CN101029049B

CN101029049B - 可回收和重复使用的金鸡纳生物碱衍生物配体在合成紫杉醇和多烯紫杉醇侧链中的应用

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Publication number: CN101029049B
Application number: CN2007100175504A
Authority: CN
Inventors: 张生勇; 孙晓莉; 刘鹏; 何炜; 金瑛; 景临林
Original assignee: Fourth Military Medical University FMMU
Current assignee: Fourth Military Medical University FMMU
Priority date: 2007-03-23
Filing date: 2007-03-23
Publication date: 2011-04-13
Anticipated expiration: 2027-03-23
Also published as: CN101029049A

Abstract

本发明涉及可回收和重复使用的金鸡纳生物碱衍生物配体在合成抗癌药紫杉醇和多烯紫杉醇侧链中的应用。结构通式(I)表示的可回收和重复使用的金鸡纳生物碱衍生物配体可用于合成抗癌药紫杉醇和多烯紫杉醇侧链，使用价廉易得的金鸡纳生物碱奎宁为原料，通过取代和烯烃的氧化等反应制备可回收和重复使用的手性配体，明显地降低了合成C₁₃侧链的成本。同时，回收的配体在重复使用时，其活性和立体选择性未发生明显变化。

Description

可回收和重复使用的金鸡纳生物碱衍生物配体在合成紫杉醇和多烯紫杉醇侧链中的应用

技术领域

本发明涉及可回收和重复使用的金鸡纳生物碱衍生物配体在合成抗癌药紫杉醇和多烯紫杉醇侧链中的应用，属于药物化学领域。

背景技术

紫杉醇和多烯紫杉醇是高效、低毒和广谱的抗癌药，尤其对妇科肿瘤疗效更为显著，因此是目前临床上使用量增长最快的化疗药物。2004年的销售总额已达到所有其它化疗药物的27％。同时，对紫杉醇C₁₃侧链略加改造(即把侧链的苯甲酰基改为叔丁氧基羰基)后就得到多烯紫杉醇侧链。得到的紫杉醇和多烯紫杉醇C₁₃侧链再与巴卡亭III偶合，就分别得到抗癌药紫杉醇和多烯紫杉醇。多烯紫杉醇的活性更高，是紫杉醇的2倍。但它不像紫杉醇那样可以从红豆杉中提取，只能人工合成。

紫杉醇可直接从红豆杉的皮和根中提取，但由于含量很低(仅万分之0.6)，提取非常困难。加之，红豆杉是珍稀树种，大量砍伐红豆杉既破坏资源，也会对生态环境带来灾难性的影响。更重要的是，提取法无法满足人们对紫杉醇的需求。因此，用人工合成紫杉醇才是解决这一问题的根本路径。

人工合成紫杉醇的方法有二：

一、人工全合成[a.J.Am.Chem.Soc.，1988，110(6)，5917-5919.b.J.Am.Chem.Soc.，1994，116(4)，1597-1598.c.Nature，1994，367：630.]：由于紫杉醇的结构极为复杂，合成路线太长，总产率低，因此人工合成紫杉醇至少在目前没有实际意义。

二、人工半合成：可通过烯烃的不对称环氧化[a.J.Org.Chem.，1991，56(8)，2869-2875.b.J.Org.Chem.，1992，57(1)，4320-4323.]、双羟化[J.Org.Chem.，1994，59(17)，5104-5104.]或氨羟化[Tetrahedron：Asym-metry，1999(10)，671-674.]反应合成紫杉醇和多烯紫杉醇的C₁₃侧链，然后与从红豆杉叶中提取的巴卡亭缩合得到紫杉醇或多烯紫杉醇。但不对称催化法一般都要使用含有贵重金属的催化剂和价格不霏的配体，所以成本高。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种新的可回收的金鸡纳生物碱衍生物配体，由于配体可重复使用，有效地降低了生产成本，具有很好的工业化前景；

