一种3α-羟基-5α,14β-雄甾-15-烯-17-酮的制备方法

摘要

本发明属于化学合成领域，涉及到一种化合物3α‑羟基‑5α,14β‑雄甾‑15‑烯‑17‑酮的制备方法，该方法是利用天然甾体3α‑羟基‑5α,14α‑雄甾‑17‑酮为原料与溴化酮反应，再经脱溴化氢成烯、酸碱催化剂作用下异构化的步骤制得目标产物。本发明提供了一种含有14βH的新化合物3α‑羟基‑5α,14β‑雄甾‑15‑烯‑17‑酮的合成方法，制得的产物在甾体刚性骨架上具有14βH的构型和α,β‑不饱和羰基结构单元，对生物活性有着重要的作用。

说明书

技术领域

本发明属于化学合成领域，涉及到一种化合物的制备方法，具体是利用天然甾体3α-羟基-5α,14α-雄甾-17-酮为原料，提供了一种含有14βH的新化合物3α-羟基-5α,14β-雄甾-15-烯-17-酮的合成方法。

背景技术

天然甾体化合物的化学修饰已经成为新药研究的重要领域，通过对甾体母环结构的手性翻转或官能团化的修饰，可以得到一些重要的优于母体生物活性的甾体化合物[Levina,I.S.；Pokrovskaya,E.V.；Kulikova,L.E.；Kamernitzky,A.V.；Kachala,V.V.；Smirnov,A.N.Steroids.2008,73,815]。其中，较为重要的天然甾体化合物的化学修饰是由14αH翻转成14βH构型。通过构型翻转，许多14βH甾体化合物具有了特殊的生理活性，如用于避孕药[A.Cleve,G.Neef,E.Ottow,S.Scholz,and W.Schwede,Tetrahedron,1995,51,5563-72.]，作为钠泵的抑制剂,用于治疗心脏疾病，高血压,肾脏疾病,糖尿病,代谢紊乱,肺病、慢性阻塞性肺病和癌症等[P.Hilton,J.Hilton,PCT Int.Appl.,2006120472,16Nov2006；P.J.Hilton,W.McKinnon,E.C.Gravett,J.-M.R.Peron,C.M.Framptonc,M.G.Nicholls,G.Lord,Steroids,2010,75,1137–1145.]。也能够作为新型神经甾体化合物用于GABA_A受体调节剂的研究[C.Wang,N.P.Rath,D.F.Covey,Tetrahedron,2007,63(33),7977-7984.]。

天然甾体14αH翻转成14βH可以使用氢氟酸和五氟化锑体系[G.A.Olah,G.K.S.Prakash,Q.Wang,X.Li,e-EROS Encyclopedia of Reagents for OrganicSynthesis,2001,1-7.]。该反应体系能够直接将14αH翻转成14βH，但往往产生大量副产物，14αH翻转成14βH的构型效率比较低，因此，该方法难以适用于生产实际。研究发现通过天然甾体D环17-羰基的α位碳上卤代，然后消去卤化氢成甾体D环15-烯-17-酮，进一步在碱性试剂作用下异构成甾体D环14-烯-17-酮，随后通过D环17-羰基的烯醇互变成D环14,16-二烯醇，最后在酸性条件下成14βH甾体D环17-羰基的构型[A.Cleve,G.Neef,E.Ottow,S.Scholz,and W.Schwede,Tetrahedron,1995,51,5563-72.]，该方法路线长，转化率不高。D环17-羰基的α位碳上卤素可以在碱性条件下水解成D环16-羟基-17-羰基化合物，然后在酸性条件下脱水可以得到含有14αH和14βH的甾体D环15-烯-17-酮的混合物，但分离比较困难[A.Abad,C.Agullo,M.Arno,L.R.Domingo,and R.J.Zaragoza J.Org.Chem.,1990,55(8),2369-73.]。从天然甾体α-卤代D环17-羰基的化合物使用碳酸锂和溴化锂的混合体系促进消去卤化氢，可以直接得到部分的14βH的甾体D环15-烯-17-酮，但收率比较低，原料不能够充分利用[C.Wang,N.P.Rath,D.F.Covey,Tetrahedron,2007,63(33),7977-7984.]。

发明内容

本发明利用天然甾体3α-羟基-5α,14α-雄甾-17-酮(下式中1)为原料，提供了一种含有14βH的新化合物3α-羟基-5α,14β-雄甾-15-烯-17-酮的制备方法(下式中3b)，结构式如下：

此化合物中除了保留了甾体应有的活性结构，同时在甾体D环上保留17-位羰基的，在甾体刚性骨架上构建α,β-不饱和羰基结构单元，能与多种受体结合,呈现出广泛的生物活性。

