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5-氧-烯丙基-2,3,4-三-氧-苄基-D-核糖醇的合成工艺改进

2015-12-08郗遵波马淑涛

药学研究 2015年12期
关键词:糖醇糖苷收率

郗遵波,李 新,马淑涛

(1.山东大学药学院药物化学研究所,山东 济南250012;2.济南圣泉集团股份有限公司,山东 济南 250200)

5-氧-烯丙基-2,3,4-三-氧-苄基-D-核糖醇的合成工艺改进

郗遵波1,2,李新1,马淑涛1

(1.山东大学药学院药物化学研究所,山东济南250012;2.济南圣泉集团股份有限公司,山东济南250200)

目的合成5-氧-烯丙基-2,3,4-三-氧-苄基-D-核糖醇。方法以D-核糖为原料,经甲苷化、苄基化、水解、肟保护、烯丙基化、脱肟、还原7步反应得到5-氧-烯丙基-2,3,4-三-氧-苄基-D-核糖醇。结果与讨论总收率55%,目标产物结构经核磁共振氢谱确认。该合成路线步骤少,绿色环保,适合工业化生产。

5-氧-烯丙基-2,3,4-三-氧-苄基-D-核糖醇;合成;抗体;核糖-核糖醇

流感嗜血杆菌是导致儿童肺炎和脑膜炎的主要致病菌。B型流感嗜血杆菌抗体是预防该菌感染的有效药物。该抗体是由荚膜多糖和载体蛋白连接而成。荚膜多糖为多聚体,其单体为磷酸核糖-核糖醇。而5-氧-烯丙基-2,3,4-三-氧-苄基-D-核糖醇是合成B型流感嗜血杆菌抗体荚膜多糖的重要中间体[1~5]。

1 合成路线

Bencomo等[5]采用D-核糖为原料,经过甲氧基保护,丙叉保护、烯丙基化、脱丙叉,苄基化、还原、三苯甲基保护、苄基化、脱三苯基保护9步反应得到5-氧-烯丙基-2,3,4-三-氧-苄基-D-核糖醇,总收率29.2%。Just等[6]采用D-核糖为原料,经过乙硫基保护、对甲氧基三苯甲基保护、苄基化、脱对甲氧基三苯甲基保护、烯丙基化、还原6步反应得到5-氧-烯丙基-2,3,4-三-氧-苄基-D-核糖醇。Beuvery等[7]以D-核糖酸内酯为原料,经过丙叉保护、烯丙基化、还原、脱丙叉、三苯甲基化、苄基化、脱保护等7步反应制备了5-氧-烯丙基-2,3,4-三-氧-苄基-D-核糖醇。王培[8]采用D-核糖为原料,与Vicente等[9]相近的路线合成了5-氧-烯丙基-2,3,4-三-氧-苄基-D-核糖醇。

本研究设计了一条新的合成路线,以D-核糖为原料,经甲苷化、苄基化、水解、肟保护、烯丙基化、脱肟、还原7步反应得到5-氧-烯丙基-2,3,4-三-氧-苄基-D-核糖醇。该路线简短,且环境友好,避免了使用溴化苄、氢化钠、氯化汞等有害物质。总收率达到55%。目标产品及关键中间体的结构经过1H-NMR确认,与文献报道一致。合成路线见图1。

2 试验部分

2.1仪器与试剂高效液相系统Agilent 1100(色谱柱:C18,4.6mm×100 mm);Bruce 400核磁共振仪。试剂:国产分析纯试剂。

2.2甲基-β-D-吡喃核糖苷的合成(1)在5 L的三口瓶中,加入甲醇1 200 mL,滴加氯化亚砜49 g(0.412 mol),冰浴控温不超过50℃。加入完毕后,向三口瓶中加入D-核糖150 g(1 mol),升温至63~67℃,回流反应2 h。TLC检测原料反应完全。将反应瓶内温降至25~30℃,用甲醇钠溶液调节pH 7~8。旋干溶剂。用丙酮重结晶,固体在70℃下真空干燥,得到产品122.5g,收率74.6%。母液浓缩至干,得到50 g糖浆。将此糖浆加入甲醇、氯化亚砜,按照以上方法转化,得到产物33.5g。该步总收率95%。1H-NMR(DMSO)δ=4.91~4.93(1H,d,J=7.2),4.87~4.89(1H,d,J=6.4),4.78~4.79(1H,d,J=5.2),4.44~4.45(1H,d,J=4.4),3.61~3.67(1H,m),3.50~3.54(3H,m),3.29~3.33(3H,s)。

