CN103626822A

CN103626822A - 25-羟基胆固醇的制备方法

Info

Publication number: CN103626822A
Application number: CN201310548969.8A
Authority: CN
Inventors: 陈新志; 赵倩; 计立; 钱国平; 刘建刚; 王子强
Original assignee: ZHEJIANG GARDEN BIOCHEMICAL HIGH-TECH CO LTD; Zhejiang University ZJU
Current assignee: ZHEJIANG GARDEN BIOCHEMICAL HIGH-TECH CO LTD; Zhejiang University ZJU
Priority date: 2013-11-07
Filing date: 2013-11-07
Publication date: 2014-03-12
Anticipated expiration: 2033-11-07
Also published as: CN103626822B

Abstract

本发明公开了一种25-羟基胆固醇的制备方法，包括以下步骤：1）、对24-去氢胆固醇的3-羟基进行保护，得酰化24-去氢胆固醇；2）、将步骤1）制得产物24位上的双键进行羟卤化反应：在溶剂中，酰化24-去氢胆固醇、去离子水和卤化试剂于-20～-1℃的温度下反应2～4h；反应液经后处理，得羟卤化产物；3）、在溶剂中，羟卤化产物与铝氢化试剂于20～70℃的温度下反应3～8h；铝氢化试剂与羟卤化产物的摩尔比为2～6:1；所得的反应液经后处理，得25-羟基胆固醇。采用本发明方法制备25-羟基胆固醇，具有工艺简单、环境友好、副反应少、收率高的特点。

Description

25-羟基胆固醇的制备方法

技术领域

本发明涉及一种由24-去氢胆固醇制备25-羟基胆固醇的方法，属于一种基于羟卤化和还原脱卤制备25-羟基胆固醇的方法。

背景技术

维生素D₃属于类甾醇衍生物，对于骨骼的形成有着重要的意义。它可促进钙、磷在肠道内的吸收，确保这两种元素在体液中的含量，促进骨骼的正常钙化。人体缺乏维生素D₃，小儿可出现佝偻病，成人则可出现骨质软化。维生素D₃的抗佝偻病作用主要是通过1,25-(OH)₂D₃来实现的，其生物活性强度是维生素D₃的10000倍。经过一系列的研究发现，25-位的羟基是维生素D₃代谢产物所共同具有的特征，因此，作为合成1,25-(OH)₂D₃的重要前体，25-羟基胆固醇的合成在很大程度上能够决定其的生产情况。

目前文献报道的合成方法中，包括以下2类：

1）、羟汞法合成25-羟基胆固醇（C.R.Chimie,6,79-82,2003.）。该方法以24-去氢胆固醇作为原料，采用醋酸汞和水进行羟汞化反应，羟汞化反应的反应温度为室温，收率为85%，羟汞法涉及到重金属汞，存在毒性，污染大。

2）、采用环氧化再开环的方法进行反应。该方法以24-去氢胆固醇作为起始原料，在间氯过氧苯甲酸作为环氧化试剂、氯仿作为溶剂的条件下进行环氧化反应。环氧化反应结束后利用四氢铝锂进行开环（Chem.Pharm.Bull.21(2),457-458,1973.）。环氧化反应温度为0℃左右，最终收率为50%，环氧化步骤收率为60%。该方法的主要缺陷是：选择性较差，收率相对较低。

所以，目前亟需一条合理的替代路线来进行25-羟基胆固醇的生产。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种工艺合理、反应条件温和，选择性高，操作简单，环境友好的25-羟基胆固醇的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种25-羟基胆固醇的制备方法，包括以下步骤：

1）、对式Ⅱ所示化合物3-羟基进行保护：

在溶剂Ⅰ中，于4-二甲氨基吡啶（DMAP）的催化作用下，在缚酸剂存在的条件下，24-去氢胆固醇与羧酸酐或者酰氯于10℃～回流状态下（即，约10～40℃）反应10～24h；所述24-去氢胆固醇与羧酸酐或者酰氯的摩尔比为1:1.2～2；4-二甲氨基吡啶（DMAP）与24-去氢胆固醇用量的质量比为0.005～0.05:1；缚酸剂与24-去氢胆固醇的摩尔比为1.8～10:1；

