一种高纯度3α-羟基-7-氧代-5β-胆烷酸的制备方法

2018-03-29吴弘辰李琪荣武亚明曹雪琴

现代盐化工 2018年1期

吴弘辰，李琪荣，武亚明，徐琳，曹雪琴

熊去氧胆酸（其结构如图1所示）是熊胆的主要有效成分，可促进内源性胆汁酸的分泌，保护肝细胞膜；溶解胆固醇性结石；并具有免疫调节作用。医学上用于增加胆汁酸分泌，并使胆汁成分改变，降低胆汁中胆固醇及胆固醇脂，有利于胆结石中的胆固醇逐渐溶解[1]。

中药用熊胆主要是割取熊的胆囊而制成的，由于人工饲养，活提熊胆汁的周期长，收率低，不能满足现代医学的需求，因而人工合成熊去氧胆酸成为现代医药的发展方向，具有重要的现实意义[2]。

鹅去氧胆酸（其结构如图2所示）是一种天然胆酸，主要存在于人及牛、鹅、鸡、猪等动物的胆汁中。其中鸡胆汁中，鹅去氧胆酸约为80%，而鸡胆的来源要比熊胆多得多，使得鹅去氧胆酸的提取有稳定、廉价的原料[3]。

图1 熊去氧胆酸

图2 鹅去氧胆酸

图3 反应方程式

鹅去氧胆酸和熊去氧胆酸结构仅仅是7位羟基的手性不同，故化学合成法中的一条合成路线是以鹅去氧胆酸为起始原料，经过氧化得到3α-羟基-7-氧代-5β-胆烷酸，再还原得到熊去氧胆酸（见图3）。20世纪80年代以来，人们就开始着重研究能用于该反应的温和、安全、高效的氧化剂和还原剂。

常用的鹅去氧胆酸氧化法有：（1）以丙酮、水为介质的N-溴代丁二酰亚胺（NBS）氧化法。该法的主要缺点是有机废水多，并且难以控制氧化反应终点。（2）电化学氧化法。该法的主要缺点是需要特殊种类的电解槽，电解过程受多种因素的影响，如电压、电流、电极种类等，且其工业废水多，能耗高。（3）次氯酸钠氧化法。该法的主要缺点是次氯酸纳水溶液与原料以及有机溶剂的相溶性较差，不利于反应的进行。（4）有机铬盐氧化剂氧化法。该法的主要缺点是反应热效应大，选择性差[1]。

本研究针对次氯酸钠氧化法的缺点，选择合适的催化剂和溶剂来氧化鹅去氧胆酸，同时为了得到高纯度3α-羟基-7-氧代-5β-胆烷酸，对粗产品的后处理进行了优化。

1 实验

1.1 主要试剂

NaHSO3，Na2CO3，BaCl2，磷钼酸，酒石酸，柠檬酸，都为分析纯，国药集团化学试剂有限公司；鹅去氧胆酸（市售，纯度90%和98%各一批），次氯酸钠（10%），其他试剂皆为化学纯。

1.2 实验步骤

1.2.1 3α-羟基-7-氧代-5β-胆烷酸的制备

室温下，向三口烧瓶中加入鹅去氧胆酸（100 g，98%），再加入适量溶剂，搅拌溶解后，冷冻至低温，滴加NaClO溶液（200 g，10%）。滴毕，搅拌30 min，TLC监控反应完全。滴加NaHSO3（5%，200 mL）水溶液，搅拌1 h，停止冷却。过滤，水（2×500 mL）洗，鼓风干燥（70℃，18 h），得类白色粉末（93.20 g），纯度92%。

1.2.2 3α-羟基-7-氧代-5β-胆烷酸的提纯

室温下，将3α-羟基-7-氧代-5β-胆烷酸粗品（93.20 g）混悬于95%乙醇（900 mL）中，搅拌下加入NaOH水溶液（10 mol/L）至pH 8～9，混悬液变为溶液。加5%活性炭，加热回流30 min，过滤，滤液继续搅拌加热回流30 min。滴加BaCl2（10%，900 mL）水溶液。滴毕搅拌回流1 h，蒸馏乙醇至瓶壁上挂少许晶粒，停止加热。搅拌下自然降温析晶，过夜。过滤，50%乙醇水溶液（2×200 mL）洗涤滤饼，鼓风干燥（70 ℃，18 h）。将干燥后的钡盐混悬于水（1 000 mL）中，加碳酸钠（18 g），搅拌加热回流30 min，过滤，静置降温至室温。在室温下，边搅拌边滴加稀盐酸（10%，v/v）至pH 2，过滤，水（2×200 mL）洗，鼓风干燥（70 ℃，18 h）。干燥的产物用甲醇和水（1 000 mL，1∶1，v/v）加热回流0.5 h，趁热过滤。滤液重新加热回流0.5 h，室温静置，过滤，水（2×300 mL）洗，鼓风干燥（70℃，6h），得白色结晶产物（51.2 g），收率51.5%，纯度99.6%。

2 结果与讨论

2.1 中控TLC的条件选择

由于鹅去氧胆酸和3α-羟基-7-氧代-5β-胆烷酸在紫外光下都不显色，故只能借助其他显色剂来完成监控，通过摸索选择乙酸乙酯：石油醚（1∶1）+2滴乙酸作为展开剂，薄层板吹干后，浸入10%磷钼酸的乙醇溶液，再烤板观察展开点。

2.2 制备中反应温度的影响

影响氧化还原反应最重要的两个条件是温度和酸碱度。本项目通过不同温度条件下实验后，发现在﹣15℃条件下，氧化的副产物较少。

2.3 制备中反应酸碱度的影响

本项目分别选择酒石酸、柠檬酸、甲酸和乙酸来调节反应液的酸性，实验显示酒石酸、柠檬酸和甲酸使反应速率加快，但有副产物生成；乙酸可使反应完全，相比其他酸，副产物少好多。

2.4 制备中反应溶剂的选择

反应溶剂不仅要溶解鹅去氧胆酸、乙酸等试剂，还要价格便宜。通过选择不同溶剂来实验，最后确定甲醇为反应溶剂。上述制备反应中溶剂为甲醇（500 mL）和乙酸（350 mL）。

2.5 制备中鹅去氧胆酸的选择

项目研究中，开始用90%鹅去氧胆酸来氧化，氧化后杂质点很多，用很多方法提纯，很难除掉紧靠原料点上方和下方的杂点，而且反应后处理中有大量焦油状物质生成，产率非常低。后来换成98%鹅去氧胆酸来氧化，反应后不再有焦油状物质产生，产物中的杂质点明显少许多，产率大大提高。如果要制备高纯度的3α-羟基-7-氧代-5β-胆烷酸，建议用高纯度的鹅去氧胆酸。

2.6 提纯方法的选择

本项目研究目的就是要得到高纯度的3α-羟基-7-氧代-5β-胆烷酸，原料即便用98%的鹅去氧胆酸，TLC显示还是有好多杂质点，氧化后部分杂质点位置没有改变。项目组讨论先对鹅去氧胆酸提取，再氧化。这样进行实验发现产品3α-羟基-7-氧代-5β-胆烷酸成本大大提高，没有市场竞争力。后改成先氧化，再对3α-羟基-7-氧代-5β-胆烷酸的粗品用钡盐来提纯[3]，事实证明该改进工艺大大提高了产品纯度，同时反应收率也得以提高。