D－環(huán)修飾去氫表雄酮衍生物的合成與表征

汪心想，吳 亞，陶 燕，陶京朝

（1.河南省化工研究所有限責(zé)任公司，鄭州 450052；2.鄭州大學(xué) 化學(xué)系，鄭州 450052；3.河南省中醫(yī)學(xué)院 藥學(xué)院，鄭州 450008）

D－環(huán)修飾去氫表雄酮衍生物的合成與表征

汪心想1，吳 亞2，3，陶 燕2，陶京朝2

（1.河南省化工研究所有限責(zé)任公司，鄭州 450052；2.鄭州大學(xué) 化學(xué)系，鄭州 450052；3.河南省中醫(yī)學(xué)院 藥學(xué)院，鄭州 450008）

以去氫表雄酮（DHEA）為起始物，通過“一鍋”多步反應(yīng)，開發(fā)了一種在其D環(huán)上立體選擇性地引入羥基、羥甲基和含醚鍵支鏈的簡易合成方法；合成了3種新型DHEA衍生物，經(jīng)IR，NMR，HRMS表征和晶體結(jié)構(gòu)測定，確定了新化合物的結(jié)構(gòu)和立體構(gòu)型.

去氫表雄酮；D－環(huán)修飾；羥甲基化；“一鍋”多步反應(yīng)

甾體藥物具有很強(qiáng)的抗感染、抗病毒和抗休克等藥理作用，廣泛用于治療風(fēng)濕病、心血管病、癌癥、皮膚病等［1］.甾體藥物是僅次于抗生素的第二大類藥物，它的發(fā)現(xiàn)及成功合成是近半個(gè)世紀(jì)以來醫(yī)藥工業(yè)取得最引人注目的兩大進(jìn)展之一.因甾體藥物都含有一個(gè)相同的母核結(jié)構(gòu)，在甾體分子結(jié)構(gòu)上進(jìn)行微小的改變就可能引起活性變化，如療效增加、副作用減少、甾體藥物作用的專屬性變化等，從而創(chuàng)新出一個(gè)新的甾體藥物，而這些改變了結(jié)構(gòu)的甾體藥物，在醫(yī)療上的應(yīng)用范圍日漸擴(kuò)大［2］.

去氫表雄酮（DHEA）是人體血液循環(huán)中最為豐富的甾體物質(zhì)，主要以其硫酸酯（DHEA－S）的形式進(jìn)入血液循環(huán)中，在相關(guān)外周組織中轉(zhuǎn)化為雄激素或雌激素發(fā)揮間接生物學(xué)效應(yīng)［3］.近年國內(nèi)外對DHEA和DHEA－S的基礎(chǔ)與臨床作用進(jìn)行了大量的研究，DHEA的生物學(xué)作用不僅限于作為甾體激素前體，其在中樞神經(jīng)與精神、免疫、代謝、骨質(zhì)、心血管及血脂等方面也有獨(dú)特作用［4］.DHEA類甾體藥物結(jié)構(gòu)上的改性，主要集中在A環(huán)、D環(huán)C－17位置及母核的修飾與改造上，通過在D環(huán)的修飾改造，已合成出各種比其母體活性更強(qiáng)的甾體藥物［5］.在開發(fā)新型雄激素、雌激素、螺甾內(nèi)酯、皮質(zhì)激素及口服避孕藥等甾體藥物方面，DHEA因獨(dú)特的結(jié)構(gòu)較其它甾體原料有明顯的優(yōu)越性.因此，有效地在17－酮基甾體上接枝上碳原子側(cè)鏈?zhǔn)情_發(fā)以DHEA為原料合成甾體藥物的關(guān)鍵所在，也是合成相關(guān)甾體藥物的新途徑［6］.鑒于此，本工作開發(fā)了一種在DHEA的D環(huán)上立體選擇性地引入羥基、羥甲基和含醚鍵支鏈的簡單合成方法，通過“一鍋”多步反應(yīng)合成了4種結(jié)構(gòu)新穎的DHEA衍生物，其中3種化合物未見文獻(xiàn)報(bào)道.

1 實(shí)驗(yàn)的意外結(jié)果與討論

在試圖以去氫表雄酮1（DHEA）為原料，于乙醇鈉的乙醇溶液中與甲醛進(jìn)行羥醛縮合反應(yīng)，合成16－羥甲基取代去氫表雄酮2的過程中，出乎意料地在此反應(yīng)條件下，高收率（90%）和立體定向地得到了一種結(jié)構(gòu)特殊的化合物3（圖1）.

