雙(十八碳-2,4-二烯?；?磷脂酰膽堿的合成研究

陳志杰

雙(十八碳-2,4-二烯酰基)磷脂酰膽堿的合成研究

陳志杰

（閩西職業(yè)技術(shù)學(xué)院 生態(tài)環(huán)境學(xué)院，福建 龍巖 364000）

報道了一種以十四醇和4-溴巴豆酸乙酯為起始原料合成雙(十八碳-2,4-二烯酰基)磷脂酰膽堿的方法。首先，將十四醇氧化得到醛（3）。同時，將4-溴巴豆酸乙酯與亞磷酸三乙酯反應(yīng)得到化合物（4）。然后將化合物（3）和化合物（4）通過維蒂希－霍納爾反應(yīng)得到酯（10），經(jīng)水解得到酸（5）。最后酸（5）經(jīng)過CDI活化后與甘油磷脂酰膽堿（8）縮合得到Bis-DenPC（1）。其結(jié)構(gòu)經(jīng)1HNMR和HR-MS（ESI）確證。

雙（十八碳-2,4-二烯?；┝字Ｄ憠A；十四醇；4-溴巴豆酸乙酯

(R)-2, 3-雙(((2E, 4E)-十八碳-2, 4-二烯?；?氧基)丙基(2-(三甲基氨基)乙基)磷酸酯（1），簡稱Bis-DenPC，是一類二烯?；字?，作為藥物傳遞系統(tǒng)的載體受到廣泛關(guān)注，可用于包封藥物，例如抗癌劑、蛋白質(zhì)和其他生物活性物質(zhì)[1]。此外，Bis-DenPC容易形成聚（脂質(zhì)）囊泡和平面支撐的雙層，能顯著提高表面活性劑、溶劑等長期儲存的穩(wěn)定性。該類磷脂可發(fā)生交聯(lián)聚合，相比于線性聚合能夠顯著增強膜的穩(wěn)定性，改變離子和小分子的滲透性[2-7]。所以研發(fā)出一條經(jīng)濟(jì)實惠，操作簡便的制備方法有著非常重要的意義和價值。

目前文獻(xiàn)報道Bis-DenPC的合成路線有以下兩種：一種是以十四醇（2）為起始原料在PCC作用下得到十四醛（3），然后在正丁基鋰（-BuLi）作用下與反式-乙基-4-(二乙基膦酰)巴豆酸酯（4）反應(yīng)，再在NaOH作用下水解得到(2E,4E)-十八碳-2,4-二烯酸（5），再與(R)-3-芐氧基-1,2-丙二醇在DMAP的作用下得到化合物（6），最后在三氯化硼作用下低溫（-78 ℃）脫芐基，再與環(huán)磷雜環(huán)戊烷反應(yīng)，繼而通三甲胺氣體，得到目標(biāo)化合物（1）（Scheme 1）[8]。該方案合成目標(biāo)化合物需要七步，路線長，對反應(yīng)溫度要求高，而且合成路線中用到的反式-乙基-4-(二乙基膦酰)巴豆酸酯、環(huán)磷雜環(huán)戊烷等試劑，價格昂貴，成本高。另一種是以化合物（5）為起始原料，在DCC作用下，縮合得到相應(yīng)的酸酐（7），然后在DMAP作用下與甘油磷脂酰膽堿（GPC）（8）縮合得到目標(biāo)化合物（1）（Scheme 1）[4,9]，該方案中合成化合物（7）的收率只有25%，并且與GPC縮合時要損失一分子的化合物（5），原子經(jīng)濟(jì)性差，收率低，成本高。本文對文獻(xiàn)的方案上加以優(yōu)化，開發(fā)了一條路線短，成本低，反應(yīng)條件更加溫和的合成路線。首先將4-溴巴豆酸乙酯（9）與亞磷酸三乙酯反應(yīng)得到化合物（4），然后將十四醇（2）在氧化條件下得到化合物（3）。化合物（3）和化合物（4）在低溫（-50 ℃）和LDA作用下反應(yīng)得到化合物（10），再經(jīng)KOH水解，得到化合物（5），最后，將化合物（5）與GPC（8）在CDI和DBU作用下得到Bis-DenPC（1）（Scheme 2）。目標(biāo)化合物結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR和HR-MS（ESI）表征確定。

