酯、孕甾酮和雄甾醇的方法(中国专利，ZL 96116304.6；中国专利，ZL 00127974.2；中国专利，ZL 01113196.9；中国专利，ZL 03141641.1)，新的降解方法不仅消除了经典降解方法中存在的重金属铬的环境污染问题，同时还提高了甾体皂甙元的利用度和降解产物的收率。在此基础上，发现了孕甾-3，16，20-三醇的区域选择性乙酰化溴代反应(中国专利，ZL 200610024097.5)，得到20-羟基乙酸酯-16α-溴代甾体化合物5a：

文献报道，甾体-20-羟基-16-磺酸酯可以发生异裂重排得到雄甾-16-烯-3β-醇，但是产物复杂，雄甾-16-烯-3β-醇的收率较低(J.Org.Chem.，1970，35，561)：

Ts是对甲苯磺酰基，Ms是甲磺酰基

本发明以化合物5a及其类似物为原料，顺利得到了一类结构新颖的20-羟基-16α-溴代-甾体化合物，然后在碱性条件下发生碎裂反应可以得到3β-羟基-甾体-16-烯(化合物4a及其类似物)。以化合物4a为原料，参考文献的方法，就可以合成猪外激素化合物1和化合物2。

发明内容

本发明的目的是提供一类结构新颖的20-羟基-16α-溴代-甾体化合物。

本发明的另一目的是提供合成上述甾体化合物的方法。

本发明的目的还提供一种上述甾体化合物的用途，这些化合物是合成猪外激素及其类似物的重要中间体。

本发明所述的20-羟基-16α-溴代-甾体化合物的结构如下：

代表朝上或者朝下；R¹为OH、OAc、OMOM、OBn或者OTBDPS；R²为H、OH、Cl、Br或者R²与R³成5，6-双键；R³为H、OH、Cl、OAc或者Br；R⁴为H、OH、OAc或者OMOM；其中，Ac是乙酰基，TBDPS是叔丁基二苯基硅基，MOM是甲氧亚甲基，Bn是苄基。

本发明所述的20-羟基-16α-溴代-甾体化合物通过如下方法合成：

在极性溶剂中，20-羟基乙酸酯-16α-溴代甾体化合物5与碱在室温到回流温度下反应0.5-50小时，得到20-羟基-16α-溴代甾体化合物6；化合物5与碱的摩尔比为1∶0.01～20；所述的极性溶剂是醇类溶剂、丙酮、水、四氢呋喃(THF)、二氧六环、乙腈、DMSO、乙醇、甲醇、N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、叔丁醇、异丙醇、或者它们组成的混合溶剂；所述的碱为LiOH、NaOH、KOH、MeONa、EtONa、Li₂CO₃、Na₂CO₃、K₂CO₃、Cs₂CO₃、NaHCO₃或KHCO₃。

本发明所述的20-羟基-16α-溴代-甾体化合物可以用来合成猪外激素的关键中间体雄甾-16-烯-3β-醇及其类似物：

20-羟基-16α-溴代甾体化合物6或其溶解在有机溶剂中的溶液，在-78℃到回流温度下加入到有机溶剂与强碱的混合物中，反应0.2-24小时，得到雄甾-16-烯-3β-醇4；化合物4与强碱的摩尔比为1∶0.5～50；所述的有机溶剂是醇类溶剂、四氢呋喃、二氧六环、苯、甲苯、N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、N，N-二甲基乙酰胺(DME)、二甲基亚砜(DMSO)或者它们的混合物；所述的强碱为氢化钾(KH)、氢化钠(NaH)、氨基钠(NaNH₂)、氨基锂(LiNH₂)、六甲基二硅基氨基钾(KHMDS)、六甲基二硅基氨基钠(NaHMDS)、六甲基二硅基氨基锂(LiHMDS)、二异丙基氨基锂(LDA)、甲基锂(MeLi)、正丁基锂(n-BuLi)、仲丁基锂(s-BuLi)、叔丁基锂(t-BuLi)、甲醇钠(MeONa)、乙醇钠(EtONa)或者叔丁醇钾(t-BuOK)。

上述反应中所述的醇类溶剂是甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、异丁醇、仲丁醇、叔丁醇(t-BuOH)、二甘醇、丙三醇或者它们的混合物；所述的化合物4～6的结构式如下所示：

其中、R¹～R⁴的定义如前所述，Ac是乙酰基。

本发明具有如下优点：

1.以甾体皂甙元为基本原料，通过降解、溴代、脱除乙酰基和碎裂反应得到了合成猪外激素的关键中间体雄甾-16-烯-3β-醇。这种合成策略利用了甾体皂甙元新的降解方法，避免了铬酐降解的污染严重的问题。