本发明的另外一个目的是提供上述配体在烯烃的不对称双羟化或氨羟化反应以及合成抗癌药紫杉醇和多烯紫杉醇侧链中的应用。

本发明内容如下：

具有如下结构通式(I)的可回收和重复使用的金鸡纳生物碱衍生物配体：

R₁是C₁-C₅的烷基，卤素、硝基、氨基或C₁-C₃烷基取代的苯基；

R₂是

R_2A为-OH、-S(CH₂)_nOH(n＝1-5整数)或-SO₂(CH₂)_nOH(n＝1-5整数)，R_2B为-H或-OH；

R₃是H或甲氧基。

R₁最好是C₁-C₅的烷基或C₁-C₃烷基取代的苯基。

R₁可以是C₁-C₃烷基取代的苯基，如对甲苯基、对乙苯基，R₂是

R₃是甲氧基。

R₁还可以是C₁-C₃烷基取代的苯基，如对甲苯基、对乙苯基，R₂是

R_2A为-SO₂(CH₂)_nOH(n＝1-5整数)，如n＝2、3或4，R_2B为-H，R₃是甲氧基。

一般的，R₂选择极性基团，如羟基、硝基、氨基、磺酰基等；如果选择非极性基团，得到的配体难以回收。

结构通式(I)代表的配体可用于烯烃的不对称双羟化或氨羟化反应中，当然，如果配体能够用于不对称双羟化反应，也同样能够进行不对称氨羟化反应。特别是，结构通式(I)代表的配体用于合成紫杉醇C₁₃片段、多烯紫杉醇C₁₃片段以及紫杉醇和多烯紫杉醇。

使用可回收和重复使用的手性配体，以肉桂酸甲酯为原料，通过不对称双羟化反应(简称AD，Asymmetric Dihydroxylation)的关键步骤以及酯化、环化、开环催化还原和取代反应等步骤合成紫杉醇C₁₃侧链和多烯紫杉醇C₁₃侧链，然后与保护了羟基的巴卡亭III偶合，生产紫杉醇和多烯紫杉醇。所用肉桂酸酯是肉桂酸甲酯、肉桂酸乙酯、肉桂酸丙酯、肉桂酸异丙酯、肉桂酸正丁酯、肉桂酸异丁酯、肉桂酸叔丁酯。

从肉桂酸甲酯开始通过AD反应合成紫杉醇和多烯紫杉醇C₁₃侧链的反应方程式如下：

反应条件：(1)AD反应；(2)PPTs，MeC(OMe)₃，AcBr；K₂CO₃，MeOH；(3)NaN₃，DMF；(4)C₆H₅COCl，Et₃N，DMAP，H₂，Pd-C，CH₃CO₂Et；NaOH；(5)(Boc)₂O，H₂，Pd-C，CH₃CO₂Et；NaOH。

合成C₁₃侧链的关键步骤是烯烃的AD反应，其核心工作是AD反应中可回收和重复使用的金鸡纳生物碱衍生物配体的合成。

在可回收和可重复使用的金鸡纳生物衍生物配体的存在下，通过肉桂酸甲酯的AD反应合成紫杉醇和多烯紫杉醇侧链。本发明的优点是：(1)使用价廉易得的金鸡纳生物碱奎宁为原料，通过取代和烯烃的氧化等反应制备可回收和重复使用的手性配体，明显地降低了合成C₁₃侧链的成本；(2)由于配体中R₂为极性基团，能溶于AD反应的体系中，因此活性高(AD反应中的手性叔胺配体能够催化反应)，立体选择性好。反应结束后，只需加入非极性溶剂，配体就能沉淀析出，通过简单过滤就可回收配体，做到了“均相反应，两相分离”，而且配体的回收率≥92％。同时，回收的配体在重复使用时，其活性和立体选择性未发生明显变化。

