吡咯杂环生物aldisin的全合成方法

申请号 CN200310117582.3 申请日 2003-12-29 公开(公告)号 CN1274692C 公开(公告)日 2006-09-13
申请人 暨南大学; 发明人 曾向潮; 徐石海;
摘要 本 发明 涉及 生物 碱 化合物的合成,公开了一种吡咯杂环生物碱aldisin的全合成方法。本发明以吡咯为起始原料,经酰基化反应生成2-三氯乙酰基吡咯,2-三氯乙酰基吡咯与β-丙 氨 酸甲酯反应制得N-(2-吡咯甲酰基)-β-丙氨酸甲酯,产物经 水 解 得N-(2-吡咯甲酰基)-β-丙氨酸,后者在三氯 氧 磷作用下生成吡咯杂环生物碱aldisin。采用本发明所述的新合成工艺,所需原料简单便宜,反应条件温和,产品纯度高,产率高,易于产业化生产,能充分满足医学试验和临床使用的需求。
权利要求

1、一种吡咯杂环生物aldisin的全合成方法,包括以下步骤:
A.2-三氯乙酰基吡咯的合成:以吡咯为起始原料,经酰基化反应生成2-三 氯乙酰基吡咯;
B.N-(2-吡咯甲酰基)-β-丙酸甲酯的合成:2-三氯乙酰基吡咯与β-丙氨 酸甲酯进行氯仿反应,制得N-(2-吡咯甲酰基)-β-丙氨酸甲酯;
C.N-(2-吡咯甲酰基)-β-丙氨酸的合成:步骤B所得产物经解得N-(2- 吡咯甲酰基)-β-丙氨酸;
D.Aldisin的合成:步骤C所得产物在三氯磷作用下进行环化反应,生成 吡咯杂环生物碱aldisin。
2、根据权利要求1所述的吡咯杂环生物碱aldisin的全合成方法,其特征在于, 所述的步骤B中N-(2-吡咯甲酰基)-β-丙氨酸甲酯的合成方法是:15~35℃条 件下,以乙酸乙酯为溶剂,2-三氯乙酰基吡咯与β-丙氨酸甲酯进行氯仿反应,2- 三氯乙酰基吡咯与β-丙氨酸甲酯的摩尔比为1.0∶1.0~1.3,氯仿反应时间为2~8 小时,制得N-(2-吡咯甲酰基)-β-丙氨酸甲酯。
3、根据权利要求1所述的吡咯杂环生物碱aldisin的全合成方法,其特征在于, 所述的步骤C中N-(2-吡咯甲酰基)-β-丙氨酸的合成方法是:20~25℃条件下, 步骤B的产物N-(2-吡咯甲酰基)-β-丙氨酸甲酯加到10~15%NaOH水溶液和 乙醇中,乙醇与NaOH水溶液的体积比为1.0∶2.0~3.0,搅拌反应1~4小时,水 解制得N-(2-吡咯甲酰基)-β-丙氨酸。
4、根据权利要求1所述的吡咯杂环生物碱aldisin的全合成方法,其特征在于, 所述的步骤D中aldisin的合成方法是:步骤C的产物N-(2-吡咯甲酰基)-β- 丙氨酸加到三氯氧磷中,N-(2-吡咯甲酰基)-β-丙氨酸与三氯氧磷的摩尔比为 1.0∶8.0~11.0,加热至回流状态进行环化反应,环化反应时间为20~60分钟,制 得吡咯杂环生物碱aldisin。
5、根据权利要求1所述的吡咯杂环生物碱aldisin的全合成方法,其特征在于: 所述的步骤A中,将吡咯与无水乙醚混合均匀,搅拌下缓慢滴加三氯乙酰氯的 无水乙醚溶液,20~25℃搅拌3~4小时进行反应;搅拌下缓慢滴加K2CO3的水 溶液,停止反应,分出醚层;水层用乙醚萃取,合并有机相,用无水Na2SO4 干燥过夜;过滤除去Na2SO4,蒸馏滤液回收乙醚,剩余物用正己烷重结晶,得 灰色片状2-三氯乙酰基吡咯。