为达到以上目的，本发明采用了以下技术方案，一种化合物3α-羟基-5α,14β-雄甾-15-烯-17-酮的制备方法，包括如下步骤：

(a)、3α-羟基-16α-溴雄甾-17-酮(2)的合成：

将3α-羟基-5α,14α-雄甾-17-酮(1)在有机溶剂中与溴化酮反应生成3α-羟基-16α-溴雄甾-17-酮(2)；

(b)、3α-羟基雄甾-14-烯-17-酮(3a)和3α-羟基-14β-雄甾-15-烯-17-酮(3b)的合成：

将步骤a所得产物3α-羟基-16α-溴雄甾-17-酮(2)在磷酸锂作用下脱溴化氢成烯得到混合物3α-羟基雄甾-14-烯-17-酮(3a)和3α-羟基-14β-雄甾-15-烯-17-酮(3b)，通过色谱柱分离。

(c)、最后将步骤b分离所得化合物3α-羟基雄甾-14-烯-17-酮(3a)，在酸碱催化剂作用下，异构化成目标产物3α-羟基-5α,14β-雄甾-15-烯-17-酮(3b)。

本发明所述步骤(a)中的有机溶剂选自甲醇、乙醇；所述步骤(b)是通过磷酸锂进行脱溴反应；所述步骤(c)中溶剂体系为酸碱体系；所述步骤(c)中所用催化剂为可选碳酸锂，碳酸氢钾,氢氧化钾,硫酸,对甲苯磺酸或硅胶负载硫酸为固体酸催化剂(SSA)。本发明所述步骤(a)到步骤(c)，反应转化率比较高，且原料3α-羟基雄甾-14-烯-17-酮的利用率高，适合大量生产。

采用以上技术方案后，本发明在甾体刚性骨架上具有14βH的构型和α,β-不饱和羰基结构单元对生物活性有着重要的作用，从甾体合成角度出发，因为甾体14αH翻转成14βH的构型，C(15)＝C(16)烯基对甾体母环的影响，在甾体C(15)-C(16)进行结构修饰会给出特殊的生理活性。

附图说明

图1是3α-羟基-16α-溴雄甾-17-酮的分子结构。

图2是3α-羟基-14β-雄甾-15-烯-17-酮的分子结构。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述。本发明中使用的原料均为商品化原料，可从市场购买。

Scheme 1合成3α-羟基雄甾-14-烯-17-酮(3a)和3α-羟基-14β-雄甾-15-烯-17-酮(3b)的反应方程式

3α-羟基-16α-溴雄甾-17-酮(2)的合成

取5.80g(20mmol)3α-羟基-5α-雄甾-17-酮雄酮，11.20g(50mmol)溴化铜，100mL甲醇，于250ml圆底烧瓶中，升温至回流，TLC跟踪反应。8h原料完全反应。停止反应，减压蒸去反应溶剂甲醇，随后残留物中加50mL水，用二氯甲烷(2X 50mL)萃取分液，有机相依次用50mL水洗2-3遍，25mL饱和氯化钠溶液洗1-2遍，然后收集有机相，经无水硫酸钠干燥。减压蒸去溶剂二氯甲烷得乳白色固体，用甲醇重结晶，得白色针状固体3α-羟基-16α-溴雄甾-17-酮(2)(结构式如图1,晶体参数见表2)6.5g，产率88％。

White solid,yield:88％,Mp:154-155oC(PE/AcOEt)；¹H-NMR(400MHz,CDCl₃)δ(ppm):4.49(d,J＝6.9Hz,1H),4.01(s,1H),2.18(dd,J＝14.4,6.6Hz,1H),2.14–2.06(m,1H),1.88–1.83(m,1H),0.85(s,3H),0.76(s,3H)¹³C-NMR(100MHz,DMSO-d₆)δ(ppm):213.65,66.24,54.15,47.94,47.80,46.41,38.96,36.20,35.70,34.25,34.01,32.29,32.00,30.67,28.90,28.06,19.89,14.19,11.13；IR(KBr,cm^-1):3552,2925,2677,1747,1448,1370,1267,1213,1160,1013,908,835,704,657；HRMS(ESI)calcd>19H₂₉BrO₂Na[M+Na]⁺391.1249；Found>

3α-羟基雄甾-14-烯-17-酮(3a)和3α-羟基-14β-雄甾-15-烯-17-酮(3b)的合成

取化合物3α-羟基-16α-溴雄甾-17-酮(2)(3.69g,10mmol)，磷酸锂1.17g(10mmol),60mLDMF，于圆底烧瓶中，升温至回流。TLC跟踪反应，4h原料反应完全，停止反应，冷却至室温，然后将体系反应液倒入到50mL冰水中，边加边搅拌，有淡黄色固体析出，抽滤，得到黄色粘稠状固体。用二氯甲烷(50mL)将其溶解后，依次用30mL水洗2-3遍，15mL饱和食盐水洗1-2遍，然后收集有机相，无水硫酸钠干燥，减压蒸去溶剂二氯甲烷得到黄色油状物，经柱层析纯化(石油醚:乙酸乙酯＝5:1，硅胶)，得白色固体3α-羟基雄甾-14-烯-17-酮，1.35g,产率：47％；继续使用淋洗液(石油醚:乙酸乙酯＝3:1)得淡黄色固体3α-羟基-14β-雄甾-15-烯-17-酮(结构式如图2,晶体参数见表2)，1.33g,产率：46％。