圖1 化合物3的合成Figure 1 Synthesis of compound 3

從化合物3的紅外光譜數(shù)據(jù)可以看出，17位羰基的伸縮振動吸收信號消失，3 478 cm－1處羥基的吸收信號明顯增強(qiáng)，而且在1 126和1 098 cm－1處出現(xiàn)C—O—C鍵的信號.化合物3的核磁共振氫譜顯示，在δ3.77－3.47范圍內(nèi)出現(xiàn)8個(gè)H的化學(xué)位移信號，應(yīng)為與氧相連C上的氫，而且在δ1.19和δ3.54處出現(xiàn)了乙氧基的特征信號.另外其核磁共振碳譜也證實(shí)了羰基碳消失，同時(shí)增加了4個(gè)與氧原子相連的飽和碳信號.高分辨質(zhì)譜顯示其［M＋H］＋峰為379.284 5，可推測該化合物分子式為C23H38O4.根據(jù)起始化合物的結(jié)構(gòu)特征和所用實(shí)驗(yàn)條件，可以初步確定化合物3中17－位羰基被還原成羥基，而且在其它位置有可能引入了羥甲基和乙氧基，但取代基的位置和構(gòu)型尚無法確定.為了進(jìn)一步證實(shí)產(chǎn)物的的結(jié)構(gòu)、取代基位置和新形成部位的絕對構(gòu)型，在乙酸乙酯中培養(yǎng)了化合物3的單晶，經(jīng)X－射線單晶衍射分析確定了其絕對構(gòu)型（圖2）.

從化合物3的晶體結(jié)構(gòu)可以看出，正如以上推測的那樣，17位的羰基被還原成羥基，16位同時(shí)引入了一個(gè)羥甲基和一個(gè)乙氧甲基.17位新生成的羥基與13位上的甲基及16位的乙氧基甲基互為順式取向，而與16位的羥甲基互為反式取向.分子中其它部位的取代基均保持了DHEA原有的結(jié)構(gòu)和構(gòu)型.另外，化合物3的晶體結(jié)構(gòu)表明，分子中C（16）和C（17）處形成了兩個(gè)新的手性碳，其構(gòu)型分別為S和R型.此結(jié)果與文獻(xiàn)［7］報(bào)道的實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致.

圖2 化合物3的X－射線單晶衍射圖Figure 2 Molecular structure of compound 3

根據(jù)實(shí)驗(yàn)條件，可以認(rèn)為16位引入的乙氧甲基應(yīng)該是由其中一個(gè)新生成的羥甲基與C2H5ONa／C2H5OH作用轉(zhuǎn)化形成.可以設(shè)想，如果改變反應(yīng)體系，用甲醇／甲醇鈉代替乙醇／乙醇鈉，就有可能得到相應(yīng)的甲醚化產(chǎn)物.因此，以去氫表雄酮（DHEA）為原料，在甲醇鈉的甲醇溶液中與甲醛反應(yīng)，得到了相應(yīng)的甲醚化產(chǎn)物4（圖3）.

圖3 化合物4的合成Figure 3 Synthesis of compound 4

從以上兩個(gè)反應(yīng)可看出，當(dāng)DHEA在不同的醇／醇鈉體系中與甲醛發(fā)生反應(yīng)時(shí)，可經(jīng)一鍋多步反應(yīng)得到相應(yīng)的羥甲基醚化產(chǎn)物，從而為合成含醚鍵結(jié)構(gòu)的化合物提供了簡便的途徑.另外，17位羰基還原形成的羥基和16位引入的羥甲基互為反式的實(shí)驗(yàn)事實(shí)表明，16位第二個(gè)羥甲基的引入和羰基的還原可能是協(xié)同進(jìn)行的.基于上述分析，作者對這種“非正常反應(yīng)”提出可能的反應(yīng)機(jī)理見圖4.

在前期工作［8］中發(fā)現(xiàn)，特殊結(jié)構(gòu)的反式鄰羥甲基環(huán)戊醇（反式的1，3二醇）在酸性條件下與丙酮作用，可以得到相應(yīng)的鄰?fù)檠跫谆?上述合成的DHEA衍生物正好存在反式的1，3二醇結(jié)構(gòu)，因此，作者分別以化合物3和4為起始物，濃硫酸作催化劑，在乙腈溶劑中與丙酮反應(yīng)，成功地合成了化合物5和6（圖5）.

圖4 化合物3，4合成的可能反應(yīng)機(jī)理Figure 4 Proposed mechanism for synthesis of compound 3，4

圖5 化合物5－6的合成Figure 5 Synthesis of compound 5－6

從化合物5和6的紅外光譜數(shù)據(jù)可以看出，在1 736 cm－1處附近出現(xiàn)羰基的強(qiáng)吸收峰，在1 110～1 250 cm－1處的C—O—C吸收峰進(jìn)一步增強(qiáng).其核磁共振氫譜中一個(gè)仲醇CH信號消失，但出現(xiàn)了異丙氧基的信號.其核磁共振碳譜顯示，出現(xiàn)一羰基的信號（δ223.1），并且比原料多了3個(gè)碳峰.高分辨質(zhì)譜測定其［M＋H］＋峰也分別與相應(yīng)產(chǎn)物的分子量相符.由以上表征數(shù)據(jù)不難推測，反應(yīng)物中17－羥基被氧化，16－羥甲基轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的異丙醚化產(chǎn)物.