6、根据权利要求2所述的吡咯杂环生物碱aldisin的全合成方法,其特征在于: 所述的步骤B中,终止反应后减压旋蒸回收乙酸乙酯,得黄棕色固体剩余物, 用95%乙醇重结晶,得浅棕色片状N-(2-吡咯甲酰基)-β-丙氨酸甲酯。
7、根据权利要求3所述的吡咯杂环生物碱aldisin的全合成方法,其特征在于: 所述的步骤C中,滴加10%盐酸至微酸性以终止水解反应,过滤除去不溶物, 水溶液用乙酸乙酯萃取,无水Na2SO4干燥萃取液;减压旋蒸回收乙酸乙酯,固 体剩余物用95%乙醇重结晶,得棕色棱形N-(2-吡咯甲酰基)-β-丙氨酸晶体。
8、根据权利要求4所述的吡咯杂环生物碱aldisin的全合成方法,其特征在于: 所述的步骤D中,反应物冷却至40~50℃,搅拌下滴加10%NaOH水溶液至中 性,用乙醚萃取,无水Na2SO4干燥萃取液,蒸馏回收乙醚,剩余物用DMF-乙 醇重结晶,得浅黄色吡咯杂环生物碱aldisin晶体。

说明书全文

技术领域

发明涉及生物化合物的合成,特别是涉及吡咯杂环生物碱aldisin的全 合成方法。

背景技术

目前,从多种海绵中分离得到多种吡咯杂环生物碱aldisin类化合物(徐效 华,姚广民,孔垂华等,有机化学,2003,23,953~957;徐石海,曾陇梅, 苏镜娱,分析测试学报,1998,17(3),32~34;Francis J.Schmitz;Sarath P. Gunasekera;Vijai Lakshmi;et al,J.Nat.Prod.,1985,48(1),47~53)。aldisin 是一种从多种海绵中分离得到的吡咯杂环生物碱,其化学式为6,7-二氢-1H,5H- 吡咯并[2,3-c]氮杂-4,8-二,Francis J.Schmitz等人将其命名为aldisin。研究表 明,吡咯杂环生物碱aldisin类化合物具有显著抗脂质过化作用(唐效礼,许 实波,徐石海,中国药理学通报,1998,14(2),148~150),能有效地清除O自由基和OH自由基及DPPH(二苦味酰基)自由基,是上述自由基的清除剂。 此外,它们还具有独特的强心作用——正性肌作用,对正常动物的离体心脏也 不增加心率,因而其在心血管系统药物中具有明显的优势,如能开发成药物,应 当比目前常用的治疗心血管药物的适用范围更广泛,更有临床应用价值。
由于从海绵中提取吡咯生物碱aldisin类化合物工艺复杂,提取率低,费用 昂贵,资源有限,大规模提取还存在采集、运输、环境污染等问题。因此,从天 然物中提取吡咯杂环生物碱aldisin类化合物难以满足医学试验和临床使用的需 求。因此,探索人工合成吡咯杂环生物碱aldisin类化合物很有实际意义。
对吡咯杂环生物碱aldisin的合成,目前通常采用的是Hirokazu Annoura和 Toshio Tatsuoka于1995年报道的aldisin的合成方法(Hirokazu Annoura and Toshio Tatsuoka,Tetrahedron Letter,1995,36(3),413~416)。其方法是:以 甲苯溶剂,在60℃条件下2-吡咯甲酸与二氯亚砜反应1小时,制得2-吡咯甲 酰氯,然后以三乙胺为缚酸剂,2-吡咯甲酰氯与β-丙酸甲酯室温下反应3小 时生成N-(2-吡咯甲酰基)-β-丙氨酸甲酯,后者经解,在多聚磷酸作用下, 在100℃反应1小时,获得吡咯杂环生物碱aldisin,总产率为28%。