2.本发明合成雄甾-16-烯-3β-醇的方法操作简便、试剂价格低廉、产物收率高。

具体实施方法

通过以下具体实施方法将有助于理解本发明，但并不限制本发明的内容。

本发明的化合物5a、5d、5e、5g、5h参照文献的方法合成(中国专利，ZL200610024097.5)；以化合物4a为原料，参照文献的方法可以合成猪外激素雄甾-16-烯-3-酮和雄甾-16-烯-3α-醇(Tetrahedron Lett.，1962，26，1261；药学学报，1982，17，696)。

实施例1化合物6a的合成

称取500mg化合物5a溶于适量MeOH，加入429mg(3eq.)K₂CO₃进行水解反应，43℃反应10小时。浓缩近干，乙酸乙酯收集残留物，有机相用饱和食盐水洗，无水硫酸镁干燥，静置30min，过滤，旋蒸乙酸乙酯，柱层析分得178mg化合物6a(89.2％)。

化合物6a，mp 168℃，[α]²⁵_D+9.2(c 0.765，CHCl₃)；¹H-NMR(CDCl₃，400MHz)δ：0.63(s，3H，18-H)，0.85(s，3H，19-H)，3.33(m，1H，3-H)3.74(m，1H，20-H)，4.42(m，1H，16-H)；IR ν：3415，2921，2847，1442，1372，1041cm^-1；元素分析计算值C₂₅H₃₉O₄Br：C 63.15，H 8.83；实测值C 63.36，H 8.47.

实施例2化合物6d的合成

称取500mg化合物5d溶于10mL EtOH/THF(1∶1)，加入22mg(1.0eq.)LiOH进行水解反应，回流至原料消失。旋干，柱层析分得345mg化合物6d(89.9％)。

化合物6d，¹H-NMR(CD₃OD，300MHz)δ：0.86(s，3H，19-Me)，1.02(s，3H，18-Me)，1.41(d，J＝6.8Hz，3H，21-Me)，3.24(dd，J＝11.1，4.7Hz，1H，12-H)，3.50(m，1H，3-H)，4.38(m，1H，20-H)，4.57(m，1H，16-H)；IRν：3421，1442，1372，1041cm^-1；元素分析计算值C₂₁H₃₅BrO₃：C 60.72，H 8.49；实测值C 59.96，H 8.68.

实施例3化合物6e的合成

称取500mg化合物5e溶于8mL MeOH，加入255mg(1.0eq.)Cs₂CO₃进行水解反应，室温反应至原料消失。浓缩近干，乙酸乙酯收集残留物，有机相用饱和食盐水洗，无水硫酸镁干燥，静置30min，过滤，旋蒸乙酸乙酯，柱层析分得298mg化合物6e(68.6％)。

化合物6e，¹H-NMR(CDCl₃，300MHz)δ：0.75(s，3H)，0.82(s，3H)，1.35(d，J＝5.2Hz，3H)，3.53(m，1H)，3.84(m，1H)，4.54(m，1H)，4.81(m，1H)；元素分析计算值C₂₁H₃₃Br₃O₂：C 45.27，H 5.97；实测值C 45.02，H 5.63.

实施例4化合物6g的合成

称取500mg化合物5g溶于8mL MeOH，加入4mg(0.1eq.)MeONa进行水解反应，回流5小时。浓缩近干，乙酸乙酯收集残留物，有机相用饱和食盐水洗，无水硫酸镁干燥，静置30min，过滤，旋蒸乙酸乙酯，柱层析分得445mg化合物6g(94.9％)。

化合物6g，¹H-NMR(CDCl₃，300MHz)δ：0.79(s，3H)，1.05(s，3H)，1.07(d，J＝6.3Hz，3H)，3.51(m，1H)，3.82(m，1H)，4.58(m，1H)，5.37(d，J＝4.8Hz，1H)；MS m/z(％)：636(89)，634(91).

实施例5化合物6h的合成

称取500mg化合物5h溶于8mL MeOH，加入381mg(3eq.)K₂CO₃进行水解反应，回流5小时。浓缩近干，乙酸乙酯收集残留物，有机相用饱和食盐水洗，无水硫酸镁干燥，静置30min，过滤，旋蒸乙酸乙酯，柱层析分得371mg化合物6h(80.4％)。

化合物6h，¹H-NMR(CDCl₃，300MHz)δ：0.68(s，3H)，0.89(s，3H)，1.35(d，J＝5.2Hz，3H)，3.37(s，3H，3-OCH₂OCH₃)，3.38(s，3H，12-OCH₂OCH₃)，3.49(m，1H，3-H)，3.55(m，1H，12-H)，4.29(m，1H，16-H)，4.68(s，2H，3-OCH₂OCH₃)，4.80，4.62(AB，2H，J_AB＝6.9Hz，12-OCH₂OCH₃)，4.87(m，1H，20-H)；MS m/z(％)：502(91)，504(92)；元素分析计算值C₂₅H₄₃BrO₅：C 59.63，H 8.61；实测值C 59.71，H 8.42.