圖1 文獻(xiàn)合成路線

圖2 本文合成路線

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

85-1型磁力攪拌器（上海禾氣儀器有限公司）；N 1100型真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器（日本EYELA公司）；高效液相色譜（島津企業(yè)管理（中國）有限公司）；500 MHz核磁共振譜儀（TMS為內(nèi)標(biāo)，美國Bruker公司）；Waters UPLC-TOFMS高分辨質(zhì)譜儀。

溴化鉀、氫氧化鉀（分析純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）、2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物（TEMPO）、十四醇、次氯酸鈉（分析純，上海泰坦科技股份有限公司）、亞磷酸三乙酯（分析純，上海麥克林生化科技有限公司）、芐基三乙基氯化銨、4-溴巴豆酸乙酯（分析純，上海畢得醫(yī)藥科技有限公司）、二異丙基氨基鋰（LDA）（2.0 M的四氫呋喃溶液，安耐吉化學(xué)）、N,N’-羰基二咪唑（CDI）、1,8-二氮雜雙環(huán)[5.4.0]十一碳-7-烯（DBU）（分析純，蘇州昊帆生物股份有限公司）。

1.2 合成

1.2.1 化合物（3）的合成

將40 g（186.6 mmol）十四醇溶于350 mL二氯甲烷和200 mL水的混合溶劑中，再依次加入0.58 g（3.7 mmol）TEMPO，24.4 g（205.2 mmol）溴化鉀，7.8 g（93.3 mmol）碳酸氫鈉，4.2 g（18.7 mmol）芐基三乙基氯化銨，然后在冰水浴下分批滴入220 g（429.1 mmol）次氯酸鈉，反應(yīng)4 h，TLC監(jiān)測反應(yīng)完全，分出有機相，有機相用亞硫酸鈉水溶液（120 mL）洗滌，無水NaSO4干燥，蒸干。粗品用柱層析純化（石油醚:二氯甲烷=10:1），得39.6 g無色油狀化合物（3），收率為94%。1H NMR δ: 9.79(br,1H), 2.42～2.46(m,2H), 1.59～1.66(m,2H), 1.39～1.22(m,20H), 0.90(t,J=6.9 Hz,3H)。HR-ESI-MS: Calcd for C14H29O{[M+ H]+}213.221 3, found 213.222 1。

1.2.2 化合物（4）的合成

將37.0 g（222.7 mmol）亞磷酸三乙酯（98%），44.3 g（305.6 mmol）4-溴巴豆酸乙酯加入至反應(yīng)瓶中，然后升溫至100℃，氮氣保護(hù)下反應(yīng)12 h。反應(yīng)后的粗品直接用柱層析純化（石油醚:乙酸乙酯=3:1），得37.0 g淺黃色液體化合物（4），收率為63%。1H NMR δ: 6.85～6.93(m,1H), 5.95～ 6.00(m, 1H), 4.21(q,J=7.1 Hz,2H), 4.09～4.18(m,4H), 2.73～ 2.79(m,2H), 1.29～1.36(m,9H)。HR-ESI-MS: Calcd for C10H20O5P{[M+H]+}251.104 3, found 251.105 4。

1.2.3 化合物（10）的合成

三頸瓶置換氮氣，將33.1 g（132.3 mmol）化合物（4）溶于30 mL干燥的四氫呋喃中，然后注入三頸瓶中，降溫至-50 ℃。再緩慢滴入2.0 mol?L-1LDA（79.4 mL），控制體系溫度不超過-50 ℃，攪拌20 min。再將30.9 g（145.5 mmol）化合物（3）溶于30 mL干燥四氫呋喃中緩慢滴入反應(yīng)體系。移至室溫（10 ℃）反應(yīng)2 h，體系漸漸變?yōu)榧t棕色澄清。TLC監(jiān)測原料反應(yīng)完全，將反應(yīng)體系倒入1 mol?L-1稀鹽酸（150 mL）中，加壓濃縮除去部分四氫呋喃，然后用乙酸乙酯（240 mL）萃取，飽和氯化鈉水溶液（120 mL）洗滌，無水硫酸鈉干燥，蒸干。粗品用柱層析純化（石油醚:乙酸乙酯=40:1）得到28.2 g化合物（10），收率為69%。1H NMR δ: 7.25(dd, J=15.4, 9.8 Hz, 1H), 6.17(dd, J=15.1, 9.6 Hz, 1H), 6.09～6.05(m, 1H), 5.77(d, J=15.4 Hz, 1H), 4.19(q, J=7.1 Hz, 2H), 2.18～2.09(m, 2H), 1.45～1.38(m, 2H), 1.29～1.26(m, 23H), 0.88(t, J=6.8 Hz, 3H)。HR-ESI-MS: Calcd for C20H37O2{[M+H]+}309.278 8, found 309.278 0。