所得的反应液经后处理，得酰化24-去氢胆固醇；

所述24-去氢胆固醇的结构式如下述式Ⅱ所示：

2）、将步骤1）制得产物24位上的双键进行羟卤化反应：

在溶剂Ⅱ中，步骤1）制备而得的酰化24-去氢胆固醇、去离子水和卤化试剂于-20～-1℃的温度下反应2～4h；所述酰化24-去氢胆固醇与卤化试剂的摩尔比为1:1～1.5；所述每1mmol的酰化24-去氢胆固醇配用8～12mL（较佳为10mL）去离子水；

所得的反应液稀释后萃取，所得的萃取液洗涤后干燥，所得的干燥后产物经柱色谱分离，得羟卤化产物；

3）、将步骤2）制得产物进行脱卤反应，可得式Ⅰ所示化合物：

在溶剂Ⅲ中，步骤2）制备而得的羟卤化产物与铝氢化试剂于20～70℃的温度下反应3～8h；所述铝氢化试剂与羟卤化产物的摩尔比为2～6:1；

所得的反应液冷却至室温后利用水淬灭反应液中过量的铝氢化试剂，然后依次经酸洗和萃取；所得的萃取液洗涤后干燥，得25-羟基胆固醇粗品；所述25-羟基胆固醇粗品经重结晶，得25-羟基胆固醇；

所述25-羟基胆固醇的结构式如下述式Ⅰ所示：

作为本发明的25-羟基胆固醇的制备方法的改进：步骤1）中：

羧酸酐为乙酸酐（醋酐）、丙酸酐、丁酸酐、戊酸酐、苯甲酸酐、丁二酸酐或邻苯二甲酸酐；

酰氯为乙酰氯、丙酰氯、丁酰氯或苯甲酰氯。

作为本发明的25-羟基胆固醇的制备方法的进一步改进：

步骤1）中：

缚酸剂为三乙胺、二乙胺、乙二胺、氨、吡啶或哌啶。

作为本发明的25-羟基胆固醇的制备方法的进一步改进：步骤2）中：

卤化试剂为N-卤代丁二酰亚胺、N,N-二溴对甲苯磺酰胺（TsNBr₂）、二溴海因(DBDMH)或三溴异氰尿酸（TBCA）。

作为本发明的25-羟基胆固醇的制备方法的进一步改进：

所述N-卤代丁二酰亚胺为N-氯代丁二酰亚胺（NCS）或者N-溴代丁二酰亚胺(NBS)。

作为本发明的25-羟基胆固醇的制备方法的进一步改进：所述铝氢化试剂为四氢铝锂、三（叔丁氧基）氢化铝锂、二（甲氧基乙氧基）氢化铝钠（即，双（甲氧基乙氧基）铝氢化钠）。

在本发明中：

步骤1）中所用的溶剂Ⅰ为吡啶、二氯甲烷、四氢呋喃、甲苯等；一般而言，每0.052mol的24-去氢胆固醇配用100～200ml的溶剂Ⅰ。

在步骤1）中，

当选用吡啶、四氢呋喃作为溶剂Ⅰ时，后处理为：将所得的反应液依次经水洗，酸洗（5%的稀盐酸）后萃取，所述的萃取液碱洗（利用饱和碳酸氢钠溶液洗）至中性，干燥，得酰化24-去氢胆固醇。

当选用二氯甲烷、甲苯作为溶剂Ⅰ时，后处理为：将所得的反应液依次经酸洗（5%的稀盐酸）、碱洗（饱和碳酸氢钠溶液）、盐洗（饱和氯化钠溶液）后，干燥，得乙酰化24-去氢胆固醇。

步骤2）中所用的溶剂Ⅱ为四氢呋喃、丙酮、丁酮、乙酸乙酯、二氯甲烷、甲苯、叔丁醇、二甘醇二甲醚；一般而言，每1mmol的酰化24-去氢胆固醇配用20～100mL的溶剂Ⅱ。

