膽甾-3β,5α,6β-三醇衍生物的合成

劉躍金， 包立嬌， 王鈺楠

(沈陽化工大學(xué) 制藥與生物工程學(xué)院， 遼寧 沈陽 110142)

膽甾-3β,5α,6β-三醇衍生物的合成

劉躍金， 包立嬌， 王鈺楠

(沈陽化工大學(xué) 制藥與生物工程學(xué)院， 遼寧 沈陽 110142)

研究了膽甾-3β,5α,6β-三醇的水溶性衍生物的合成.以膽固醇為原料在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為88 %的甲酸中以質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30 %的過氧化氫(H2O2)溶液氧化、甲醇中堿水解得膽甾-3β,5α,6β-三醇,收率83.5 %,m.p.228～230 ℃,再以膽甾-3β,5α,6β-三醇與草酰氯于丙酮中0 ℃反應(yīng)15 min，吡啶為催化劑，然后加入少量水繼續(xù)反應(yīng)約30 min,得膽甾-3β,5α,6β-三醇-3,6-二草酸單酯,收率61.5 %,m.p.207～209 ℃.經(jīng)IR和1H-NMR確證結(jié)構(gòu)正確.

膽甾-3β,5α,6β-三醇-3,6-二草酸單酯； 膽甾-3β,5α,6β-三醇； 合成

20世紀(jì)70年代中期，Cheng KP(鄭國平)等在法國斯特拉斯堡路易巴斯德大學(xué)天然物質(zhì)有機(jī)化學(xué)研究室，從有抗癌活性的中藥僵蠶(BombyxcumBotryte)中提取出7β-羥基膽固醇(7β-Hydroxycholesterol).體外實驗發(fā)現(xiàn)此化合物在33 mg·L-1的質(zhì)量濃度下，對肝癌細(xì)胞株HTC和ZHC有細(xì)胞毒作用，但在≤80 mg·L-1的質(zhì)量濃度下，對正常小鼠纖維細(xì)胞(3T3 cells)無細(xì)胞毒作用，表明此化合物有較好的選擇性.7β-羥基膽固醇的另一個重要作用是作用于細(xì)胞膜，這種細(xì)胞膜作用不同于傳統(tǒng)的抗腫瘤藥物(基本上作用于細(xì)胞的遺傳物質(zhì)).然而，7β-羥基膽固醇的低水溶性使它的生物學(xué)研究遇到困難.此后關(guān)于甾體化合物抗癌活性的報道逐漸增多，如2001年，Ana Rueda 等[1]從柳珊瑚(plexaurellagrisea)中分離得到豆甾-24(28)-烯-3β,5α,6β-三醇,藥理實驗證實它對HT29腫瘤細(xì)胞株有很強(qiáng)的選擇性細(xì)胞毒性，ED50為0.1 mg·L-1.基于此，2007年,劉躍金等[2]合成了3β,5α,6β-三羥基膽-24-酸甲酯,并對其進(jìn)行了小鼠L1210白血病細(xì)胞體外增值抑制實驗,IC50為14.36 mg·L-1，表明其對L1210白血病細(xì)胞有較好的抗癌活性；2008年，又合成了膽甾-3β,5α,6β-三醇，并對它和3β,5α,6β-三羥基膽-24-酸甲酯進(jìn)行了體內(nèi)小鼠肉瘤S180抗癌活性實驗，灌服1 320 μg·g-1的抑瘤率分別為47.6 %和 19.2 %,皆有明顯的抑制作用[3].2009年，劉躍金等[4]合成了膽甾-3β,5α,6β-三醇-3-O-β-D-吡喃葡萄糖苷，為膽甾-3β,5α,6β-三醇的強(qiáng)水溶性衍生物，推測會改善抗癌活性.因此，本文進(jìn)一步合成膽甾-3β,5α,6β-三醇的水溶性衍生物，以提高抗癌活性，改善水溶性.

1 合成路線

以膽固醇為原料，在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為88 %的甲酸中以質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30 %的H2O2溶液氧化、甲醇中堿水解得膽甾-3β,5α,6β-三醇.再以膽甾-3β,5α,6β-三醇與草酰氯反應(yīng)，吡啶為催化劑，丙酮作溶劑，0 ℃反應(yīng)15 min，然后加入少量水繼續(xù)反應(yīng)約30 min,生成膽甾-3β,5α,6β-三醇-3,6-二草酸單酯.合成路線如下所示.

2 實驗與結(jié)果

2.1 儀器與原料

熔點(diǎn)用毛細(xì)管測定，溫度計未經(jīng)校正；紅外光譜用Bruker IFS-55紅外分光光度計測定，KBr壓片；核磁共振氫譜用Bruker ARX-300B核磁共振儀測定.

膽固醇，分析純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；草酰氯，化學(xué)純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；其他試劑，分析純，沈陽市化學(xué)試劑廠.

