3β-羥基-孕甾-5-烯-20R-胺的合成與結(jié)構(gòu)歸屬

徐向偉，林雪梅，劉光，陳慧穎，趙有為，羅丹，葛文中

（黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院，大慶 163319）

甾體母核是激素類藥物的基本結(jié)構(gòu)，也是一個(gè)很好的新藥研發(fā)平臺(tái)[1-3]。對(duì)甾體進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造所得到的化合物大多具有很好的生理活性[4，5]。Khan S N等[6]合成了一系列的7-氟代-3-胺基甾體，結(jié)果表明合成的化合物對(duì)金黃色葡萄球菌、綠膿假單胞菌、釀膿鏈球菌和大腸桿菌有高效的抑制作用。Jegham H等人[7]合成的一種新胺基甾體（RM）表現(xiàn)出廣譜抗腫瘤的作用，對(duì)9 種癌細(xì)胞系有抑制作用，RM 能阻斷HL-60 細(xì)胞周期的G0/G1 期。氨基甾體化合物能有效地抑制白血病細(xì)胞K562、MEG-01、WEHI-3B 和HL-60 的增殖，促進(jìn)細(xì)胞凋亡并誘導(dǎo)分化[8，9]。21-氨基甾體化合物具有良好的抗脂質(zhì)過(guò)氧化作用，可治療心腦血管系統(tǒng)和中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病[10]。甾體內(nèi)酰胺和硫代甾體內(nèi)酰胺化合物可以抑制人宮頸癌（Hela）細(xì)胞的增殖，體外實(shí)驗(yàn)表明其抗增殖活性呈明顯的劑量依賴關(guān)系，并且對(duì)腫瘤細(xì)胞的作用具有選擇性[11]。

現(xiàn)利用甾體酮肟[12]還原法得到了20R-胺基甾體，并利用2D NMR 技術(shù)對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)解析和碳譜、氫譜數(shù)據(jù)歸屬，為其活性測(cè)定起到參考作用。

1 材料與方法

1.1 材料

妊娠烯醇酮、鹽酸羥胺、鎳鋁合金粉、氫氧化鈉、濃鹽酸等，實(shí)驗(yàn)所用各種試劑均為分析純。

1.2 主要儀器

RE52-99 旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器（上海精密儀器儀表有限公司），TH-I 型薄層加熱器（上?？普苌萍加邢薰荆?，所有NMR 實(shí)驗(yàn)在Bruker AVANCE DPX-400超導(dǎo)核磁共振儀上進(jìn)行，樣品以DMSO-d6為溶劑，TMS 為內(nèi)標(biāo)。

1.3 方法

將1.10 g（3.48×10-3mol）的妊娠烯醇酮（1）與0.99 g 的鹽酸羥胺置于50 mL 的圓底燒瓶中，用9 5%乙醇完全溶解后，加入2.25 mL 吡啶，室溫下攪拌反應(yīng)3 h。反應(yīng)完全后，向反應(yīng)體系中加蒸餾水25 mL，攪拌10 min，析出白色固體。抽濾，真空干燥，得產(chǎn)物3β-羥基-孕甾-5-烯-20-酮肟（2）1.09 g。

將2.0 g（6.04×10-3mol）的妊娠烯醇酮肟（2），置于500 mL 的圓底燒瓶?jī)?nèi)，加60 mL 的無(wú)水乙醇溶解，再加入60 mL（2 mol·L-1）的氫氧化鈉溶液和3.4 g的鎳鋁合金粉，室溫下攪拌反應(yīng)8 h。反應(yīng)完全后，過(guò)濾，用50 mL 無(wú)水乙醇洗滌，濾液用鹽酸調(diào)節(jié)pH 值至6，二氯甲烷萃取三次，收集有機(jī)相。水相用氫氧化鈉溶液調(diào)至強(qiáng)堿性，再用二氯甲烷萃取三次，合并有機(jī)相。無(wú)水硫酸鈉干燥，過(guò)濾，減壓濃縮至10 mL，趁熱再加入100 mL 的二氯甲烷，白色固體析出，析出的產(chǎn)物再用甲醇重結(jié)晶。得到妊娠烯醇酮胺（3）0.59 g。

表1 化合物的13C NMR 數(shù)據(jù)Table 1 13C NMR signals of the compounds

2 結(jié)果與討論

3β-羥基-孕甾-5-烯-20R-胺的合成路線如圖1所示。

圖1 3β-羥基-孕甾-5-烯-20R-胺（3）的合成路線Fig.1 The synthesis of 3β-Hydroxypregn-5-en-20R-amine

3β-羥基-孕甾-5-烯-20-酮肟（2）：收率95.0%；mp：221～223 ℃；1H NMR （DMSO-d6）δ（ppm）：3.10（m，H-3），5.26（s，H-6），0.56（s，H-18），0.94（s，H-19），1.73（s，H-21），10.33（s，N-OH）。

