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表鬼臼毒素的全合成方法

发布日期:2021/2/19 10:17:50

背景及概述[1]

表鬼臼毒素是从小檗科鬼臼属植物鬼臼的根茎中分离得到的木脂素类化合物,具有显著的抗肿瘤活性,主要通过作用于微管蛋白和DNA拓扑异构酶Ⅱ而产生细胞毒活性发挥抗肿瘤作用,但因其对胃及肠道毒副作用较大,所以不适于直接在临床上应用。20世纪50年代初开始,国内外对鬼臼类化合物的结构改造做了大量工作,瑞士Sandoz公司开发的依托伯甙(Etoposide)、替尼伯甙(Teniposide)和磷酸依托伯甙(Etopophos)已在临床上用于胃癌、肺癌、乳腺癌、膀胱癌、睾丸癌和卵巢癌等疾病的治疗。近年来具有更佳药理学和药代动力学性质的表鬼臼毒素衍生物相继被发现如NK-611、GL-331、TOP-53、F11782和F14512等,其中GL-331能克服多种肿瘤细胞系引起的多药耐药性,现已进入2期临床试验阶段;TOP-53对高度耐受依托伯甙的突变性酵母菌2型酶显示出很强的抑制作用,现在也已进入1期临床试验阶段。

制备[1-2]

1、β-乙烯基-γ-丁内酯(2)的制备

将2-烯-1,4-丁二醇17.90g(203.16mmol)、对苯二酚4.47g(40.63mmol)和三乙氧基乙烷65.91g(406.31mmol)加入反应瓶中,加热到130℃,搅拌2h挥去生成的乙醇。升温到145℃搅拌24h,冷却反应液到室温,减压蒸馏(14mmHg),收集96~98℃的馏分。得到化合物218.65g,收率为81.87%。

2、(3R)-3-羟甲基-N-((S)-1-苯乙基)-4-戊烯酰胺(3)的制备

将化合物2 18.60g(166.07mmol)、(S)-1-苯乙胺21.10g(174.37mmol)和钛酸四异丙酯56.60g(199.29mmol)溶解在200mL干燥的四氢呋喃中,80℃回流,搅拌过夜。TLC检测反应完毕后,将反应液冷却至室温,加入150mL乙酸乙酯稀释反应液,用2mol/L的HCl溶液100mL洗涤,分液,水层用乙酸乙酯(100mL×2)萃取。合并有机相,用饱和食盐水洗涤,无水硫酸钠干燥,过滤浓缩经CH2Cl2/CH3OH40∶1柱层析分离,得到白色固体32.00g,收率为82.71%。将32.00g的固体化合物溶解在160mL苯中,加热到100℃此时固体全部溶解,自然冷却至室温,有晶体析出后过滤收集晶体。将母液冷却至-10℃搅拌过夜,过滤析出的晶体。再向母液中加入160mL乙醚搅拌20min后,静置3h过滤析出的晶体,共收集15.17g化合物3,收率为47.40%,经气质联用仪检测纯度为97.93%。

3、(3S)-3-乙烯基-4-丁内酯(4)的制备

将化合物3 15.10g(64.81mmol)溶解在200mL1,4-二氧六环中,加入2mol/LH2SO4溶液130mL,反应液在85℃下搅拌12h。TLC检测反应完毕后,停止加热并冷却至室温,用二氯甲烷(200mL×3)萃取,合并有机相,用饱和食盐水洗涤,无水硫酸钠干燥,过滤浓缩得6.90g浅黄色油状液体4,收率为95.05%。

4、(2R,3S)-3-乙烯基-2-(1-羟基-3',4',5'-三甲氧基苯甲基)-4-丁内酯(5)的制备

将二异丙胺(303μL,217 mg,2.14 mmol,1.20当量)溶于10 mL无水THF中。将反应混合物冷却至0°C。向反应混合物中加入丁基锂(785μL,1.96 mmol,1.10 eq,2.5 M己烷溶液)。将反应混合物搅拌15分钟。将混合物冷却至-78°C。向反应混合物中加入谷口内酯(200 mg,1.78 mmol,1.00eq)。再搅拌溶液30分钟。将3,4,5-三甲氧基苯甲醛(385 mg,1.96 mmol,1.10 eq,溶于5 mL THF)滴加到反应混合物中。保持反应在低温下。再过3小时后,通过快速加入饱和NH4Cl水溶液(20 mL)在-78°C的温度下淬灭反应。将反应混合物温热至室温。用Et2O(2×20mL)萃取分离的水层。合并的有机层用饱和NaHCO3水溶液(10mL)和饱和NaCl水溶液(10mL)洗涤。用Na2SO4干燥合并的有机层。过滤合并的有机层。在减压下浓缩合并的有机层。通过快速色谱法(3 x 15 cm,P:Et2O = 1:9 [Et2O)纯化粗产物,从而获得以erythro:threo = 52:48的非对映异构体混合物形式的产物。将化合物4 6.85g参见上述方法合成化合物5,得到浅黄色固体化合物517.63g,收率93.62%。EI-MSm/z:326M+NH4+