2.2 膽甾-3β,5α,6β-三醇的合成

將膽固醇20 g(0.052 mol)加入200 mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為88 %的甲酸中，攪拌，加熱升溫到75 ℃保持5 min，冷卻至室溫，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)30 %的H2O2溶液35 mL(4.5 mol)，恒溫28 ℃攪拌5 h，升溫至40 ℃保持10 min后傾入沸水300 mL中，冷卻后，抽濾，用飽和碳酸氫鈉水溶液洗滌，烘干，得產(chǎn)物28.4 g.將其溶于600 mL甲醇中，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)25 %的氫氧化鈉溶液20 mL，攪拌回流1 h，冷卻后，用稀鹽酸調(diào)pH至6～7，加水200 mL稀釋，放置，抽濾，干燥，得白色固體18.4 g，收率83.5 %，m.p.228～230℃(文獻(xiàn)值[5]226～228 ℃).1H-NMR(DMSO-d6)δ:3.80(1H,m,3α-H),3.64(1H,t,6α-H),1.02(3H,s,19-CH3),0.88(3H,d,21-CH3),0.84(6H,d,26-CH3& 27-CH3),0.62(3H,s,18-CH3).

2.3 膽甾-3β,5α,6β-三醇-3,6-二草酸單酯的合成

將0.5 g膽甾-3β,5α,6β-三醇加入到30 mL丙酮中,室溫至完全溶解后加入草酰氯0.8 g、吡啶0.2 mL，10 ℃反應(yīng)0.5 h.加入水10 mL水解10 min.加入飽和碳酸氫鈉調(diào)pH值到5.0，減壓蒸餾，以V(乙酸乙酯)∶V(乙醇)=10∶1為洗脫劑，經(jīng)硅膠柱層析得產(chǎn)品0.41 g.收率61.5 %，m.p. 207～209 ℃.IR(σ/cm-1,KBr壓片):3 373(O—H),2 935(C—H)，2 869(C—H)，1 728(C==O)，1 187(C—O—C)，1 126(C—O—C)，1 074(C—O—C)，1 039(C—O—C)；1H-NMR(CDCl3)δ:4.31(1H,t,6α-H),4.12(1H,m,3α-H),3.51(1H,dd,4α-H),1.21(3H,s,19-CH3),0.91(3H,d,21-CH3),0.84(6H,d,26-CH3& 27-CH3),0.80(3H,s,18-CH3).

3 討論與結(jié)論

膽固醇具有甾體化合物的結(jié)構(gòu)，位于B環(huán)的5,6雙鍵的羥基化為反式羥基化，最后產(chǎn)物為5α,6β-二羥基構(gòu)型.實驗中，首先3β-羥基甲酰化，H2O2使甲酸氧化成過氧甲酸，過氧甲酸再進(jìn)攻雙鍵.由于A環(huán)1,3碳原子上的α氫原子是直立鍵(Hα),對5,6雙鍵的同側(cè)π軌道產(chǎn)生空間位阻，使過氧甲酸只能在另一側(cè)進(jìn)攻π軌道，形成一個環(huán)氧丙烷環(huán)，且呈β-構(gòu)型，A環(huán)和B環(huán)為順式構(gòu)型，見圖1(a)、圖1(b)、圖1(c).在開環(huán)階段，由于A環(huán)2,4位的Hα和19甲基的空間位阻，使甲酸只能進(jìn)攻環(huán)氧丙烷環(huán)6位碳原子的β位，形成6β-甲酰氧基-5α-羥基構(gòu)型，此時A環(huán)和B環(huán)為反式構(gòu)型見圖1(c)、圖1(d).堿水解后成為3β,5α,6β-三羥基構(gòu)型，A環(huán)和B環(huán)為反式構(gòu)型,見圖1(e).

Pran K.Datta等[5]從海筆中提取分離得到膽甾-3β,5α,6β-三醇，并確定了結(jié)構(gòu)，其1H-NMR 與本文相同，也證實了5α,6β-二羥基構(gòu)型的正確.

膽甾-3β,5α,6β-三醇和膽甾-3β,5α,6β-三醇-3,6-二草酸單酯經(jīng)IR和1H-NMR確證了結(jié)構(gòu)正確，膽甾-3β,5α,6β-三醇-3,6-二草酸單酯為未見文獻(xiàn)報道的化合物.

圖1 5,6雙鍵反式羥基化形成5α,6β-二羥基構(gòu)型

Synthesis of Cholesta-3β,5α,6β-triol-3,6-dimonooxalate

LIU Yue-jin, BAO Li-jiao, WANG Yu-nan

(Shenyang University of Chemical Technology， Shenyang 110142, China)

To produce a derivative of Cholesta-3β,5α,6β-triol Cholesta-3β,5α,6β-triol was synthesized from Cholesterol as raw materials through 30 % H2O2oxidation in 88 % formic acid,and the yield was found to be 83.5 %,m.p.228～230 ℃.Cholesta-3β,5α,6β-triol-3,6-dimonooxalate was synthesized from Cholestan-3β,5α,6β-triol and oxalyl chloride as raw materials esterificating at 0 ℃ in the acetone with pyridine as a catalyst in 15 min and then hydrolysing at 0 ℃ in 30 min by addition of a little water.The yield was found to be 61.5 %,m.p.207～209 ℃.The two compounds were corroborated structurally by IR and1H-NMR.Key words: cholesta-3β,5α,6β-triol； cholesta-3β,5α,6β-triol-3,6-dimonooxalate； synthesis

2013-11-15

劉躍金(1964-)，男，吉林九臺人，副教授，博士，主要從事生物化學(xué)與藥物化學(xué)方面的研究.

2095-2198(2015)01-0010-03

10.3969/j.issn.2095-2198.2015.01.003

R914.5

A