将步骤3）所用的溶剂Ⅲ为四氢呋喃；一般而言，每1mmol的羟卤化产物配用20～100mL的溶剂。

本发明属于一种基于羟卤化和还原脱卤制备25-羟基胆固醇的方法。

在步骤1）中：利用羧酸酐或者酰氯对24-去氢胆固醇3位上的羟基进行保护。

在步骤2）中：利用N-卤代丁二酰亚胺、N,N-二溴对甲苯磺酰胺（TsNBr₂）、二溴海因(DBDMH)、三溴异氰尿酸（TBCA）等卤化试剂与去离子水对步骤1）制备而得的产物---酰化24-去氢胆固醇的24位上的双键进行羟卤化反应。

在步骤3）中：利用还原试剂----铝氢化试剂对步骤2）制备而得的产物---羟卤化产物进行还原脱卤反应。

本发明的25-羟基胆固醇的制备方法具有如下技术优势：

本发明利用N-卤代丁二酰亚胺、N,N-二溴对甲苯磺酰胺（TsNBr₂）、二溴海因(DBDMH)、三溴异氰尿酸（TBCA）等作为卤化试剂，副反应少；反应在低温下进行，选择性高。采用本发明方法制备25-羟基胆固醇，具有工艺简单、环境友好、副反应少、收率高的特点。

具体实施方式

以下实施例中的室温是指10～25℃。

实施例1、一种25-羟基胆固醇的制备方法，依次进行以下步骤：

1）、以120mL吡啶作为溶剂，以30mL吡啶（约0.372mol）作为缚酸剂，加入20g的24-去氢胆固醇（约0.052mol）、0.2g4-二甲氨基吡啶（DMAP），室温下滴加10g（约0.097mmol）乙酸酐（约30分钟滴完）。反应过程利用TLC进行监测，滴加结束后于室温下继续反应10h，反应结束。

反应液水洗（水的用量为50ml×2），酸洗（利用体积浓度为5%的稀盐酸溶液，用量为50ml×2）后利用二氯甲烷（用量为30ml×3）萃取，萃取液利用饱和碳酸氢钠溶液洗至中性，无水硫酸钠（约5g）干燥后脱干溶剂（即，二氯甲烷），得到乙酰化24-去氢胆固醇19.1g，收率为90.0%。

收率=实际得到产品质量/产品的理论量。

2）、以40mL四氢呋喃为溶剂，加入0.4226g（约1mmol）乙酰化24-去氢胆固醇，10mL去离子水，0.213g（1.2mmol）N-溴代丁二酰亚胺(NBS)于-10℃下缓慢分批加入（分四批加入，约1h左右加完）反应瓶中；反应过程利用TLC进行监测，保温（-10℃）反应2h。

所得的反应液用水（30ml×2）稀释，加入二氯甲烷（30ml×3）萃取，所得萃取液依次用饱和亚硫酸钠溶液（30ml×2）、饱和碳酸氢钠溶液（30ml×2）、饱和氯化钠溶液（30ml）洗涤后用无水硫酸钠（约5g）干燥，减压（0.1MPa）旋转蒸发除去溶剂（即，二氯甲烷），得到白色固体（0.52g），将该白色固体进行柱色谱分离。

柱色谱分离的具体内容为：采用内径为2cm的玻璃柱，200-300目的硅胶装柱，干法上样，采用正己烷/乙酸乙酯=8:1（体积比）的洗脱剂进行洗脱，洗脱液采用TLC进行检测，当检测到此时洗脱液中为羟溴化固体纯品时进行收集，对收集的流出液经减压（0.1MPa）旋转蒸发除去溶剂，可得到羟溴化固体（即，羟溴化产物），收率85%。

3）、以30mL四氢呋喃为溶剂，加入0.52g（约1mmol）羟溴化产物，室温下缓慢加入0.15g（4mmol）四氢铝锂后升温至70℃，反应过程利用TLC进行监测，于70℃反应4h后停止反应。

