時間:2021年03月13日 分類:農業論文 次數:
[摘要]目的:建立一種玫瑰紅景天活性成分絡塞維的合成方法,并進行工藝優化。方法:以肉桂醇為原料,與2,3,4,6-四-O-乙酰基-α-D-吡喃溴代葡萄糖進行糖苷化反應,脫保護得肉桂醇基-O-β-D-吡喃葡萄糖苷,并通過保護與脫保護策略將其改造成糖受體,與2,3,4-三-O-乙酰基-β-L-溴代阿拉伯糖進行合成,最后脫保護得絡塞維。結果:通過該方法合成了二糖苷類化合物絡塞維,其結構經核磁共振氫譜(1H-NMR)和核磁共振碳譜(13CNMR)表征。結論:合成方法反應條件溫和、操作簡單、成本低,獲得的產物和關鍵中間體可用于相關化合物的深入研究。
[關鍵詞]玫瑰紅景天;絡塞維;三苯基氯甲烷;合成
絡塞維為肉桂醇基-O-6-O-(α-L-吡喃阿拉伯糖基)-β-D-吡喃葡萄糖苷,是由肉桂醇與蠶豆糖所構成的二糖苷。絡塞維是天然抗氧化藥物玫瑰紅景天RhodiolaroseaL.的活性成分和指標性成分[1]。據文獻報道,其具有抗疲勞、抗輻射、抗氧化、抗癌、增強免疫、改善學習記憶能力等多種藥理活性[2-5],應用前景廣闊。絡塞維主要是從玫瑰紅景天中提取、分離、純化后制備[6],但含量僅為0.21%~0.55%[1],使得分離純化難度大、成本高,有必要進行化學合成。
目前,絡塞維的合成方法主要有2種[7-9]:1)Msashi等[7]將D葡萄糖與丙烯醇通過固定化β-葡萄糖苷酶催化成苷,然后通過保護與脫保護策略,得到烯丙基-2,3,4-三-O-苯甲;-β-D-吡喃葡萄糖苷,再與溴代阿拉伯糖反應,最后與苯基硼酸反應,脫苯甲;Wo基得絡塞維。但該方法使用的丙烯醇為劇毒、管制藥品,醋酸鈀和固定化β-葡萄糖苷酶價格昂貴,且須經過2次苯甲酰基保護的二糖苷的分離,操作繁瑣。
2)另一種思路是通過糖6位羥基暴露的D-吡喃葡萄糖受體與L-吡喃阿拉伯糖供體合成二糖中間體,再將其制備成二糖供體與肉桂醇進行糖苷化反應,最后脫保護基得絡塞維。但是在二糖中間體合成過程中副產物多,分離困難,且進一步制備二糖供體時收率大大降低,很難得到。
本研究以肉桂醇為原料,與全乙酰-αD-溴代葡萄糖進行成苷反應,經脫乙酰基保護獲得肉桂醇基-O-β-D-吡喃葡萄糖苷,接著用三苯基氯甲烷對糖的6ʹ位羥基選擇性保護、其他位羥基乙;Wo及脫糖6ʹ 位保護基,特異性地將糖6ʹ位伯羥基暴露,再與全乙酰-β-L-溴代吡喃阿拉伯糖成苷,最后脫乙酰保護基得到絡塞維。
本方法充分考慮糖類化合物合成過程中的區域選擇性和立體選擇性,收率較高,且未見文獻報道。獲得的產物和關鍵中間體可用于相關化合物的深入研究。本研究還可為苯丙素糖苷類化合物的制備提供參考,有助于該類天然產物在醫藥領域的進一步應用。
1材料
ASCEND-400型核磁共振儀(瑞士Bruker公司);WZZ-2B型半自動旋光儀(上海精密科學儀器有限公司);RE52AA型旋轉蒸發儀(上海亞榮生化儀器廠);JM-B5002型電子天平(余姚市紀銘稱重校驗設備有限公司);X-5型顯微熔點測定儀(鞏義市科瑞儀器有限公司);LC20AT型制備液相色譜儀(日本島津公司);Cosmosil5C18AR-II型制備色譜柱(250mm×10mm,5μm,日本NacalaiTesque公司)。濃硫酸、乙酸酐、甲醇(北京化工廠);甲醇鈉(AcrosOrganics公司);33%溴化氫乙酸溶液(33%HBrCH3COOH)、三苯基氯甲烷(北京伊諾凱科技有限公司);Ag2CO3(天津福晨化學試劑廠);肉桂醇(阿拉丁試劑上海有限公司);D-葡萄糖、L-阿拉伯糖(阿達瑪斯試劑有限公司);薄層色譜(TLC)板G(青島海洋化工有限公司)。