现有的吡咯杂环生物碱aldisin的合成方法存在以下问题:(1)以2-吡咯甲 酸为原料经四步反应合成目标化合物,但2-吡咯甲酸价格昂贵;(2)2-吡咯甲酸 经酰氯化生成的酰化剂2-吡咯甲酰氯难保存,并需要毒性较大的甲苯作溶剂;
(3)多聚磷酸为粘稠体,反应物不易分散,溶解不均匀;(4)总产率较低,仅 为28%。

发明内容

本发明的目的是提供一种吡咯杂环生物碱aldisin的全合成方法,采用这种 新的合成工艺,所需原料简单便宜,反应条件温和,产品纯度高,产率高,易于 产业化生产,能充分满足医学试验和临床使用的需求。
本发明所述的一种吡咯杂环生物碱aldisin的全合成方法,包括以下步骤:
A.2-三氯乙酰基吡咯的合成:以吡咯为起始原料,经酰基化反应生成2-三 氯乙酰基吡咯;
B.N-(2-吡咯甲酰基)-β-丙氨酸甲酯的合成:2-三氯乙酰基吡咯与β-丙 氨酸甲酯进行氯仿反应,制得N-(2-吡咯甲酰基)-β-丙氨酸甲酯;
C.N-(2-吡咯甲酰基)-β-丙氨酸的合成:步骤B所得产物经水解得N- (2-吡咯甲酰基)-β-丙氨酸;
D.Aldisin的合成:步骤C所得产物在三氯氧磷作用下进行环化反应,生 成吡咯杂环生物碱aldisin。
所述的步骤A中,将吡咯与无水乙醚混合均匀,搅拌下缓慢滴加三氯乙酰氯 的无水乙醚溶液,20~25℃搅拌3~4小时进行反应;搅拌下缓慢滴加K2CO3的 水溶液,停止反应,分出醚层;水层用乙醚萃取,合并有机相,用无水Na2SO4 干燥过夜;过滤除去Na2SO4,蒸馏滤液回收乙醚,剩余物用正己烷重结晶,得 灰色片状2-三氯乙酰基吡咯。
所述的步骤B中N-(2-吡咯甲酰基)-β-丙氨酸甲酯的合成方法是:15~35 ℃条件下,以乙酸乙酯为溶剂,2-三氯乙酰基吡咯与β-丙氨酸甲酯进行氯仿反 应,2-三氯乙酰基吡咯与β-丙氨酸甲酯的摩尔比为1.0∶1.0~1.3,氯仿反应时间 为2~8小时,制得N-(2-吡咯甲酰基)-β-丙氨酸甲酯。
所述的步骤B中,终止反应后减压旋蒸回收乙酸乙酯,得黄棕色固体剩余 物,用95%乙醇重结晶,得浅棕色片状N-(2-吡咯甲酰基)-β-丙氨酸甲酯。
所述的步骤C中N-(2-吡咯甲酰基)-β-丙氨酸的合成方法是:20~25℃ 条件下,步骤B的产物N-(2-吡咯甲酰基)-β-丙氨酸甲酯加到10~15%NaOH水溶液和乙醇中,乙醇与NaOH水溶液的体积比为1.0∶2.0~3.0,搅拌反应1~4 小时,水解制得N-(2-吡咯甲酰基)-β-丙氨酸。
所述的步骤C中,滴加10%盐酸至微酸性以终止水解反应,过滤除去不溶 物,水溶液用乙酸乙酯萃取,无水Na2SO4干燥萃取液;减压旋蒸回收乙酸乙酯, 固体剩余物用95%乙醇重结晶,得棕色棱形N-(2-吡咯甲酰基)-β-丙氨酸晶 体。
所述的步骤D中Aldisin的合成方法是:步骤C的产物N-(2-吡咯甲酰基) -β-丙氨酸加到三氯氧磷中,N-(2-吡咯甲酰基)-β-丙氨酸与三氯氧磷的摩尔 比为1.0∶8.0~11.0,加热至回流状态进行环化反应,环化反应时间为20~60 分钟,制得吡咯杂环生物碱aldisin。