2.3甲基-2,3,4-三氧-苄基-β-D-吡喃核糖苷的合成(2)向5 L三口瓶中加入甲苯1 000 mL、甲基-β-D-吡喃核糖苷156 g(1.16mol),搅拌30 min。加入氢氧化钾650 g(11.6mol),升温至回流。滴加氯化苄350 mL(3.05 mol)。滴完后,继续回流反应1 h。TLC测定原料反应完全。降温至40~50℃。加入1 000 mL水,搅拌分相。甲苯层依次用200 mL水洗1次,300 mL 1%的盐酸洗涤1次,再用500 mL水洗至pH 7~8。减压浓缩,浓缩液加入MTBE/异己烷重结晶,常温减压干燥得到产物454.5g,收率90%。1HNMR(CDCl3)δ=7.25~7.39(15H,m),4.80~4.83(3H,m),4.71~4.73(1H,d,J=7.2),4.61~4.64(1H,d,J= 12.4),4.53~4.55(2H,m),4.04~4.05(1H,d,J=2.4),3.78~3.84(2H,m),3.25~3.26(1H,m),3.24~3.25(3H,s),3.24(1H,m)。

2.42,3,4-三氧-苄基-β-D-吡喃核糖的合成(3)

向5 L三口瓶中加入1 000 mL去离子水,缓慢加入98%的硫酸45 mL。随后加入冰乙酸2 000 mL,甲基-2,3,4-三氧-苄基-β-D-吡喃核糖苷454.6g(1.05 mol),升温至回流,反应2 h。TLC检测原料反应完全。降温至20~25℃。分相,甲苯层分别用450 mL水、450 mL 1%的碳酸钠、450 mL水洗涤。甲苯层减压浓缩至干,得到糖浆353.2g,收率80%。

2.52,3,4-三-氧-苄基-5-羟基戊醛甲基肟的合成(4)向5 L三口瓶中加入2,3,4-三氧-苄基-β-D-吡喃核糖353.2g(0.84 mol),甲苯1 000 mL、吡啶1 000 mL、甲氧基胺盐酸盐78 g(0.93 mol)。升温至50℃,搅拌反应2 h。TLC检测原料反应完全。向三口瓶中加入200 g 1%的碳酸钠溶液,调节pH 6~7。分层,甲苯层用200 mL水洗涤2次。减压下浓缩至干,经柱层析,得到产品糖浆339 g,收率90%。

2.62,3,4-三-氧-苄基-5-烯丙基戊醛甲基肟的合成(5)向5 L三口瓶中加入50%的氢氧化钠溶液1 000 mL、2,3,4-三-氧-苄基-5-羟基戊醛甲基肟339 g(0.754 mol)、烯丙基溴110 mL(1.27 mol)、四丁基碘化胺110 g(0.297 mol)。控温25~30℃,搅拌 12 h。加入水 750 mL,二氯甲烷750 mL,搅拌30 min,分层。二氯甲烷层用水洗至pH 7~8。减压浓缩至干,得到产物糖浆332.2g,收率90%。1H-NMR(DMSO)δ=7.28~7.34(15H,m),5.82~5.89(1H,m),5.11~5.25(2H,m),4.22~4.71(6H,m),4.20~4.21(1H,m),3.85~3.95(3H,m),3.75~3.85(3H,s),3.61~3.71(2H,m),3.52~3.62(1H,m)。

2.72,3,4-三-氧-苄基-5-烯丙基戊醛的合成(6)向5 L三口瓶中加入2,3,4-三-氧-苄基-5-烯丙基戊醛甲基肟332.2g(0.678 mol)、四氢呋喃750 mL、对甲基苯磺酸39 g(0.226 mol)、37%的甲醛溶液1 000 mL(13.4mol)。升温至回流,反应2 h。降温至20~25℃,加入乙酸乙酯2 000 mL、水1 000 mL,搅拌30 min。分相,乙酸乙酯层用5%的碳酸钠溶液洗至pH 7~8,然后用水1 000 mL洗涤2次。