2方法與結果
2.11,2,3,4,6-五-O-乙;-α-D-吡喃葡萄糖(化合物1)的合成取乙酸酐11.5mL、濃硫酸30μL,置于圓底燒瓶中,冰浴條件下,加入D-葡萄糖4.0g,攪拌反應1h,撤除冰浴,室溫繼續反應3h,TLC監測至反應完全,反應液用二氯甲烷50mL萃取3次,收集、合并有機相并用水洗至中性,無水硫酸鈉干燥,濾除硫酸鈉后,將有機相減壓濃縮得白色粉末,收率為93.7%,熔點為112~114℃,與文獻報道一致[10]。
2.22,3,4,6-四-O-乙酰基-α-D-溴代吡喃葡萄糖(化合物2)的合成取化合物18.0g用二氯甲烷10mL攪拌溶解,加入33%HBr-CH3COOH溶液5mL,室溫反應2~3h,TLC監測至反應完全,反應液分散于適量冰水中,收集有機相,水相用二氯甲烷15mL萃取3次,合并有機相并用水洗至中性,無水硫酸鈉干燥,濾除硫酸鈉后,減壓回收溶劑,甲基叔丁基醚結晶,得白色晶體,收率為87.6%,熔點為86~88℃,與文獻報道一致[11]。
2.3肉桂醇基-O-2,3,4,6-四-O-乙;-β-D吡喃葡萄糖苷(化合物3)的合成取肉桂醇1.3g用二氯甲烷20mL攪拌溶解,加入Ag2CO32.0g,化合物26.6g,避光室溫反應過夜,TLC監測至反應完全,抽濾,濾餅用二氯甲烷洗1次,合并濾液,減壓回收溶劑,得粗產物,直接投入2.4項下反應。
2.4肉桂醇基-O-β-D-吡喃葡萄糖苷(化合物4)的合成將化合物3粗產物以5倍量甲醇于圓底燒瓶中攪拌溶解,加入適量甲醇鈉調pH8~9,室溫反應4h,TLC監測至反應完全,加適量陽離子交換樹脂調pH6~7,濾除陽離子交換樹脂,減壓回收溶劑,柱色譜分離(二氯甲烷-甲醇,12:1),得白色粉末,收率為54.7%,熔點為98~99℃。
2.5肉桂醇基-O-6-O-三苯基甲基-β-D-吡喃
葡萄糖苷(化合物5)的合成參考文獻方法[13],取化合物41.0g置于圓底燒瓶中,用吡啶5mL攪拌溶解,加入三苯基氯甲烷1.4g,于50℃下反應7h,TLC監測至反應完全,降溫至室溫后投入2.6項下反應。
2.6肉桂醇基-O-2,3,4-三-O-乙;-6-O-三苯基甲基-β-D-吡喃葡萄糖苷的合成(化合物6)向2.5項下體系中加入乙酸酐1.9mL,4-二甲氨基吡啶(DMAP)20mg,室溫攪拌過夜,TLC監測至反應完全,將反應液分散于適量冰水中,用二氯甲烷10mL萃取3次,合并有機相,冰水和適量的稀鹽酸各洗2次至弱酸性,最后用冰水洗至中性,無水硫酸鈉干燥,濾除硫酸鈉后,減壓回收溶劑,柱色譜分離(石油醚乙酸乙酯,5:1),得黃色糖漿狀物質,收率為76.4%。1H-NMR(CDCl3,400MHz)δ:7.44(8H,d,J=7.6Hz,H-5,9,3ʹʹ,7ʹʹ,9ʹʹ,13ʹʹ,15ʹʹ,19ʹʹ),7.34(8H,dd,J=7.2,14.8Hz,H-6,8,4ʹʹ,6ʹʹ,10ʹʹ,12ʹʹ,16ʹʹ,18ʹʹ,),7.26(4H,t,J=7.2Hz,H-7,5ʹʹ,11ʹʹ,17ʹʹ),6.68(1H,d,J=16Hz,H-3),6.41(1H,dt,J=5.6,16.0Hz,H-2),5.25(1H,t,J=9.6Hz,H-3ʹ),5.18(1H,t,J=9.6Hz,H-4ʹ),4.96(1H,t,J=8.0Hz,H2ʹ),4.92(1H,d,J=8.0Hz,H-1ʹ),4.51(1H,dd,J=5.2,13.2Hz,H-1),4.36(1H,dd,J=6.0,13.6Hz,H-1),3.91~2.87(3H,m,H-5ʹ,6ʹ),2.05(3H,s,glc-4ʹ-OAc),1.95(3H,s,glc-3ʹ-OAc),1.72(3H,s,glc-2ʹOAc)。