1.2.4 化合物（5）的合成

將11.7 g（37.9 mmol）化合物（10）加入30 mL甲醇和10 mL水的混合溶液中，再加入6.3 g（113.8 mmol）氫氧化鉀，回流反應(yīng)1 h，TLC監(jiān)測原料反應(yīng)完全。減壓濃縮除去甲醇，加入濃鹽酸調(diào)pH至1，然后用乙酸乙酯（60 mL）萃取，有機相用水（30 mL）洗兩次，無水硫酸鈉干燥，蒸干得黃白色固體。粗品用柱層析純化（石油醚:乙酸乙酯=40:1），得8.2 g黃白色固體化合物（5），收率為77%。1H NMR δ: 7.40～7.33(m,1H), 6.20～ 6.23(m,2H), 5.81(d, J=15.3 Hz,1H), 2.20～2.21(m, 2H), 1.49～1.41(m,2H), 1.33～1.25(m,20H), 0.90(t, J=6.9 Hz,3H)。HR-ESI-MS: Calcd for C18H33O2{[M+H]+} 281.247 5, found 281.246 8。

1.2.5 化合物（1）的合成

將10 g（35.7 mmol）化合物（5）溶于70 mL氯仿中，分3批加入5.78 g（35.7 mmol）CDI，25 ℃反應(yīng)2 h；再加入2.75 g（10.7 mmol）GPC、1.63 g（10.7 mmol）DBU，氮氣保護(hù)下，45 ℃反應(yīng)24 h，然后將體系過濾，濾液減壓濃縮除去溶劑，再加入40 mL乙腈，有固體析出后，室溫下打漿，抽濾，得到的固體用30 mL混合溶劑（乙腈:甲醇=10:1）打漿2次，最終得白色粉末狀固體化合物（1）22.3 g，收率80%。1H NMR δ: 7.18～ 7.26(m,2H), 6.18～6.09(m, 4H), 5.73～5.79(m, 2H), 5.29(s, 1H), 4.48～4.22(m,4H), 3.99～4.03(m, 2H), 3.78(s,2H), 3.34(s,9H), 2.15(s,4H), 1.45～1.37(m,4H), 1.26～1.30 (m, 40H), 0.88(t, J=6.9 Hz, 6H)。HR-ESI- MS: Calcd for C44H81NO8P{[M+H]+}782.569 4, found 782.570 2。

2 結(jié)果與討論

2.1 化合物（3）合成

十四醇在芐基三乙基氯化銨和TEMPO的催化下，被次氯酸鈉氧化成化合物（3），實驗過程中發(fā)現(xiàn)次氯酸鈉的加料方式對反應(yīng)收率有一定的影響，單次加入導(dǎo)致氧化劑濃度過高反而降低得率。本研究發(fā)現(xiàn)分批加入次氯酸鈉能使反應(yīng)進(jìn)行得更徹底，收率可達(dá)94%。

2.2 化合物（4）合成

4-溴巴豆酸乙酯與亞磷酸三乙酯在無溶劑的條件下發(fā)生Arbuzov反應(yīng)，經(jīng)兩步親核取代反應(yīng)得到化合物（4），收率63%。

2.3 化合物（10）合成

在文獻(xiàn)8的基礎(chǔ)上對堿的條件進(jìn)行了優(yōu)化，文獻(xiàn)上報道的堿用的是-BuLi，收率76%；按照文獻(xiàn)方法做收率可以達(dá)到50%，而且投料量越大，收率越低。為此我們改用LDA作堿，收率提高為69%，并不會出現(xiàn)隨投料量變大而收率變低的情況，相比而言，用LDA做堿效果最佳。

2.4 化合物（5）合成

參照文獻(xiàn)方法以77%收率得到化合物（5）。

2.5 目標(biāo)化合物（1）合成

化合物（5）通過CDI活化羧基，然后在堿DBU的作用下與化合物（8）發(fā)生縮合反應(yīng)，得到化合物（1），收率為80%，遠(yuǎn)高于文獻(xiàn)路線2的得率。