具体实施方式

实施例1：

配体7的构造式如图所示。

配体7的合成路线如下所示。

试剂和反应条件：

(1)MsCl，Et₃N，THF，90％；(2)NaN，DMF，85～90℃；H₂，Pd-C，82％；

(3)TsCl，K₂CO₃，PEG-400，CH₂Cl₂，r.t.，80％，(4)NMO，OsO₄，CH₂Cl₂，83％。

配体7的合成

1、甲磺酸奎宁酯9的合成

在250mL三口瓶中，加入3.89g(12mmol)奎宁、70mL四氢呋喃(经钠和二苯甲酮回流处理)和7mL三乙胺。上述反应混合液冷至0℃，慢慢滴加0.93mL(12mmol)甲磺酰氯的10mL四氢喃喃溶液。滴加完毕后，0℃反应2.5h，再室温反应约4h直到反应完全(TLC跟踪)。抽滤，减压蒸除四氢呋喃，余物用1mol·L^-1 HCl酸化至pH＝5，水相用乙酸乙酯萃取3次，无水硫酸镁干燥。过滤，蒸除溶剂后得油状粗产物。后者再经快速柱层析(Et₂O/MeOH＝9∶1)得白色晶体4.35g，产率为90％。IR(KBr)ν(cm^-1)：2490，1595，1510，1420，1346，1170，945，922，868，855，834，780。

2、9-氨基-(9-去氧)表奎宁10的合成

将甲磺酸奎宁酯9(4.26mmol，1.71g)溶于27mL DMF中，加入叠氮化钠(420mg，6.4mmol，过量)，85～90℃下搅拌2h。向反应液中加入20mL水，用30mL乙酸乙酯萃取3次。用水洗有机层，无水硫酸镁干燥。减压蒸除溶剂得红色胶状物。将上述粗产物溶解在绝对甲醇中(0.1mmol/mL)，加入催化量10％Pd/C，室温下用高纯H2常压催化氢化直到反应完全(TLC监测)。反应液经中性Al₂O₃填充柱过滤，滤去不溶物，旋转蒸除溶剂。余物经快速柱层析(EtOAc/MeOH＝10∶1)分离得淡黄色液体10。产率为82％。[α]D＝+83°(c＝1.0，CHCl₃)。IR(KBr)ν(cm^-1)：3380，3290，2080，2940，2860，1625，1600，1515。¹H NMR(CDCl₃)：0.80(m，1H)，1.26～1.63(m，4H)，2.08(s，2H)，2.27(m，1H)，2.77(m，2H)，3.02～3.34(m，3H)，3.97(s，3H)，4.57(d，J＝10.4Hz，1H)，4.97(m，2H)，5.79(m，1H)，7.36～8.05(m，4H)，8.75(d，J＝4.6Hz，1H)。MS：m/z＝323(M⁺)，207，188，136。

3、9-对甲苯磺酰胺-(9-去氧)表奎宁11的合成

将9-氨基-(9-去氧)表奎宁10(0.92g，2.85mmol)，对甲苯磺酰氯(3.42mmol，651.5mg)、红外灯下磨细的无水碳酸钾(19.95 mmol，2.76g)和几滴PEG 400及15mL CH₂Cl₂加入50mL圆底烧瓶中，室温下反应24h(TLC监测)。反应结束后，滤液用饱和碳酸钠溶液(25mL×3)洗涤，无水碳酸钠干燥。旋转蒸发溶剂，得到1.62g粗产品，经快速柱层析(EtOAc/MeOH＝9∶1)纯化得白色晶体，产率为80％。m.p.65～67℃。[α]D＝+45°(c＝0.55，CHCl₃)。IR(KBr)ν(cm^-1)：3435，2941，1392，1332，1175。¹H NMR(400 MHz，CDCl₃)：0.87～0.92(m，1H)，1.24～1.30(m，2H)，1.53～1.68(m，5H)，2.13(s，2H)，2.28(s，3H)，2.65～2.90(m，4H)，3.21～3.27(m，2H)，3.84(s，0.9H)，3.98(s，2.1H)，4.33(d，J＝11.2 Hz，0.3H)，4.85～4.98(m，2.7H)，5.61～5.65(m，1H)，6.70(d，J＝8.4Hz，1H)，6.92(d，J＝8.0 Hz，1H)，7.17～7.54(m，7H)，7.82(d，J＝9.2 Hz，0.3H)，7.97(d，J＝9.2Hz，0.7H)，8.50(d，J＝4.8 Hz，0.7H)，8.60(d，J＝4.0 Hz，0.3H)。