13C-NMR(CDCl3,100MHz)δ:170.1(glc-2ʹ-OAc),169.6(glc-3ʹOAc),169.1(glc-4ʹ-OAc),143.9(C2ʹʹ,8ʹʹ,14ʹʹ),136.7(C-4),132.4(C3),129.1(C-6,8),128.7(C-4ʹʹ,6ʹʹ,10ʹʹ,12ʹʹ,16ʹʹ,18ʹʹ),128.4~128.3(C-7,3ʹʹ,7ʹʹ,9ʹʹ,13ʹʹ,15ʹʹ,19ʹʹ),127.5(C-5ʹʹ,11ʹʹ,17ʹʹ),126.9(C-5,9),126.0(C-2),99.3(C-1ʹ),86.3(Ph3-C),73.0(C-3ʹ),72.4(C-5ʹ),71.7(C-2ʹ),69.4(C-4ʹ),68.6(C1),61.8(C-6ʹ),20.9(glc-4ʹ-OAc),20.8(glc-2'-OAc),20.6(glc-3ʹ-OAc)。
2.7肉桂醇基-O-2,3,4-三-O-乙酰基-β-D-吡喃葡萄糖苷的合成(化合物7)取化合物61.0g用二氯甲烷10mL攪拌溶解,加入冰醋酸2.5mL,于−20℃下滴加33%HBr-CH3COOH溶液195.8μL,并在此溫度下繼續反應2h,TLC監測至反應完全,將反應液分散于適量冰水中,收集有機相,水相用二氯甲烷5mL萃取3次,合并有機相,并用冰水洗至中性,無水硫酸鈉干燥,濾除硫酸鈉后,減壓回收溶劑,柱色譜分離(石油醚-乙酸乙酯,2:1),得無色糖漿狀物質,收率為70.8%。
1H-NMR(CDCl3,400MHz)δ:7.38(2H,d,J=7.2Hz,H-5,9),7.33(2H,t,J=7.2Hz,H-6,8),7.26(1H,t,J=7.2Hz,H-7),6.60(1H,d,J=16.0Hz,H-3),6.23(1H,dt,J=6.4,16.0Hz,H-2),5.27(1H,t,J=9.6Hz,H-3ʹ),5.07(1H,t,J=9.6Hz,H-4ʹ),4.99(1H,dd,J=8.0,9.6Hz,H-2ʹ),4.66(1H,d,J=8.0Hz,H1ʹ),4.54~3.53(5H,m,H-1,5ʹ,6ʹ),2.12(3H,s,glc-2ʹ-OAc),2.07(3H,s,glc-4ʹ-OAc),2.06(3H,s,glc-3ʹOAc)。13C-NMR(CDCl3,100MHz)δ:171.7(glc-2ʹ-OAc),170.3(glc-3ʹOAc),169.6(glc-4ʹ-OAc),136.4(C4),133.0(C-3),128.7(C-6,C-8),128.0(C-7),126.5(C-5,C-9),124.7(C-2),99.7(C-1ʹ),75.5(C-3ʹ),74.1(C-5ʹ),71.5(C-2ʹ),69.9(C4ʹ),68.9(C-1),63.0(C-6ʹ),20.8(glc-2ʹ-OAc),20.8(glc-4ʹ-OAc),20.6(glc-3ʹ-OAc)。
2.8肉桂醇基-O-2,3,4-三-O-乙酰基-6-O-(2,3,4-三-O-乙;-α-L-吡喃阿拉伯糖基)-β-D-吡喃葡萄糖苷的合成(化合物8)取化合物70.4g用二氯甲烷6mL攪拌溶解,加入Ag2CO30.2g,2,3,4-三-O-乙酰基-β-L-溴代吡喃阿拉伯糖0.5g(制備同2.1、2.2項下方法),避光室溫反應過夜,TLC監測至反應完全,抽濾,濾餅用二氯甲烷洗1次,減壓蒸干溶劑,制備液相色譜法分離(甲醇-水,7:3),得化合物8,收率為62.7%。