3α-羟基雄甾-14-烯-17-酮(3a)

White solid,yield:47％,Mp:93-94oC(PE/AcOEt)；¹H-NMR(400MHz,CDCl₃)δ(ppm):5.40(dd,J＝4.1,2.0Hz,1H),3.97(dd,J＝5.4,2.6Hz,1H),2.94–2.87(m,1H),2.74(m,1H),1.81–1.76(m,1H),1.02(s,3H),0.75(s,3H)；¹³C-NMR(100MHz,CDCl₃)δ(ppm):223.19,153.60,112.69,66.12,54.68,50.91,41.35,38.65,36.41,35.55,35.39,33.20,31.92,28.72,28.70,27.88,20.23,19.83,10.95；IR(KBr,cm^-1):3416,2929,2863,1717,1638,1451,1376,1230,1124,1040,904,819,698,612,566；HRMS(ESI)calcd>19H₂₈O₂Na[M+Na]⁺311.1987；Found>

3α-羟基-14β-雄甾-15-烯-17-酮(3b)

White solid,yield:46％,Mp:172-173^oC(PE/AcOEt)；¹H-NMR(400MHz,CDCl₃)δ(ppm):7.70(dd,J＝5.9,2.2Hz,1H),6.16(dd,J＝5.9,2.3Hz,1H),4.02–4.00(m,1H),2.53(m,1H),1.05(s,3H),0.71(s,3H)；¹³C-NMR(100MHz,CDCl₃)δ(ppm):215.92,164.54,132.97,66.29,54.84,47.50,45.54,38.95,37.09,35.58,34.04,32.91,31.44,30.79,28.65,28.48,22.05,19.57,10.11；IR(KBr,cm^-1):3504,3048,2928,2861,2648,1691,1577,1448,1366,1291,1244,1166,1069,1023,973,899,806,705,610,540；HRMS(ESI)calcd>19H₂₈O₂Na[M+Na]⁺311.1987；Found311.1988.

3α-羟基雄甾-14-烯-17-酮(3a)异构化制备3α-羟基-14β-雄甾-15-烯-17-酮(3b)

Scheme 2 3α-羟基雄甾-14-烯-17-酮(3a)异构化成3α-羟基-14β-雄甾-15-烯-17-酮(3b)的反应方程式

硅胶负载硫酸为固体酸催化剂(SSA)的制备：

参考文献报道的方法[Zolfigol,M.A.Tetrahedron,2001,57,9509.]和利用我们已报道的固体酸(SSA)的方法制备[张燕,吴过,陈涛,王存德,微波辐射固体酸催化合成4-芳基二氢香豆素.广州化工,2010,(12)，94-96.]，实验步骤如下：在100ml带吸收装置的烧瓶内加入干燥的硅胶(15g)与无水四氢呋喃(50ml),烧瓶上接上装有氯磺酸(5.8g,0.05mol)的恒压滴液漏斗。搅拌下，半小时内将氯磺酸加入到烧瓶内，继续搅拌半小时。然后蒸除溶剂，干燥封口保存。所制得固体酸(SSA)大约2.5mmol·g^-1。

3α-羟基雄甾-14-烯-17-酮(3a)异构化成3α-羟基-14β-雄甾-15-烯-17-酮(3b)的反应

化合物3α-羟基雄甾-14-烯-17-酮(3a)(576mg,2.0mmol)，合适的酸碱催化剂(Table 1)，混合于10mL DMF中，反应体系升温至回流。TLC跟踪反应，6h后原料不再转化，停止反应，冷却至室温，过滤出固体催化剂，然后将反应液倒入到20mL冰水中，用二氯甲烷(2x15mL)萃取后，有机相依次用10mL水洗2-3遍，10mL饱和食盐水洗1-2遍，然后收集有机相，无水硫酸钠干燥，减压蒸去溶剂二氯甲烷的残余物经柱层析纯化，首先使用淋洗液(石油醚:乙酸乙酯＝5:1，硅胶)回收3α-羟基雄甾-14-烯-17-酮(3a)，继续使用淋洗液(石油醚:乙酸乙酯＝3:1)得淡黄色固体3α-羟基-14β-雄甾-15-烯-17-酮(3b)(Table 1)。

表1.1 3α-羟基雄甾-14-烯-17-酮(3a)异构化反应结果

3α-羟基-16α-溴雄甾-17-酮和3α-羟基-14β-雄甾-15-烯-17-酮的单晶分析

3α-羟基-16α-溴雄甾-17-酮的分子结构如图1。

3α-羟基-14β-雄甾-15-烯-17-酮的分子结构如图2。

表2.3α-羟基-16α-溴雄甾-17-酮和3α-羟基-14β-雄甾-15-烯-17-酮的晶体参数