4、可回收配体9-N-TsQNC2H4OH 7的合成

在100mL圆底烧瓶中先后加入0.95g(2.0mmol)N-对甲苯磺酰胺基-(9-去氧)表奎宁9-N-TsQN 11，0.7 g(6.0 mmol)-水合N-氧-4-甲基吗啉(NMO)，20mL THF，8mL^tBuOH，搅拌下滴加0.24mL OsO₄甲苯溶液(100mg/mL)，室温下搅拌12h。加入NaHSO₃ 6g(过量)，继续搅拌1h。过滤，滤液用无水MgSO₄干燥。减压除去溶剂。残留固体用柱层析分离(展开剂：CHCl₃∶Et₃N＝5∶1)，得产物9-N-TsQNC₂H₃(OH)₂ 7 0.38g，化学产率75％。¹H NMR(CDCl₃)：0.96(1H，br)，1.09(1H，br)，1.29(3H，m)，1.34(1H，m)，1.47(1H，m)，1.48(1H，m)，1.54(2H，m)，1.59(2H，m)，1.64(1H，m)，2.19(3H，s)，2.29(2H，t)，3.17(1H，m)，3.39(3H，s)，6.94～8.64(9H，Ar-H)。

实施例2：配体8的构造式如下所示。

可回收配体8是通过下列反应合成的。

配体9-N-TsQNC₂H₄SO₂C₂H₄OH 8的合成

1、中间体9-N-TsQNC₂H₄SC₂H₄OH 12的合成

在100mL三口瓶中分别加入0.53g(3.2mmol)偶氮二异丁腈(AIBN)，0.6mL(8.4mmol)巯基乙醇，3.8g(8mmol)对甲苯磺酰胺基奎宁11和60mL氯仿，氮气保护下回流36h(TLC监测反应)，冷却至室温，加40mL水，用氯仿洗涤，无水MgSO₄干燥，减压蒸去溶剂得粗产物，柱层析分离(CH₃OH∶Et₃N＝5∶1)，得产物70.40g，产率71％。¹H NMR(CDCl₃)：8.57(1H，喹啉环质子)，8.23(1H，br，-NH)，7.76～7.04(8H，Ar-H)，4.78(1H，br，OH)，4.13(1H，d，J＝7.2Hz，C₉-H)， 3.90(2H，t，CH₂-OH)， 2.85(1H，q，C₈-H)， 2.63(2H，t，S-CH₂)，2.44(2H，m，S-CH₂)，2.33～2.19(4H，2CH₂)，1.59～1.29(10H，m)。

2、配体9-N-TsQNC₂H₄SO₂C₂H₄OH 8的合成

在圆底烧瓶中先后加入3.0g(5.4mmol)9-N-TSQNC₂H₄SC₂H₄OH 12，1.0g(9mmol)NMO，20mL THF，7mL ^tBuOH。搅拌下滴加100mg/mL OsO₄-甲苯溶液0.33mL。室温下搅拌26h。加NaHSO₃ 10g(过量)，继续搅拌1h。过滤，滤液用无水Na₂CO₃干燥，减压蒸去溶剂，柱层析分离剩余固体(洗脱液CHCl₃∶MeOH∶Et₃N＝8∶1∶0.5)。得产物9-N-TsQNC₂H₄SO₂C₂H₄OH 8 2.0g，产率63％。¹H NMR(CDCl₃)：8.23(1H，s，NH)，7.48～8.64(5H，喹啉环质子)，7.38～7.68(4H，Ar-H)，4.78(1H，加D₂O消失)，4.13(1H，C₉-H)，4.09(2H，O-CH₂)，3.6(2H，S-CH₂)，3.41(2H，S-CH₂)，2.85(1H，C₈-H)，2.33(2H)，2.29(2H)，1.59(2H)，1.54(2H)，1.48(2H)，δ¹³C(CDCl₃)：156.7，148.3，142.3，141.6， 140.5，136.7，130.7，129.3，128.3，127.2，121.7，60.9，59.0，57.8，56.0，55.8，52.4，49.6，49.2，40.7，37.0，30.8，30.2，24.3，21.5。

