一步法合成甘草次酸甲酯及其結(jié)構研究

王海霞，陳齊齊，劉婷婷，趙雙雙，吳 勇*，胡冬華*

（1. 長春中醫(yī)藥大學藥學院，長春 130117；2. 揚子江藥業(yè)集團有限公司中藥研究院，江蘇 泰州 225321）

甘草又名美草、甜草、蜜草[1]，大多分布在我國西北、華北、東北地區(qū)，是一種用途十分廣泛的中藥材[2]。據(jù)文獻報道[3-6]，國內(nèi)外學者對其有效成分進行了大量深入的研究，包括提取、分離、結(jié)構改造、藥理作用、臨床應用等方面。其中對甘草酸和甘草次酸的研究最為廣泛，甘草酸具有保肝解毒、抗病毒、抗炎以及增強免疫功能等作用，隨著對其深入研究及臨床應用表明，甘草酸對胃腸道有刺激作用，可引起假性醛固酮增多癥[7]，其表現(xiàn)是心臟和肌肉運作異常[8]。本研究以降低甘草酸的假性醛固酮增多癥毒副作用為目的對甘草酸進行結(jié)構改造及合成條件優(yōu)化，并在較低溫度下，采用一步法合成甘草次酸的衍生物——甘草次酸甲酯，并對其合成條件進行優(yōu)化。

1 儀器與材料

78-1型磁力加熱攪拌器，AL 204分析天平，SHZCB型循環(huán)水式真空泵，WFH-203三用紫外線分析儀，INOVA-500核磁共振儀，X-5精密顯微熔點測定儀，ZK-82B型電熱真空干燥箱，TU-1810型紫外-可見分光光度計，YLE-2000恒溫水浴鍋，瑞利紅外光譜儀。甘草酸98%，甘草次酸97%，甲醇，乙醇，鹽酸，三氯甲烷，石油醚，甲苯，乙酸乙酯，濃硫酸，苯，乙酸，溴化鉀，以上試劑均為分析純。

2 方法與結(jié)果

2.1 甘草次酸甲酯的合成 稱取甘草酸1.0 g置于50 mL燒杯中，加入10% HCl 10 mL、甲醇5 mL，室溫攪拌12 h后轉(zhuǎn)移至反應釜中，于烘箱90 ℃下反應48 h。反應結(jié)束后，取出，冷卻至室溫，過濾，將所得沉淀用水多次洗滌至無醇味，置50 ℃烘箱中干燥24 h。將所得干燥物用80%乙醇進行反復重結(jié)晶即得甘草次酸甲酯。

2.2 合成條件優(yōu)化

2.2.1 正交因素、水平的確定 根據(jù)文獻報道[9-11]影響甘草次酸甲酯合成主要的因素有反應時間、反應溫度以及催化劑種類、濃度。本試驗考察了反應時間、反應溫度以及鹽酸的濃度對合成產(chǎn)率的影響，采用L9（34）正交實驗表。因素水平見表1。

表1 試驗因素水平表

2.2.2 正交試驗結(jié)果與分析 采用正交試驗方法，以甘草次酸甲酯的產(chǎn)率為考察指標，考察反應時間、反應溫度和鹽酸濃度3個因素對合成產(chǎn)率的影響，結(jié)果見表2、表3。

表2 正交試驗結(jié)果與直觀分析L9（34）

表3 方差分析表L9（34）

由方差分析表可知，各因素對合成甘草次酸甲酯反應的影響大小順序為，A＞B＞C，即反應溫度＞反應時間＞鹽酸濃度。由均值分析可知，最佳合成條件為A1B1C3，即反應溫度90 ℃、反應時間12 h、鹽酸濃度（質(zhì)量分數(shù)）10 %。本實驗方法一步合成目標產(chǎn)物，合成條件更為溫和，產(chǎn)物純度高，合成效率好。

2.3 甘草次酸甲酯結(jié)構研究

2.3.1 物理性質(zhì) 合成產(chǎn)物甘草次酸甲酯為白色粉末狀晶體，于顯微鏡下觀察為細小的白色針狀結(jié)晶。通過溶解實驗得知其易溶于氯仿，溶于乙醇、甲醇等，難溶于水。通過熔點測定儀測得其熔點為246～250 ℃（文獻值250～251 ℃）[8]。