5、(3S)-2[1-(3',4',5'-三甲氧基苯基)-1-(2-羟基-4,5-亚甲二氧基苯基)]-3-乙烯基-4-丁内酯(6)的制备

将阳离子前体(326 mg,1.06 mmol,1.00当量)和芝麻酚(584 mg,4.23 mmol,4.00当量)溶于20 mL无水CH2Cl2中。向反应混合物中加入FeCl3(8.6 mg,52.9μmol,5 mol%)。将溶液在60°C搅拌20分钟。加入饱和碳酸氢钠水溶液(10 mL)淬灭反应。用Et2O(2×10mL)萃取分离的水层。用饱和NaCl水溶液(10mL)洗涤合并的有机层。用Na2SO4干燥合并的有机层。过滤合并的有机层。在减压下浓缩合并的有机层。通过快速色谱法(2 x 15 cm,P:Et2O = 1:9)纯化粗产物,以96:4的非对映异构体混合物形式获得产物。将化合物5 17.60g参见上述方法合成化合物6,得到黄白色固体624.13g,收率为98.69%。

6、(3S)-2[1-(3',4',5'-三甲氧基苯基)-1-(2-三氟甲磺氧基-4,5-亚甲二氧基苯基)]-3-乙烯基-4-丁内酯(7)的制备

将相应的苯酚(382 mg,892μmol,1.00当量)溶解在20 mL无水CH2Cl2中。将反应混合物冷却至-10°C。向反应混合物中添加NEt3(247μL,180 mg,1.78 mmol,2.00当量)和Tf2O(222μL,377 mg,1.34 mmol,1.50当量)。将混合物在-10°C下搅拌25分钟。加入饱和NaHCO3水溶液(10 mL)淬灭反应。用Et2O(2×10 mL)萃取分离的水层。合并的有机层用2 N HCl(10 mL)和饱和NaCl水溶液(10 mL)洗涤。用Na2SO4干燥合并的有机层。过滤合并的有机层。在减压下浓缩合并的有机层。通过快速色谱法(2 x 15 cm,P:Et2O = 2:8)纯化粗产物,以获得作为单一非对映异构体的产物(在此阶段可以分离前一个反应中生成的次要非对映异构体)。将化合物6 24.10g参见上述方法合成化合物7,得黄色固体化合物727.00g,收率为85.63%。

7、1-(3',4',5'-三甲氧基苯基)-2,3反式丁内酯-6,7-亚甲二氧基-4-烯-1,2,3,4-四氢萘表鬼臼毒素(8)的制备

将相应的三氟甲磺酸酯(400 mg,714μmol,1.00当量)溶解在40 mL干燥的无氧MeCN中(通过用氩气进行超声波吹扫脱气)。向反应混合物中加入PPh3(56.2 mg,214μmol,0.30当量),K2CO3(296 mg,2.14 mmol,3.00当量)和Pd(OAc)2(16.0 mg,71.4μmol,10 mol%)。将混合物加热至80°C(较高温度导致进一步分解)。将反应混合物在80℃下搅拌20小时。将反应混合物冷却至室温。将悬浮液过滤在硅胶短垫上。用另外的200 mL CH2Cl2洗涤悬浮液。减压浓缩悬浮液。通过快速色谱法(2×15cm,P∶Et2O = 2∶8)纯化获得的粗产物,以获得(-)-4-脱氧-4-亚甲基鬼臼毒素。将化合物7 26.90g参见上述方法合成化合物8,得到乳白色固体810.75g,收率为54.60%。

8、1-(3',4',5'-三甲氧基苯基)-2,3反式丁内酯-6,7-亚甲二氧基-4-羰基-1,2,3,4-四氢萘表鬼臼毒素(9)的制备

将化合物8 10.70g(56.34mmol)和500mL二氯甲烷-甲醇(1∶1)加至反应瓶中,降温至-78℃,加入吡啶11mL,向反应瓶内通入臭氧,控制臭氧流速为2L/min。TLC检测反应完毕时,向反应液内通入氮气以除去过量的臭氧。臭氧排出后,加入8.20g(31.32mmol)三苯基膦,室温下搅拌3h。减压浓缩反应液,经PE/EtOAc3∶1柱层析分离后,得到微黄色粉末状固体98.20g,收率为76.30%。

9、1-(3',4',5'-三甲氧基苯基)-2,3反式丁内酯-6,7-亚甲二氧基-4-羟基-1,2,3,4-四氢萘表鬼臼毒素(1)的制备

将化合物9 8.15g(19.75mmol)溶解在40mL四氢呋喃中,降温至-78℃,缓慢滴加19.75mL(2mol/L)硼烷四氢呋喃,搅拌24h。TLC检测反应完毕后,停止搅拌,向反应液内加入30mL(1mol/L)的盐酸溶液。用二氯甲烷(200mL×3)萃取,合并有机相,用饱和食盐水洗涤,无水硫酸钠干燥,过滤浓缩,经PE/EtOAc3∶1柱层析分离,得白色固体化合物Ⅰ3.58g,收率为43.71%,mp.154-158℃,HPLC法测纯度为97.59%。

参考文献

[1]王美慧,王桂艳,王旭,杨兆柱,杜永祥.表鬼臼毒素的合成工艺改进[J].天然产物研究与开发,2013,25(12):1722-1725+1730.

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