实施例3：配体的回收实验及紫杉醇和多烯紫杉醇C₁₃侧链的合成

1、在250mL圆底烧瓶中加入丙酮-水(ν/ν＝9∶1)100mL，OsO₄ 51μL 0.02mmol)OsO₄甲苯溶液(100mg/mL)和配体7 5.2mg(0.01mmol)，搅拌10min，加入N-氧-4-甲基吗啉(NMO)1.35g(10mmol)，肉桂酸乙酯1.76g(10mmol)，0℃下搅拌24h。加固体Na₂SO₃3.5g(过量)，缓慢升至室温，继续搅拌45min。过滤，减压蒸去滤液中的丙酮，残留物用30mL CH₂Cl₂溶解，无水Na₂SO₄干燥，过滤，将滤液减压浓缩至三分之一，加***使配体完全沉淀，过滤，回收配体0.47g，回收率92％。减压蒸去滤液中的***，得连二醇9粗产品，用溶剂洗去杂质，得纯品2.00g，产率95％，光学纯度99％ee。[α]_D＝+6.6°(c1.0，EtOH)。

^*用配体8 0.059g(0.01mmol)代替配体7，其余操作同上，回收配体0.056g，回收率93％，得双羟化产物2.00g，产物的光学纯度～99％ee。

^*按上述方法将回收配体用于肉桂酸甲酯的AD反应，共回收和重复使用10次，配体的回收率、AD反应的产率以及产物的ee值汇集于表1中。

表1 配体7和8在AD反应中的回收和重复使用

2、(2R，3R)-3-苯基-2，3-环氧丙酸甲酯5的合成

在圆底烧瓶中加入2.10g(10mmol)连二醇4，15mL CH₂Cl₂，20mg吡啶对甲苯磺酸盐(PPTS)和1.5mL原甲酸三乙酯，室温搅拌20min。蒸去溶剂，残余物用CH₂Cl₂溶解，搅拌下滴加乙酰溴90μL，室温继续搅拌30min。蒸去溶剂，剩余的黄色油状物用35mL MeOH溶解，加入1.8g无水K₂CO₃，室温搅拌1.5h。直接将反应液倒入70mL饱和的NH₄Cl溶液中，然后用CH₂Cl₂萃取(50mL×3)，合并萃取取液，蒸去溶剂，得黄色油状物1.63g，收率85％。¹H NMR：3.67(3H，s，CH₃)，3.75(1H，d，j＝7.5Hz，OC^*-H)，4.45(1H，d，＝8.5Hz，OC^*H)，7.19-7.37(m，5H，Ar-H)。

3、(2R，3S)-2-羟基-3-叠氮基-3-苯基丙酸甲酯6的合成

在圆底烧瓶中加入1.92g(10mmol)环氧化合物5，3.23g NaN₃，8mL甲酸乙酯和45mL甲醇-水(体积比8∶1)溶液，50℃反应40h。减压蒸去甲醇，水层用二氯甲烷萃取(50mL×3)，合并萃取液，无水MgSO₄干燥，蒸干溶剂，得淡黄色油状物2.23g，收率为95％。¹H NMR：3.80(1H，d，j＝7.0，N₃C^*H)，3.67(3H，s，CH₃)，4.14(1H，br，OH)，4.50(1H，d，j＝8.7，OC^*H)，7.12-7.32(5H，m，Ar-H)。4、(2R，3S)-(-)-N-(叔丁氧基羰基)-3-苯基异丝氨酸甲酯2(多烯紫杉醇侧链)的合成