3 結(jié)論

本文報道了以十四醇和4-溴巴豆酸乙酯為起始原料，通過氧化，親核取代，Wittig反應(yīng)以及縮合反應(yīng)等五步得到得到Bis-DenPC（1），在氧化十四醇這步時，探究了次氯酸鈉的加料方式對反應(yīng)收率的影響，我們發(fā)現(xiàn)次氯酸鈉分批加入的反應(yīng)效果最好，收率為94%。在通過Wittig反應(yīng)制備化合物（10）時，比較了-BuLi和LDA這兩種堿對反應(yīng)的影響，發(fā)現(xiàn)用LDA做堿，收率可以達(dá)到69%，且不會出現(xiàn)隨投料量變大而收率變低的情況。本文提出的合成路線反應(yīng)步驟少，最終目標(biāo)產(chǎn)物得率達(dá)到80%，這個得率是路線2的3.2倍，而且反應(yīng)條件比路線1溫和很多，無需-78 ℃的低溫?？傊?，本文開發(fā)了一條路線短，成本低，反應(yīng)條件更加溫和的Bis-DenPC的合成路線，對日后工業(yè)化生產(chǎn)Bis-DenPC具有重要的科學(xué)價值和實踐價值。

[1] Akama K, Yano Y, Tokuyama S, et al. γ-Ray irradiation of liposomes of polymerizable phospholipids containing octadeca-2, 4-dienoyl groups and characterization of the irradiated liposomes[J]. J Mater Chem, 2000, 10: 1047- 1059.

[2] Gaub H, Sackmann E, Buschl R, et al Lateral diffusion and phase separation in two-dimensional solutions of poly- merized butadiene lipid in dimyristoylphosphatidylcho- line bilayers. A photobleaching and freeze fracture study[J]. Biophys J 1984, 45(4): 725-731.

[3] Orosz K S, Jones I W, Keogh J P, et al. Photo- poly- merization of Dienoyl Lipids Creates Planar Sup- ported Poly(lipid) Membranes with Retained Fluidity[J]. Lang- muir, 2016, 32: 1577-1584.

[4] Heitz B A, Jones I W, Hall H K, et al. Fractional polymerization of a suspended planar bilayer creates a fluid, highly stable membrane for ion channel recordings[J]. J Am Chem Soc, 2010, 132: 7086-7093.

[5] Heitz B A, Xu J H, Hall H K, et al. Enhanced long-term stability for single ion channel recordings using suspended poly(lipid) bilayers[J]. J Am Chem Soc, 2009, 131: 6662- 6663.

[6] Heitz B A, Xu J H, Jones I W, et al. Polymerized Planar Suspended Lipid Bilayers for Single Ion Channel Recordings: Comparison of Several Dienoyl Lipids[J]. Langmuir, 2011, 27: 1882-1890.

[7] Lamparski H G. Polymerization in two-dimensional assemblies of sorbyl-containing lipids[D]. America: The University of Arizona Graduate College, 1993.

[8] Jpnes I W, Hall Jr H K. Demonstration of a convergent approach to UV-polymerizable lipids bisDenPC and bisSorbPC[J]. Tetrahedron Letters, 2011, 52: 3699-3701.

[9] Dorn K, Klingbiel R T, Specht D P. Permeability Characteristics of Polymeric Bilayer Membranes from Methacryloyl and Butadiene Lipids[J]. J Am Chem Soc, 1984, 106: 1627-1633.

Synthesis of Bis(Octadecyl-2,4-Dienoyl)Phosphatidylcholine

CHEN Zhi-jie

(College of Ecology and Environment, Minxi Vocational and Technical College, Longyan 364000, China)

A synthetic method of bis(octadecyl-2, 4-dienoyl)phosphatidylcholine starting with 1-tetradecanol and ethyl 4-bromo- crotonate was reported. Firstly, 1-tetradecanol was oxidized to obtain the aldehyde (3), and ethyl 4-bromocrotonate was reacted with triethyl phosphite to give the compound (4). Then, the ester (10) was obtained with the compound (3) and the compound (4) by a Wittig-Horner reaction, which was then hydrolyzed to give the acid (5), and finally the acid (5) was condensed with the glycerol phosphatidylcholine (8) via CDI activation to obtain Bis-DenPC (1). The structure was confirmed by1H NMR and HR-MS (ESI).

phosphatidylcholine; 1-tetradecanol; ethyl 4-bromocrotonate

O621.3

A

1009-9115(2021)06-0021-04

10.3969/j.issn.1009-9115.2021.06.006

2021-09-22

2021-10-15

陳志杰（1981-），男，福建龍巖人，碩士，講師，研究方向為食品檢測、化學(xué)分析。

（責(zé)任編輯、校對：琚行松）