3β-羥基-孕甾-5-烯-20R-胺（3）：收率30.8%；mp：207～209 ℃；1H NMR（DMSO-d6）δ：3.25（m，H-3），5.25（s，H-6），1.46（m，H-17），0.65（s，H-18），0.93（s，H-19），3.02（m，H-20），1.26（d，H-21）。

化合物的13C NMR 數(shù)據(jù)如表1 所示。

2.1 反應(yīng)過(guò)程討論

合成妊娠烯醇酮胺的方法大體可分為兩種：一是還原胺化法，二是將肟還原為胺。還原胺化法一般需要加壓和氫氣，常用在工業(yè)生產(chǎn)中，況且這種方法多用在較小的分子合成中，對(duì)于多環(huán)甾體化合物的合成較少使用[13]，而將肟直接還原為胺，只需要提供氨基的胺源，在平常的實(shí)驗(yàn)條件下就可完成。根據(jù)我們實(shí)驗(yàn)室的條件，選擇了第二種方法。

2.2 化合物3 結(jié)構(gòu)解析

化合物3 與2 相比，雙鍵未變，可直接δ 120.2、δ 141.2 歸屬為C6 和C5，根據(jù)HSQC 譜（如圖3 所示），δ 5.25 直接歸屬為H-6 的化學(xué)位移。

在1H NMR 譜圖中，位于δ 0.65 和δ 0.93 處的峰型都是單峰，并且質(zhì)子數(shù)是3，所以判斷這兩處都是甲基峰。HMBC 譜（圖2）顯示，δ 141.2 與δ 0.93處的氫有交叉關(guān)聯(lián)，說(shuō)明δ 0.93 處的氫為H-19，則可將δ 0.65 歸屬為H-18。根據(jù)HSQC 譜，δ 11.5 和δ 19.1 可分別歸屬為C18 和C19。

根據(jù)HMBC 譜圖，H-18 應(yīng)與C12、C13、C14 和C17 有相關(guān)偶合，質(zhì)子H-18（δ 0.65）與δ 38.3、δ 41.6、δ 53.8 和δ 55.7 有交叉峰，而DEPT 譜（圖5）顯示，δ 38.3 為仲碳，δ 53.8 和δ 55.7 為叔碳，δ 41.6 為季碳，因此δ 38.3 和δ 41.6 可分別歸屬為C12、C13。HSQC 譜顯示，δ 38.3 與δ 1.88、δ 1.14 處的氫有相關(guān)偶合，而C12 中的兩個(gè)氫所處的化學(xué)環(huán)境不同，因此化學(xué)位移不同，所以H-12 的兩個(gè)化學(xué)位移分別是δ 1.88 和δ 1.14。

圖2 化合物3 的HMBC 譜圖Fig.2 The HMBC spectrum of compound 3

圖3 化合物3 的HSQC 譜圖Fig.3 The HSQC spectrum of compound 3

圖4 化合物3 的1H-1HCOSY 譜圖Fig.4 The 1H-1HCOSY spectrum of compound 3

圖5 化合物3 的DEPT 譜圖Fig.5 The DEPT spectrum of compound 3

在HMBC 譜中，H-19 應(yīng)與C1、C5、C9 和C10 有相關(guān)偶合，質(zhì)子H-19（δ 0.93）與δ 36.8、δ 39.4、δ 49.3 和δ 141.2 有交叉峰，DEPT 譜顯示，δ 36.8為仲碳，δ 49.3 為叔碳，δ 39.4 和δ 141.2 為季碳，而δ 141.2 為C6 的化學(xué)位移，則δ 39.4 可直接歸屬為C10，而δ 36.8 和δ 49.3 可分別直接歸屬為C1 和C9。根據(jù)HSQC 譜顯示，δ 49.3 與δ 0.91 處的氫有偶合，δ 0.91 可直接歸屬為H-9，δ 36.8 與δ 1.75、δ 0.97處的氫有偶合關(guān)系，所以δ 1.75 和δ 0.97 是H2-1 的化學(xué)位移。

根據(jù)1H-1HCOSY 譜圖（圖4），δ 5.25 處的H-6與δ 1.91、δ 1.51 處的氫有相關(guān)偶合，則H2-7 的化學(xué)位移為δ 1.91 和δ 1.51，在HSQC 譜中，δ 31.1 處的碳與δ 1.51 和δ 1.91 有偶合，而DEPT 譜中顯示，δ 31.1 處的碳為仲碳，所以C7 的化學(xué)位移為δ 31.1。H-6 與H-8 有遠(yuǎn)程偶合，結(jié)合1H-1HCOSY 譜圖，H-8 的化學(xué)位移為δ 1.34，HSQC 譜顯示，C8 的化學(xué)位移是δ 31.2，在DEPT 譜中，此處的碳為叔碳，進(jìn)一步證實(shí)了C8。與化合物2 相比，H-21 的單峰消失了，說(shuō)明C20 位的肟基被還原，C20 位出現(xiàn)了氫，肟基變成了胺基。C14 與C17 所處的化學(xué)環(huán)境不同，C17 受到吸電子基團(tuán)胺基的影響，化學(xué)位移向高場(chǎng)移動(dòng)，因此C17 的化學(xué)位移是δ 53.8，C14 的化學(xué)位移是δ 55.7，結(jié)合HSQC 譜圖，H-17 的化學(xué)位移是δ 1.46，H-14 的化學(xué)位移是δ 1.02。