所得的反应液冷却至室温后利用水（100ml）淬灭过量的四氢铝锂，然后直接进行酸洗（利用体积浓度为5%的稀盐酸溶液，用量为50ml×2），二氯甲烷（30ml×3）萃取，萃取液依次利用饱和碳酸氢钠溶液（30ml×2），饱和氯化钠溶液（30ml）洗涤后用无水硫酸钠（约5g）干燥，减压（0.1MPa）旋转蒸发除去溶剂（即，二氯甲烷），得到25-羟基胆固醇粗品（0.40g），粗品利用甲苯（10ml）重结晶，得最终产品25-羟基胆固醇0.33g，收率88%。

实施例2、一种25-羟基胆固醇的制备方法，

此实施例2中，步骤1）、2）与实施例1不同，不同之处在于：

1）、以100mL二氯甲烷作为溶剂，加入20g的24-去氢胆固醇（约0.052mol）、0.2gDMAP，10.1g（约0.1mmol）三乙胺，室温下滴加10g（约0.097mmol）醋酐。反应过程利用TLC进行监测，滴加结束后继续于室温下反应10h，反应结束。

反应液依次用稀盐酸（体积浓度为5%，用量50ml×2）、饱和碳酸氢钠溶液（30ml×2）、饱和氯化钠溶液（30ml）洗涤后用无水硫酸钠（约5g）干燥，减压（0.1MPa）旋转蒸发除去溶剂（即二氯甲烷），得到乙酰化24-去氢胆固醇19.0g，收率为90.0%。

2）、将0.213g（1.2mmol）N-溴代丁二酰亚胺(NBS)改成0.2g（约1.5mmol）N-氯代丁二酰亚胺（NCS），将反应温度由-10℃改成-1℃；其余等同于实施例1的步骤2）；收率为60%。

实施例3、一种25-羟基胆固醇的制备方法，

此实施例3中，步骤1）、2）与实施例1不同，不同之处在于：

1）、以100mL二氯甲烷作为溶剂，加入20g的24-去氢胆固醇（约0.052mol）、0.2gDMAP，10.1g（约0.1mmol）三乙胺，室温下滴加14.1g（约0.1mol）苯甲酰氯，滴加结束后升温至回流（约40℃），反应过程利用TLC进行监测，回流反应24h后结束反应。

反应液依次用稀盐酸、饱和碳酸氢钠溶液、饱和氯化钠溶液洗涤后用无水硫酸钠干燥，减压旋转蒸发除去溶剂，得到苯甲酰化24-去氢胆固醇23.2g，收率为95.0%。

2）、将0.213g（1.2mmol）N-溴代丁二酰亚胺(NBS)改成0.29g（约1.0mmol）二溴海因，将反应温度由-10℃改成-20℃；其余等同于实施例1的步骤2）；收率为58%。

实施例4、一种25-羟基胆固醇的制备方法，

此实施例4中，步骤2）与实施例1不同，不同之处在于：

将0.213g（1.2mmol）N-溴代丁二酰亚胺(NBS)改成0.40g（约1.1mmol）N,N-二溴对甲苯磺酰胺，将溶剂由四氢呋喃改成二氯甲烷；其余等同于实施例1的步骤2）；收率为80%。

实施例5、一种25-羟基胆固醇的制备方法，

此实施例5中，步骤2）与实施例1不同，不同之处在于：

将0.213g（1.2mmol）N-溴代丁二酰亚胺(NBS)改成0.365g（约1.0mmol）三溴异氰尿酸，将溶剂由四氢呋喃改成丙酮；其余等同于实施例1的步骤2）；收率为52%。

实施例6、一种25-羟基胆固醇的制备方法，

此实施例6中，步骤3）与实施例1不同，不同之处在于：

将0.15g（4mmol）四氢铝锂改成三（叔丁氧基）氢化铝锂（1.5g，6mmol）；将反应温度由70℃改成40℃，反应时间由4h改成6h；其余等同于实施例1的步骤3）；收率为85%。