2.85-氧-烯丙基-2,3,4-三-氧-苄基-D-核糖醇的合成(7)向5 L三口瓶中,加入2,3,4-三-氧-苄基-5-烯丙基戊醛甲基肟332.2g(0.678 mol)的乙酸乙酯溶液,搅拌下分批加入硼氢化钠25 g(0.678 mol),温度不超过30℃。加入完毕25~30℃继续搅拌1 h,HPLC检测,直到原料小于2%。加入1 000 mL水,搅拌分层。乙酸乙酯层用0.96 kg水洗涤2次,减压浓缩至LOD小于5%。浓缩后产品经柱层析得到5-氧-烯丙基-2,3,4-三-氧-苄基-D-核糖醇266 g,两步收率85%。IR(Nicolet Avafar 330,KBr压片),υ=3 462.52、3 063.68、3 030.47、2 869.91、1 605.56、1 496.52、1 454.13、1 394.15、1 329.30、1 208.52、1 099.88、1 027.97、929.45、736.95、697.95、606.11、462.27;1H-NMR(DMSO)δ=7.27~7.32(15H,m),5.82 ~5.89(1H,m),5.20~5.24(1H,d,J=17.2),5.10~5.13(1H,d,J=10.8),4.52~4.71(7H,m),3.84~3.91(4H,m),3.74~3.66(1H,m),3.55~3.69(4H,m);13C-NMR(CDCl3)δ=61.44、69.80、71.96、72.30、72.52、74.05、76.84、77.15、77.47、78.27、78.92、79.16、116.98、127.69、127.82、134.84、138.21、138.26、138.39。

3 结果与讨论

在化合物甲基-β-D-吡喃核糖苷(1)的合成过程中,因反应过程中得到甲基-α/β-D-吡喃核糖苷,甲基-α/β-D-呋喃核糖苷的混合物,造成结晶收率较低。我们根据以上4种化合物在酸性条件下可以互相转化的特点,将母液浓缩后继续加入甲醇进行转化,提高了甲基-β-D-吡喃核糖苷的收率。在甲基-2,3,4-三氧-苄基-β-D-吡喃核糖苷(2)的合成过程中,文献多采用氢化钠作为碱,在工业化过程中极易吸水,对设备和操作要求很高。我们尝试采用氢氧化钾作为碱,在甲苯回流条件下,顺利进行了苄基化。在2,3,4-三-氧-苄基-5-烯丙基戊醛甲基肟(4)的合成过程中,文献多采用氢化钠/DMF体系。我们采用50%氢氧化钠水溶液加相转移催化剂代替,使反应更为温和,适合工业化。

[1]吴昕,贾作民,黎明强.Hib感染性疾病的免疫预防[J].微生物学免疫学进展,2006,34(4):76-80.

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[6]Just G,Upeslacis J.Novel polysaccharides novel macromolecular conjugates of the polysaccharides:EP,0320942 [P].1989-6-21.

[7]Beuvery EC,Evenberg A,Poolman JT,et al.Oligoshaccharides,immunogens and vaccines,and methods for preparing such Oligoshaccharides,immunogens and vaccines:US,5034519A[P].1991-7-23.

[8]王培.核糖-核糖醇中间体及4′-螺环修饰核苷自由基前体的合成[D].长春:吉林大学,2009.

[9]Vicente G,Rene R.Oligosaccharides derived from ribose-ribitol-phosphate,and vaccines containing them:US,6765091[P].2004-07-20.

Improved synthesis of 5-allyloxy-2,3,4-tris(benzyloxy)pentan-1-ol

XI Zun-bo1,2,LI Xin1,MA Shu-tao1
(1.Department of Medicinal Chemistry,School of Pharmaceutical Sciences,Shandong University,Jinan 250012,China;2.Jinan Shengquan Co.,Ltd.,Jinan 250200,China)

Objective To synthesize 5-allyloxy-2,3,4-tris(benzyloxy)pentan-1-ol.Methods With D-ribose as the starting material,5-allyloxy-2,3,4-tris(benzyloxy)pentan-1-ol was obtained by glycosidation,benzylation,hydrolyzation,oxime protection,allylation,deoximation and reduction.Results and Conclusion The overall yield of this method was 55%,and the structure of product was characterized by 1H-NMR.The synthetic route was short and environmentally friendly,suitable for the industrial production.

5-Allyloxy-2,3,4-tris(benzyloxy)pentan-1-ol;Synthesis;Antibody;Ribose-ribitol

TQ460.6

A

2095-5375(2015)12-0741-003

郗遵波,男,工程师,研究方向:糖类及核甘类原料药和中间体的合成工艺开发,E-mail:xzbghy@126.com

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