3討論
3.1化合物1的合成
以葡萄糖為原料,濃硫酸為催化劑,乙酸酐為;噭铣扇阴-α-D-吡喃葡萄糖。在D-葡萄糖投料4.0g,濃硫酸用量為30μL的條件下,以室溫反應完全所需時間和收率為指標,考察葡萄糖-乙酸酐投料比分別為1:3.5、1:4.5、1:5.5、1:7.0,結果表明,化合物1收率分別為65.6%、91.9%、93.7%、94.6%,反應時間分別為18.0、5.0、3.0、2.5h。綜合成本和效率,以葡萄糖-乙酸酐1:5.5為最佳條件。3.2化合物2的合成用33%HBr-CH3COOH溶液對化合物1進行溴代反應,葡萄糖1.5g用33%HBrCH3COOH溶液1mL反應完全,且產率較高。溴代糖常溫易分解,后處理需在低溫下進行,用甲基叔丁基醚結晶。
3.3化合物4的合成
將2.3項下粗產物在堿性條件下與甲醇進行酯交換反應,不同用量的甲醇對反應完成時間和收率有影響,甲醇用量增加,反應時間縮短,產率提高。綜合成本和效率,選用5倍量甲醇進行反應。
3.4化合物8的合成
化合物7在Ag2CO3催化下與2,3,4-三O-乙;-β-L-溴代吡喃阿拉伯糖進行親核取代反應,合成糖苷,考察各反應物的投料比對產物收率的影響。結果表明,隨著Ag2CO3和溴代阿拉伯糖投料量的增加,反應收率增加,但變化幅度不大。從節約成本的角度,選擇化合物7-Ag2CO3-三乙酰溴代阿拉伯糖投料比為1:0.75:1.5,收率為62.7%。
3.5化合物9的合成
同化合物4的合成,用甲醇和甲醇鈉脫乙酰基保護,但為了防止脫保護過程中二糖鏈斷開,應加大甲醇的用量(10倍量),使其在短時間內快速反應完全。
4結論
近年來,研究者們逐漸認識到寡糖及糖苷類化合物的生物學意義,寡糖類化合物的化學合成技術也快速發展。大量的天然產物的糖基部分存在諸如龍膽二糖、蕓香糖、蠶豆糖等1→6連接二糖,但是合成報道較少,因此,探索一條區域選擇性和立體選擇性高的路線合成1→6連接二糖具有一定的研究意義。本研究在合成絡塞維的過程中,用三苯基氯甲烷對葡萄糖的6ʹ位伯羥基進行選擇性保護,脫保護后6ʹ位羥基裸露從而合成1→6連接糖苷鍵。三苯基氯甲烷基團龐大,使用其作保護基團具有選擇性高、保護基團產物穩定和保護基團容易脫去的優點。
食品論文投稿刊物:《食品工業科技》是國家輕工業聯合會(原國家輕工業部)主管,北京市食品工業研究所主辦。在中國食品行業具有權威性,代表著中國食品工業發展水平。 內容:集市場分析,技術探討于一身,市場分析包括:權威導航,行業觀潮,法規前沿,安全視角,互動平臺,展會風景線,企業先鋒,資訊縱橫等,文章以宏觀分析為主,旨在為企業決策者了解市場,拓展思路提供幫助。
本研究使用三苯基氯甲烷作為保護基團合成絡塞維具有創新性,以期能夠為相關二糖的合成研究工作提供新思路。絡塞維有廣泛的生物學活性,本研究制備糖基供體后,在成苷反應中通過7步合成絡塞維,總產率為15.92%。與文獻相比雖然未能縮短合成步驟,但實驗成本大大降低,且條件溫和、操作簡單,對人體的危害和環境的污染影響較小,具有良好的工業化前景。需要說明的是,在化合物8的合成過程中,由于樣品量較少,采用了制備液相進行分離,如后期大量制備可進一步探索硅膠柱色譜法進行分離。
參考文獻:
[1]盧義德,姚欣,張囡,等.HPLC法測定玫瑰紅景天中3種有效成分的含量[J].西北藥學雜志,2009,24(6):452-453.
[2]張慧云,馬朝陽,王洪新.玫瑰紅景天提取物rosavin抗疲勞作用的實驗研究[J].食品工業科技,2013,34(6):357-359.
作者:鐘婷,胡亞丹,蘇進,楊淑珍,何貝橋,張園園*