实施例7、一种25-羟基胆固醇的制备方法，

此实施例7中，步骤3）与实施例1不同，不同之处在于：

将0.15g（4mmol）四氢铝锂改成二（甲氧基乙氧基）氢化铝钠（0.61g，3mmol）；将反应温度由70℃改成30℃，反应时间由4h改成8h；其余等同于实施例1的步骤3）；收率为87%。

对比例1、相对于实施例1的步骤2）作如下改动：

将反应温度由-10℃上升至20℃，其余等同于实施例1的步骤2）；此步骤的收率仅为40%。

对比例2、相对于实施例1的步骤2）作如下改动：

在步骤2）中，将去离子水的用量由10mL降低至1mL，其余等同于实施例1的步骤2）；此步骤的收率仅为收率为49%。

对比例3、相对于实施例1的步骤3）作如下改动：

在步骤3）中，将四氢铝锂改变为硼氢化钠（摩尔量不变），其余均同于实施例1的步骤3）；最终无法获得产物。

对比例4、相对于实施例1的步骤2）作如下改动：

在步骤2）中，将NBS更换为溴水（摩尔量不变），其余等同于实施例1的步骤2）；此步骤的收率仅为23%。

最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims

1.25-羟基胆固醇的制备方法，其特征是包括以下步骤：

1）、对式Ⅱ所示化合物3-羟基进行保护：

在溶剂Ⅰ中，于4-二甲氨基吡啶的催化作用下，在缚酸剂存在的条件下，24-去氢胆固醇与羧酸酐或者酰氯于10℃～回流状态下反应10～24h；所述24-去氢胆固醇与羧酸酐或者酰氯的摩尔比为1:1.2～2；4-二甲氨基吡啶与24-去氢胆固醇用量的质量比为0.005～0.05:1；缚酸剂与24-去氢胆固醇的摩尔比为1.8～10:1；

所得的反应液经后处理，得酰化24-去氢胆固醇；

所述24-去氢胆固醇的结构式如下述式Ⅱ所示：

2）、将步骤1）制得产物24位上的双键进行羟卤化反应：

在溶剂Ⅱ中，步骤1）制备而得的酰化24-去氢胆固醇、去离子水和卤化试剂于-20～-1℃的温度下反应2～4h；所述酰化24-去氢胆固醇与卤化试剂的摩尔比为1:1～1.5；所述每1mmol的酰化24-去氢胆固醇配用8～12mL去离子水；

所述25-羟基胆固醇的结构式如下述式Ⅰ所示：

2.根据权利要求1所述的25-羟基胆固醇的制备方法，其特征是所述步骤1）中：

羧酸酐为乙酸酐、丙酸酐、丁酸酐、戊酸酐、苯甲酸酐、丁二酸酐或邻苯二甲酸酐；

酰氯为乙酰氯、丙酰氯、丁酰氯或苯甲酰氯。

3.根据权利要求2所述的25-羟基胆固醇的制备方法，其特征是所述步骤1）中：

缚酸剂为三乙胺、二乙胺、乙二胺、氨、吡啶或哌啶。

4.根据权利要求3所述的25-羟基胆固醇的制备方法，其特征是所述步骤2）中：

卤化试剂为N-卤代丁二酰亚胺、N,N-二溴对甲苯磺酰胺、二溴海因或三溴异氰尿酸。

5.根据权利要求4所述的25-羟基胆固醇的制备方法，其特征是：

所述N-卤代丁二酰亚胺为N-氯代丁二酰亚胺或者N-溴代丁二酰亚胺。

6.根据权利要求5所述的25-羟基胆固醇的制备方法，其特征是所述步骤3）中：

所述铝氢化试剂为四氢铝锂、三（叔丁氧基）氢化铝锂、二（甲氧基乙氧基）氢化铝钠。

7.根据权利要求6所述的25-羟基胆固醇的制备方法，其特征是所述步骤2）中：

每1mmol的酰化24-去氢胆固醇配用10mL去离子水、1.2mmol的N-溴代丁二酰亚胺；反应温度为-10℃，反应时间为2～3小时。