所述的步骤D中,反应物冷却至40~50℃,搅拌下滴加10%NaOH水溶液 至中性,用乙醚萃取,无水Na2SO4干燥萃取液,蒸馏回收乙醚,剩余物用DMF- 乙醇重结晶,得浅黄色吡咯杂环生物碱aldisin晶体。
吡咯杂环生物碱aldisin为浅黄色晶体0.78g,产率47.6%,熔点268~270 ℃,与文献1(徐效华,姚广民,孔垂华等,有机化学,2003,23,953~957) 及文献2(Francis J.Schmitz;Sarath P.Gunasekera;Vijai Lakshmi;et al,J. Nat.Prod.,1985,48(1),47-53)一致。
本发明所得的吡咯杂环生物碱aldisin的表征如下:
1H NMR(DMSO,500MHz):12.08(brs,1H),8.24(brs,1H),6.97(t,J=2.5,1H), 6.55(1H,t,3J=2.5,),3.37~3.34(m,2H),2.71~2.69(m,2H)。
IR(KBr)ν:3425,3213,3068,1664,1553,1478,1267cm-1。FABMS m/z(%): 165([M+1]+,36)。Anal.Calcd.for C8H8O2N2:C 58.53,H 4.912,N 17.06;Found: C 58.39,H 4.965,N 17.07。
与之对照,文献1(徐效华,姚广民,孔垂华等,有机化学,2003,23, 953~957)的表征值为:
1H NMR(DMSO,500MHz):12.15(brs,1H),8.3(t,J=5.0,1H),6.98(t,J=2.5, 1H),6.55(1H,t,3J=2.5,),3.36~3.33(m,2H),2.72~2.68(m,2H)。
IR(KBr)υ/cm-1:3450,3220,3080,1662,1650,1638,1478。
Ms 70eV,low resolution,m/z(%):165(M+,60%)。
与现有合成方法比较,本发明所述的全合成方法以吡咯代替2-吡咯甲酸为起 始原料,经四步反应合成目标化合物,所需原料简单易得,反应条件温和,反应 时间短,成本低,操作简便安全,产品纯度高,产率为36.6%(以起始原料吡咯 计)。
本发明具有以下优点:
(1)以价格相对较廉的吡咯代替价格昂贵的2-吡咯甲酸为原料,原料简单 易得,生产成本大为降低;
(2)中间产物2-三氯乙酰基吡咯对水不敏感,在室温下为稳定化合物,易 于存放;
(3)中间产物2-三氯乙酰基吡咯是高活性酰基化试剂,能在温和条件下与 含氨基化合物经氯仿反应生成酰胺,从而使本发明的反应条件较现有技术更为温 和;
(4)以无毒性的乙酸乙酯代替毒性大的甲苯为反应溶剂;
(5)三氯氧磷为液体,反应物易分散,因而能均匀反应;
(6)总产率较高,达36.6%,现有方法仅为28%。
附图说明
图1为吡咯杂环生物碱aldisin的全合成方法的工艺流程图

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示,I为N-(2-吡咯甲酰基)-β-丙氨酸甲酯,II为N-(2-吡咯甲 酰基)-β-丙氨酸,III为Aldisin。图中显示了本发明所述的吡咯杂环生物碱aldisin 的全合成方法的四个步骤。
实施例一:
(1)2-三氯乙酰基吡咯的合成:4.5g(55mmol)新蒸吡咯,30mL无水乙醚, 混合均匀,搅拌下缓慢滴10g(55mmol)三氯乙酰氯的20mL无水乙醚溶液, 0.5小时内滴加完毕,室温下搅拌3小时。停止反应,搅拌下缓慢滴加4.5g K2CO3 的30mL水溶液,分出醚层;水层用15mL乙醚萃取,合并有机相,用无水 Na2SO4干燥过夜。过滤除去Na2SO4。滤液经蒸馏回收乙醚,剩余物用正己烷 重结晶,得灰色片状2-三氯乙酰基吡咯9.82g,产率84%,熔点74~75℃。(产 率指标及物理性质均与文献[Denis M.Bailey;Robert E.Johnson;and Noel F. Albertson,Org.Syn.,Vol.51,1971,100.]相符)
(2)N-(2-吡咯甲酰基)-β-丙氨酸甲酯(I)的合成
50mL圆底烧瓶中加入2.06g β-丙氨酸甲酯、4.25g 2-三氯乙酰基吡咯和 20mL乙酸乙酯,15℃下磁力搅拌反应8小时。减压旋蒸回收乙酸乙酯,得黄 棕色固体剩余物,用95%乙醇重结晶,得浅棕色片状N-(2-吡咯甲酰基)-β- 氨基丙酸甲酯晶体3.57g,产率91%,熔点134~135℃。
(3)N-(2-吡咯甲酰基)-β-丙氨酸(II)的合成
N-(2-吡咯甲酰基)-β-氨基丙酸甲酯晶体2.94g,10%NaOH水溶液20mL, 乙醇10mL,室温下搅拌4小时,滴加10%盐酸至微酸性,过滤除去不溶物, 水溶液用乙酸乙酯萃取,无水Na2SO4干燥;减压旋蒸回收乙酸乙酯,固体剩余 物用95%乙醇重结晶,得棕色棱形N-(2-吡咯甲酰基)-β-丙氨酸晶体2.58g, 产率94.4%,熔点149~150℃。
(4)Aldisin(III)的合成
50mL二口瓶,装上带CaCl2干燥管的回流冷凝管,加入7.3mL三氯氧磷, 和1.82g N-(2-吡咯甲酰基)-β-丙氨酸晶体,加热回流30分钟;反应物冷却 至40℃,加入到50g碎-水中,搅拌下滴加10%NaOH水溶液至中性,用乙 醚萃取,无水Na2SO4干燥,蒸馏回收乙醚,剩余物用DMF-乙醇重结晶,得浅 黄色Aldisin晶体0.78g,产率47.6%,熔点268~270℃。
实施例二:
(1)2-三氯乙酰基吡咯的合成:与实施例一相同
(2)N-(2-吡咯甲酰基)-β-丙氨酸甲酯(I)的合成
50mL圆底烧瓶中加入2.27g β-丙氨酸甲酯、4.25g 2-三氯乙酰基吡咯和 20mL乙酸乙酯,25℃下磁力搅拌反应4小时。减压旋蒸回收乙酸乙酯,得黄 棕色固体剩余物,用95%乙醇重结晶,得N-(2-吡咯甲酰基)-β-氨基丙酸甲 酯晶体3.72g,产率94.9%,熔点134~135℃。
(3)N-(2-吡咯甲酰基)-β-丙氨酸(II)的合成
N-(2-吡咯甲酰基)-β-氨基丙酸甲酯晶体2.94g,15%NaOH水溶液20mL, 乙醇10mL,室温下搅拌1小时,滴加10%盐酸至微酸性,过滤除去不溶物, 水溶液用乙酸乙酯萃取,无水Na2SO4干燥;减压旋蒸回收乙酸乙酯,固体剩余 物用95%乙醇重结晶,得N-(2-吡咯甲酰基)-β-丙氨酸晶体2.52g,产率92.1%。
(4)Aldisin(III)的合成