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 主要試劑、儀器和一般測試條件

所用試劑和溶劑均為分析純或化學(xué)純.柱層析硅膠和薄層層析硅膠為青島海洋化工廠生產(chǎn).

熔點(diǎn)用XT5 A顯微熔點(diǎn)測定儀測定，溫度計(jì)未經(jīng)校正.紅外光譜用Thermo Nicolet IR200型紅外光譜儀測定，KBr壓片.核磁共振氫譜和碳譜用Bruker DPX 400（100 MHz）型超導(dǎo)核磁共振儀測定，TMS為內(nèi)標(biāo).高分辨質(zhì)譜用 Waters Micromass Q－Tof MicroTM高分辨質(zhì)譜儀測定.X－射線單晶衍射使用日本Rigaku RAAXIS－IV面探儀測定.

2.2 化合物3的合成

加20 m L無水乙醇于50 m L三口燒瓶中，加入金屬鈉（0.4 g，1.7 mmol），反應(yīng)完全后加入化合物1（0.288 g，1 mmol），在40℃油浴上攪拌5 min后，加入37%甲醛水溶液（0.2 m L）.TLC跟蹤反應(yīng)進(jìn)程，8 h后停止反應(yīng).旋蒸除去過量的乙醇，加入適量水，用氯仿萃?。?0 m L×3）.合并有機(jī)相，用飽和氯化鈉水溶液洗滌（20 m L×2）.有機(jī)相用無水硫酸鎂干燥，過濾，濃縮，殘余物經(jīng)硅膠柱層析分離純化（洗脫劑：V石油醚∶V乙酸乙酯＝5∶1），得化合物3（0.34 g，90%）.熔點(diǎn)：213～214℃.

IR（KBr）：3 478，3 293，2 978，2 958，2 931，2 847，1 486，1 462，1 374，1 347，1 126，1 098，1 042，1 029，954，740，689 cm－1.1H NMR（400 MHz，CDCl3）：δ5.33 （d，J＝ 5.2 Hz，1 H），3.77（d，J＝8.8 Hz，1H），3.64（s，1H），3.58（t，J＝ 10.8 Hz，2H），3.54－3.47 （m，4 H），2.30－2.22（m，5H），1.94－1.82（m，4H），1.55－1.48（m，5 H），1.32 （q，J＝ 4.4 Hz，1 H），1.19（t，J＝ 7.2 Hz，3H），1.19－1.02 （m，2 H），1.01（s，3 H），1.00－0.88（m，1 H），0.86（s，3H）.13C NMR （100 MHz，CDCl3）：δ141.2，120.5，83.9，73.1，70.1，66.8，66.1，50.0，48.5，47.8，44.1，42.3，37.6，37.1，36.3，32.6，31.5，31.3，30.9，20.3，19.2，15.2，12.1.HRMS（ESI，m／z）calcd for C23H39O4［M＋H］＋379.284 8；Found：379.284 5.

2.3 化合物4的合成

合成方法同化合物3，收率89%.熔點(diǎn)：212～213℃.

IR（KBr）：3 342，2 929，2 894，2 855，1 461，1 378，1 359，1 293，1 148，1 084，1 063，1 036，803，740，671，587 cm－1、1H NMR （400 MHz，CDCl3）：δ5.33（d，J＝5.2 Hz，1H），3.73（d，J＝8.8 Hz，1 H），3.62（d，J＝10.8 Hz，1 H），3.57（s，1H），3.55－3.49 （m，3H），3.37 （s，3 H），2.28－2.17 （m，2 H），1.93－1.82 （m，4H），1.75－1.45 （m，5H），1.37－1.03 （m，3 H），1.01（s，3 H），1.00－0.88（m，3 H），0.86（s，3H）.13C NMR （100 MHz，CDCl3）：δ141.4，120.6，83.7，75.4，70.1，66.6，58.9，50.1，48.6，47.9，44.2，42.4，37.6，37.1，36.4，33.0，31.6，31.4，31.0，20.3，19.3，12.3.HRMS（ESI，m／z）calcd for C22H36O4Na ［M＋Na］＋387.251 1；Found：387.251 5.