219mg质量分数为10％的Pd-C溶于4.4mL的乙酸乙酯中，再将溶于16mL乙酸乙酯中的2.35g(10mmol)叠氮化合物6和2.62g(12mmol)二叔丁基二碳酸酯[(Boc)₂O]在H₂保护下加入反应瓶中，在H₂氛围下室温反应48h。过滤，减压蒸去溶剂，得白色固体，重结晶得白色针状晶体2.87g，收率90％。m.p.128.0～129.0℃，[α]D＝+6.9°(c 1.0，CHCl₃)，m.p.124℃，[α]_D＝+6.3°(c1.0，CHCl₃)]。¹H NMR(300 MHz，CDCl₃)：¹H NMR 1.32(t，3H)，1.40(s，9H)，3.15(s，1H)，3.82(s，1H)，4.30(q，2H)，4.42(s，1H)，5.22(d，1H，J＝9.0Hz)，5.39(d，1H，J＝8.5Hz)，7.28～7.37(m，5H)。

5、(2R，3S)-(-)-N-苯甲酰基-3-苯基异丝氨酸甲酯1(紫杉醇侧链)的合成

用苯甲酰氯代替(Boc)₂O，其余同合成2的操作步骤。产率95％，m.p.184～185℃[α]_D＝-48°(c 1.0，MeOH)，¹HNMR(CDCl₃)：8.87(1H，br，-NH)，7.86～7.12(10H，m，Ar-H)，5.59(1H，d，J＝9.4 Hz，N-^*CH)，5.06(1H，d，J＝8.5Hz，O-^*CH)，4.14(1H，br，OH)，3.67(3H，s，CH₃)。

Claims

1.具有如下结构通式(I)的可回收和重复使用的金鸡纳生物碱衍生物配体：

R₂是

R_2A为-OH、-S(CH₂)_nOH或-SO₂(CH₂)_nOH，n＝1-5整数，R_2B为-H或-OH；

R₃是H或甲氧基。

2.根据权利要求1所述的可回收和重复使用的金鸡纳生物碱衍生物配体，其特征在于：R₁是C₁-C₅的烷基或C₁-C₃烷基取代的苯基。

3.根据权利要求1或2所述的可回收和重复使用的金鸡纳生物碱衍生物配体，其特征在于：R₁是C₁-C₃烷基取代的苯基；R₂是

R₃是甲氧基。

4.根据权利要求1或2所述的可回收和重复使用的金鸡纳生物碱衍生物配体，其特征在于：R₁是C₁-C₃烷基取代的苯基；R₂是R_2A为-SO₂(CH₂)_nOH，n＝1-5整数，R_2B为-H；R₃是甲氧基。

5.权利要求1所述结构通式(I)代表的配体在烯烃的不对称双羟化或氨羟化反应中的应用。

6.权利要求1所述结构通式(I)代表的配体在紫杉醇C₁₃片段、多烯紫杉醇C₁₃片段以及紫杉醇和多烯紫杉醇合成中的应用。

7.根据权利要求6所述用途，其特征在于：以肉桂酸酯为原料，在结构通式(I)代表的配体的存在下合成紫杉醇C₁₃片段或多烯紫杉醇C₁₃片段。

8.根据权利要求7所述用途，其特征在于：所用肉桂酸酯是肉桂酸甲酯、肉桂酸乙酯、肉桂酸丙酯、肉桂酸异丙酯、肉桂酸正丁酯、肉桂酸异丁酯、肉桂酸叔丁酯。

9.根据权利要求7或8所述用途，其特征在于：得到的紫杉醇C₁₃片段或多烯紫杉醇C₁₃片段与天然产物巴卡亭偶合进一步得到紫杉醇或多烯紫杉醇。