2.3.2 薄層層析鑒定 考察了不同展開劑系統(tǒng)，選用石油醚-甲苯-乙酸乙酯-乙酸進行展開。樣品為2 mg/mL的三氯甲烷溶液，吸附劑為硅膠G；展開劑：石油醚 : 甲苯 : 乙酸乙酯 : 乙酸 = 5 : 10 : 3.5 : 0.28；顯色劑：30 %硫酸溶液；置于365 nm紫外光燈下檢視，結(jié)果：甘草次酸甲酯為甘草次酸的衍生物，其結(jié)構與甘草次酸不同之處在于甲氧基和羥基，故兩者極性有差異。合成產(chǎn)物（標記2）的Rf值大于甘草次酸（標記1）的Rf值。由此得知該合成產(chǎn)物的極性小于甘草次酸，符合化合物發(fā)生酯化后的特征規(guī)律。

2.3.3 紫外-可見吸收光譜分析 取經(jīng)純化產(chǎn)物0.5 mg溶于100 mL 80 %乙醇中，以80 %乙醇為空白對照，置于TU-1810紫外-可見分光光度計中進行光譜掃描，結(jié)果合成產(chǎn)物甘草次酸甲酯有2個特征吸收峰，結(jié)果見表4。

表4 甘草次酸甲酯紫外-可見吸收光譜掃描結(jié)果

2.3.4 紅外吸收光譜分析 將經(jīng)純化的產(chǎn)物置于烘箱中干燥，取1.5 mg，與200目干燥的KBr粉末（光譜純）約200 mg，置于瑪瑙乳缽中，用研杵研細并混合均勻，壓成直徑約13 mm、厚度約1 mm的透明KBr樣品片，利用紅外分光光度計進行掃描。結(jié)果可知，νas（-COOCH3）為1 726.59 cm-1，是酯類化合物的第一特征峰；νas（-C-O-C-）為 1 217.26 cm-1、1 156.14 cm-1，是酯的第二特征峰；νas（O=C＜）為1 658.18 cm-1；νas（-OH）為 3 428.66 cm-1；νas（=C-H）為 994.23 cm-1，νas（-CH3）為 2 947.62 cm-1、1 464.20 cm-1、1 386.76 cm-1，這些特征吸收峰與甘草次酸甲酯結(jié)構都十分吻合，可以初步確定該合成產(chǎn)物為甘草次酸甲酯。

2.3.5 核磁共振波譜 核磁共振波譜在化合物結(jié)構確定方面具有重要作用，應用廣泛，測定結(jié)果可靠。本研究采用核磁共振波譜檢測，合成產(chǎn)物檢測結(jié)果：

1H-NMR（600MHz，CDCl3） d：7.25（CDCl3，5.64（s，1H，12-H），3.71（s，3H，-COOCH3），3.22（m，1H，3-H），2.79（m，1H，18-H），2.23（s，1H，9-H），1.50～1.01（m，6H），1.70～1.58（s，3H，27-H），1.20～ 1.14（m，1H），1.19（s，3H，30-H），1.13（s，3H，25-H），1.16（s，3H，26-H），1.07～0.99（m，2H，1-H），1.02（s，3H，23-H），0.81（s，3H，CH3），0.80（s，3H，CH3），0.74～0.60（m，1H，5-H）。以上數(shù)據(jù)與文獻[9]值相符，表明該合成產(chǎn)物為甘草次酸甲酯。

3 討論

甘草酸屬于五環(huán)三萜類化合物，其結(jié)構中的羰基和羧基是甘草酸發(fā)揮藥效時引起不良反應的主要基團，因此本研究針對其中的羧基和葡萄糖醛酸進行結(jié)構修飾，合成目標化合物甘草次酸甲酯。文獻中關于甘草次酸甲酯的合成主要有兩種方法，一種是先在高溫高壓條件下以酸為催化劑將甘草酸進行水解，生成甘草次酸；然后在酸存在的條件下甘草次酸與甲醇進一步進行酯化反應[9]，另一種是采用克萊門森還原的方法[12]。本研究采用一步水熱法合成甘草次酸甲酯，省去了甘草酸單獨進行水解的步驟，實驗中所用的酸既可以催化甘草酸水解，又可以作為酯化反應的催化劑，節(jié)省了原料，避免了中間過程的物料損失；提高了產(chǎn)品的產(chǎn)率；產(chǎn)物的純化通過反復重結(jié)晶即可完成，操作簡單，產(chǎn)品純度較高。

本研究結(jié)果證明，甘草次酸甲酯具備甘草酸的基本藥用價值，比如治療肝損傷、抗?jié)儭⒖寡椎然钚?。但是甘草次酸甲酯比甘草酸更具有?yōu)越性，其假性醛固酮增多癥毒副作用大大降低[13]，并且脂溶性更好，更有利于人體吸收。

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