2.4 化合物5的合成

稱取化合物3（0.378 g，1.0 mmol）和丙酮（1.5 mmol）溶于10 m L乙腈中，攪拌至溶解，加入催化量的濃硫酸（0.1 mmol），室溫?cái)嚢?，TLC監(jiān)測反應(yīng)進(jìn)程.反應(yīng)5 h后，減壓蒸去乙腈.加入適量水，用氯仿萃?。?0 m L×3）.合并有機(jī)相，用飽和碳酸鈉水溶液洗滌有機(jī)相（20 m L×2），再用飽和氯化鈉水溶液洗滌（20 m L×2）.有機(jī)相用無水硫酸鎂干燥，過濾，濃縮，殘余物經(jīng)硅膠柱層析分離（洗脫劑：V石油醚∶V乙酸乙酯＝7∶1），得無色粘稠物5（0.355 g，85%）.

IR（KBr）：3 448，2 971，2 933，2 896，2 864，1 736，1 666，1 457，1 374，1 335，1 298，1 225，1 117，1 086，1 009，938，832，811，593 cm－1.1H NMR（400 MHz，CDCl3）：δ5.33（d，J＝5.2 Hz，1H），3.54（m，1 H），3.47－3.39（m，4H），3.36（d，J＝ 8.8 Hz，2H），3.28 （d，J＝ 8.8 Hz，1 H），2.34－1.96（m，4 H），1.86－1.77（m，4H），1.68－1.45 （m，7H），1.31－1.22 （m，1 H），1.12（t，J＝7.2 Hz，3H），1.09（d，J＝6.4 Hz，3H），1.07（d，J＝6.4 Hz，3H），1.04（s，3H），1.02－0.97 （m，1 H），0.93 （s，3 H）.13C NMR （100 MHz，CDCl3）：δ222.1，141.0，121.2，72.6，72.3，71.6，70.9，66.8，55.8，50.6，48.3，48.2，42.2，37.1，36.7，32.0，31.6，31.1，31.0，28.9，21.9，21.8，20.3，19.3，14.9，12.9.HRMS（ESI，m／z）calcd for C26H43O4［M＋H］＋419.3161；Found：419.317 2.

2.5 化合物6的合成

合成方法同化合物5，無色粘稠液體，收率83%.

IR（KBr）：3 442，2 970，2 935，2 866，1 738，1 663，1 455，1 374，1 336，1 298，1 226，1 113，

1 085，1 011，936，835，810，595 cm－1.1H NMR（400 MHz，CDCl3）：δ5.32 （d，J＝ 5.2 Hz，1 H），3.66（m，1 H），3.57（m，1 H），3.55－3.48（m，4H），3.40（s，3H），2.30－2.09（m，4H），1.94－1.85（m，4H），1.75－1.45（m，7H），1.32－1.23（m，1H），1.10（d，J＝ 6.4 Hz，3H），1.08（d，J＝6.4 Hz，3H），1.05（s，3H），1.02－1.00（m，1H），0.95（s，3H）；13C NMR （100 MHz，CDCl3）：δ223.0，140.3，121.8，75.6，72.4，71.6，67.4，58.8，57.6，49.3，48.2，43.2，37.7，36.9，32.5，31.8，31.3，31.0，28.8，22.9，21.8，20.6，19.5，14.7，12.8.HRMS（ESI，m／z）calcd for C25H41O4［M ＋ H］＋405.292 7，F(xiàn)ound：405.292 3.

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Synthesis and characterization of novel D－ring modified dehydroepiandrosterone derivatives

WANGXinxiang1，WUYa2，3，TAOYan2，TAOJingchao2

（1.Henan Research Institute of Chemistry and Engineering Co.Ltd.，Zhengzhou 450052，China；
2.Department of Chemistry，Zhengzhou University，Zhengzhou 450052，China；
3.School of Pharmacy，Henan College of Traditional Chinese Medicine，Zhengzhou 450008，China）

A novel and simple synthetic method for preparation of dehydroepiandrosterone（DHEA）derivativesviaan“one－pot”multistep reaction process was developed，by which a hydroxyl group，a hydroxymethyl and an alkyloxymethyl group can be simultaneously and stereoselectively introduced to the 16－an 17－positions in the D ring of DHEA.Three new DHEA derivatives were synthesized with the method，and characterized by IR，1H－NMR，13C NMR，HRMS as well as X－ray crystallographic analysis.

DHEA；D－ring modification；hydroxymethlation；“one－pot”multistepreaction

O623.7

A

1671－1114（2011）03－0080－04

2011－02－11

國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（20772113）

汪心想（1970—），男，高級工程師，主要從事有機(jī)化學(xué)和藥物化學(xué)方面的研究.

陶京朝（1953—），男，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事有機(jī)化學(xué)和超分子化學(xué)方面的研究.

（責(zé)任編校 紀(jì)翠榮）