HMBC 譜顯示，δ 53.8 與δ 1.26 處的氫有相關(guān)偶合，且此處的峰裂分為二重峰，說(shuō)明H-21 的化學(xué)位移是δ 1.26，結(jié)合HSQC 譜，C21 的化學(xué)位移是δ 18.8，DEPT 譜顯示，此處的碳為伯碳，進(jìn)一步證實(shí)了C21。HMBC 譜顯示，δ 53.8 與δ 3.02、δ 0.65 處的氫都有相關(guān)偶合，且已知δ 0.65 為H-18 的化學(xué)位移，而δ 3.02處氫的化學(xué)位移值較大，是受到了吸電子基團(tuán)胺基的影響，因此δ 3.02 為H-20 的化學(xué)位移，結(jié)合HSQC 譜，可知C20 的化學(xué)位移為δ 50.1，而DEPT譜進(jìn)一步證實(shí)，此處的碳為叔碳。

由于C3 位上的羥基未變，所以C3 的化學(xué)位移化合物2 相比沒(méi)有太大的改變，結(jié)合DEPT 譜和HSQC 譜，δ 69.9 為C3 的化學(xué)位移，HSQC 譜顯示，H-3 的化學(xué)位移是δ 3.25。根據(jù)HMBC 譜，δ 69.9 與δ 2.16、δ 2.08 處的氫有相關(guān)偶合，且此處的氫與C5 也有相關(guān)偶合，說(shuō)明H2-4 的化學(xué)位移為δ 2.16 和δ 2.08，結(jié)合HSQC 譜，可知C4 的化學(xué)位移為δ 42.1，DEPT譜顯示此處的碳為仲碳，進(jìn)一步證實(shí)了C4。

H-3 與H-2 應(yīng)有偶合，而1H-1HCOSY 譜顯示，δ 3.25 與δ 1.65、δ 1.38 處的氫有相關(guān)偶合，則H2-2的化學(xué)位移為δ 1.65 和δ 1.38，HSQC 譜顯示，δ 31.3與δ 1.65、δ 1.38 相偶合，則C2 的化學(xué)位移為δ 31.3，DEPT 譜顯示，此處碳的類型為仲碳，進(jìn)一步證實(shí)了C2。H-14 應(yīng)與H-15 直接偶合，而1H-1HCOSY 譜顯示，δ 1.02 與δ 1.61、δ 1.11 處的氫有相關(guān)偶合，則H2-15 的化學(xué)位移為δ 1.61、δ 1.11，結(jié)合HSQC 譜和DEPT 譜，可知C15 的化學(xué)位移為δ 23.6。DEPT 譜顯示，δ 26.1 處的碳為仲碳，HSQC 譜顯示，δ 26.1 處的碳與δ 1.45、δ 1.80 處的氫有偶合，則推斷C16 的化學(xué)位移為δ 26.1，而δ 1.45 和δ 1.80 為H2-16 的化學(xué)位移。

HMBC 譜顯示，δ 1.88 處的氫（H-12）與δ 20.3 處的碳有偶合，1H-1HCOSY 譜顯示，δ 1.88 處的氫（H-12）與δ 1.49 處的氫有偶合，而DEPT 譜顯示δ 20.3 處的碳是仲碳，即C11 的化學(xué)位移是δ 20.3，HSQC 譜顯示，δ 1.49 和δ 1.37 是H2-11 的化學(xué)位移。根據(jù)HMBC 譜，δ 4.65 處的氫與δ 69.9、δ 42.1 和δ 31.3 處的碳有偶合，即與C3、C4 和C2 有偶合，所以δ 4.65 為C3 位羥基上的氫。

1H NMR 譜圖顯示，δ 7.84 處的氫為單峰，HSQC譜顯示，此處的氫沒(méi)有與碳對(duì)應(yīng)的相關(guān)峰，因此推測(cè)δ 7.84 是胺基氫的化學(xué)位移。20R 和20S 的區(qū)別在于H-20 和H-21 的化學(xué)位移，由于空間距離的差異，20R 型中的氮原子與H-20 和H-21 中的氫距離較近（與20S 型相比），H-20 和H-21 受到胺基的吸電子作用較大，化學(xué)位移值偏大，20R 中的H-20 化學(xué)位移是δ 3.02，H-21 的化學(xué)位移是δ 1.26，而20S 中的H-20 化學(xué)位移是δ 2.64，H-21 的化學(xué)位移是δ 0.90。

3 結(jié)論

利用酮肟還原法得到胺基甾體，采用重結(jié)晶的方法對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行純化。通過(guò)1H NMR、13C NMR 和2D NMR 技術(shù)對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行解析，并詳細(xì)歸屬了碳譜和氫譜數(shù)據(jù)，為其他的胺基甾體的合成、結(jié)構(gòu)解析提供了參考。

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