50mL二口瓶,装上带CaCl2干燥管的回流冷凝管,加入7.3mL三氯氧磷, 和1.82g N-(2-吡咯甲酰基)-β-丙氨酸晶体,加热回流60分钟;反应物冷却 至50℃,加入到50g碎冰-水中,搅拌下滴加10%NaOH水溶液至中性,用乙 醚萃取,无水Na2SO4干燥,蒸馏回收乙醚,剩余物用DMF-乙醇重结晶,得Aldisin 晶体0.74g,产率45.2%。
实施例三:
(1)2-三氯乙酰基吡咯的合成:与实施例一相同
(2)N-(2-吡咯甲酰基)-β-丙氨酸甲酯(I)的合成
50mL圆底烧瓶中加入2.47g β-丙氨酸甲酯、4.25g 2-三氯乙酰基吡咯和 20mL乙酸乙酯,35℃下磁力搅拌反应2小时。减压旋蒸回收乙酸乙酯,得黄 棕色固体剩余物,用95%乙醇重结晶,得N-(2-吡咯甲酰基)-β-氨基丙酸甲 酯晶体3.66g,产率93.2%,熔点134~135℃。
(3)N-(2-吡咯甲酰基)-β-丙氨酸(II)的合成
N-(2-吡咯甲酰基)-β-氨基丙酸甲酯晶体2.94g,10%NaOH水溶液20mL, 乙醇7mL,室温下搅拌2小时,滴加10%盐酸至微酸性,过滤除去不溶物,水 溶液用乙酸乙酯萃取,无水Na2SO4干燥;减压旋蒸回收乙酸乙酯,固体剩余物 用95%乙醇重结晶,得N-(2-吡咯甲酰基)-β-丙氨酸晶体2.64g,产率96.3%。
(4)Aldisin(III)的合成
50mL二口瓶,装上带CaCl2干燥管的回流冷凝管,加入7.3mL三氯氧磷, 和1.82g N-(2-吡咯甲酰基)-β-丙氨酸晶体,加热回流20分钟;反应物冷却 至45℃,加入到50g碎冰-水中,搅拌下滴加10%NaOH水溶液至中性,用乙 醚萃取,无水Na2SO4干燥,蒸馏回收乙醚,剩余物用DMF-乙醇重结晶,得Aldisin 晶体0.66g,产率40.3%。
实施例四:
(1)2-三氯乙酰基吡咯的合成:与实施例一相同
(2)N-(2-吡咯甲酰基)-β-丙氨酸甲酯(I)的合成
50mL圆底烧瓶中加入2.68g β-丙氨酸甲酯、4.25g 2-三氯乙酰基吡咯和 20mL乙酸乙酯,25℃下磁力搅拌反应1小时。减压旋蒸回收乙酸乙酯,得黄 棕色固体剩余物,用95%乙醇重结晶,得N-(2-吡咯甲酰基)-β-氨基丙酸甲 酯晶体3.62g,产率92.2%,熔点134~135℃。
(3)N-(2-吡咯甲酰基)-β-丙氨酸(II)的合成
N-(2-吡咯甲酰基)-β-氨基丙酸甲酯晶体2.94g,15%NaOH水溶液20mL, 乙醇10mL,室温下搅拌4小时,滴加10%盐酸至微酸性,过滤除去不溶物, 水溶液用乙酸乙酯萃取,无水Na2SO4干燥;减压旋蒸回收乙酸乙酯,固体剩余 物用95%乙醇重结晶,得N-(2-吡咯甲酰基)-β-丙氨酸晶体2.62g,产率95.6%。
(4)Aldisin(III)的合成
50mL二口瓶,装上带CaCl2干燥管的回流冷凝管,加入10mL三氯氧磷, 和1.82g N-(2-吡咯甲酰基)-β-丙氨酸晶体,加热回流20分钟;反应物冷却 至45℃,加入到50g碎冰-水中,搅拌下滴加10%NaOH水溶液至中性,用乙 醚萃取,无水Na2SO4干燥,蒸馏回收乙醚,剩余物用DMF-乙醇重结晶,得Aldisin 晶体0.71g,产率43.3%。
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