实施例6化合物4a的合成

条件一：

576mg(5.14mmol，10eq.)t-BuOK加入3ml DMSO中，加热至80℃后，将溶于2ml DMSO的210mg 6a滴入反应体系中。升温至125℃反应2h，原料消失，反应良好。加水淬灭，乙酸乙酯萃取，合并的有机相用饱和食盐水洗涤2次，无水硫酸镁干燥。过滤，浓缩，残余物柱层析分离，得产物4a 128mg(88.5％)和4ab 15mg(9.0％)。

条件二：

200mg 6a和281mg(5eq.)t-BuOK在t-BuOH中回流7h，原料消失。加水淬灭，乙酸乙酯萃取，合并的有机相用饱和食盐水洗涤2次，无水硫酸镁干燥。过滤，浓缩，残余物柱层析分离，得产物4a 65mg(47.2％)和4ac 76mg(47.6％)。

化合物4a，mp 127℃；[α]²⁵_D+13.3(c 1.30，CHCl₃)；¹H-NMR(CDCl₃，300MHz)δ：5.83(d，J＝3.9Hz，1H，16-H)，5.69(br s，1H，17-H)，3.66-3.54(m，1H，3-H)，0.84(s，3H，18-H)，0.75(s，3H，19-H)；¹³C-NMR(CDCl₃，80MHz)δ：144.19；129.51；71.52；56.33；55.42；45.80；45.31；38.44；37.08；36.17；36.00；34.34；32.36；32.248；31.74；28.93；21.45；17.31；12.57；IRν：3346，3040，2938，2844 cm^-1.

化合物4ab，¹H-NMR(CDCl₃，300MHz)δ：5.92(d，J＝1.8Hz，1H，16-H)，5.80(brs，1H，17-H)，3.74-3.63(m，1H，3-H)，2.03(s，3H，OAc)，0.96(s，3H，18-H)，0.93(s，3H，19-H)；MS m/z(％)：316(78).

化合物4ac，mp 195-196℃；[α]²⁵_D+19.6(c 1.39，CHCl₃)；¹H-NMR(CDCl₃，400MHz)δ：5.10-5.16(m，1H，16-H)，4.49-4.54(m，1H，17-H)，3.55-3.63(m，1H，3-H)，0.86(s，3H，19-H)，1.37(d，3H，21-H)，1.17(s，3H，18-H)；¹³C-NMR(CDCl₃，80MHz)δ：83.47；76.50；71.28；57.06；56.28；54.55；45.05；40.68；40.09；38.35；37.22；35.80；35.13；34.83；32.75；31.67；28.84；23.33；21.59；16.13；12.56；IRν：3444，2925，2848cm^-1；元素分析计算值C₂₁H₃₄O₂：C 79.19，H 10.76；实测值C 78.79，H 10.34.

实施例7化合物4d的合成

将200mg 6d溶于2ml THF，-78℃滴加5eq.LDA(1Min THF)，升至室温反应2h，原料消失。加水淬灭，乙酸乙酯萃取，合并的有机相用饱和食盐水洗涤2次，无水硫酸镁干燥。过滤，浓缩，残余物柱层析分离，得产物4d 112mg(79.9％)。

化合物4d，¹H-NMR(CDCl₃，400MHz)δ：5.89 and 5.73(2H，16-H and 17-H)，3.50(m，1H，3-H)，3.42(m，1H，12-H)，1.02(s，3H，18-Me)，0.86(s，3H，19-Me)；元素分析计算值C₁₉H₃₀O₂：C 78.57，H 10.41；实测值C 78.42，H 10.74.

实施例8化合物4g的合成

353mg(10eq.)t-BuOK加入2ml DMSO中，加热至80℃后，将溶于2mlDMSO的200mg 6g滴入反应体系中。升温至125℃反应2h，原料消失。加水淬灭，乙酸乙酯萃取，合并的有机相用饱和食盐水洗涤2次，无水硫酸镁干燥。过滤，浓缩，残余物柱层析分离，得产物4g 120mg(74.6％)。

化合物4g，¹H-NMR(CDCl₃，400MHz)δ：5.75 and 5.61(2H，16-H and 17-H)，5.37(d，J＝4.8Hz，1H)，3.51(m，1H)，1.04(s，3H)，0.80(s，3H)；MS m/z(％)：510(85).

实施例9化合物4h的合成

将200mg 6h溶于2ml THF，-78℃滴加1eq.t-BuLi(1Min THF)，升至室温反应2h，原料消失。加水淬灭，乙酸乙酯萃取，合并的有机相用饱和食盐水洗涤2次，无水硫酸镁干燥。过滤，浓缩，残余物柱层析分离，得产物4h 109mg(72.4％)。

化合物4h，¹H-NMR(CDCl₃，400MHz)δ：5.75 and 5.61(2H，16-H and 17-H)，4.81-4.62(m，4H，OCH₂OCH₃)，3.57(m，1H，12-H)，3.49(m，1H，3-H)，3.37 and 3.38(each s，3H，OCH₂OCH₃)，0.89(s，3H)，0.68(s，3H)；MS m/z(％)：378(95).