一种饲料添加剂——异黄酮的合成方法

专利名称：一种饲料添加剂——异黄酮的合成方法
技术领域：
本发明涉及饲料添加剂生产领域，具体涉及一种饲料添加剂——异黄酮的合 成方法。
背景技术：
异黄酮类化合物是广泛存在于豆科植物和牧草(如三叶草等)中的一类生物 活性物质， 一直被人们用来治疗人心血管系统疾病和抗肿瘤。1974年匈牙利科学 家首次将异黄酮类化合物用作饲料添加剂后，这类化合物的应用已成为近年来的 研究热点。异黄酮作为添加剂主要有以下几个方面作用
1) 促进动物生长，增加营养成分的消化吸收，改善饲料报酬，提高生产性
能。异黄酮类化合物影响动物生长轴，使GH、胰岛素样生长因子-l型(IGF-l)生 成和释放增加，GH直接促进肌肉蛋白的合成并通过肝脏GH-R影响IGF-1的发育， 使IGF-1水平显著升高，IGF-1对肌肉组织的增长具有很强的促进作用，适量的异 黄酮类化合物能够促进动物生长，降低料重比，提高饲料效率。
2) 提高动物机体免疫力。异黄酮类化合物能提高T细胞、NK细胞(自然杀 伤性细胞)及K细胞(杀伤细胞)的免疫功能，促进ConA (刀豆素A)诱导T淋巴细 胞产生IL-2(白介素-2)和IL-3(白介素-3)。 IL-2能激发淋巴细胞的生长、分化和繁 殖。维护自身的免疫稳定，而IL-3能刺激各类血细胞的增殖。异黄酮类化合物能 提高动物机体免疫功能的机制可能有四个方面①直接作用于免疫器官(胸腺和 脾脏等)或各种免疫细胞上的雌激素受体；②调节垂体生长激素(GH)和催乳素
(PRL)的分泌；③降低体内生长抑素(SS)对免疫细胞的抑制作用；④发挥抗氧化
作用，或抑制体内某些关键酶的活性，如抑制酪氨酸蛋白激酶(TPK)、拓扑异构 酶II的活性，影响有丝分裂的传导，诱发癌细胞凋亡，日粮中添加大豆黄酮可显 著提高不同动物细胞免疫、体液免疫功能，对动物免疫功能有显著的提高作用。
3) 促进乳腺发育提高泌乳能力。其作用机制可能是①直接作用于乳腺的 E2-R;②增加乳腺细胞的雌、孕激素受体数目和亲和力；③作用于下丘脑和垂体， 促进GH和PRL的分泌。
4) 抗氧化作用。大豆异黄酮为多酚类物质，在体内外均能与自由基反应使 之生成相应的离子和分子，可抑制自由基的产生，清除、熄灭自由基，终止自由 基的连锁反应。异黄酮在体内还能促进抗氧化酶的分泌，抑制脂质过氧化，保护 动物免遭氧化应激造成的损害。日粮中添加异黄酮可在一定程度上提高动物的抗 氧化能力，提高其生产性能。
5) 提高家禽的产蛋性能。产蛋是家禽在神经内分泌系统调控下的复杂生理 过程。日粮中添加大豆黄酮，可使血中T3、 T4、孕酮(P4)水平显著提高，促进甲 状腺发育，提高机体对营养物质的代谢和利用，从而影响产蛋性能。下丘脑分泌 的促甲状腺素释放激素(TRH)促进腺垂体合成和分泌TSH, TSH又促进甲状腺合 成和分泌T3、 T4， T4可刺激腺垂体释放促卵泡素和黄体生成素，加快卵泡成熟和 排卵。
异黄酮可促进动物的生长，降低饲料成本，增强机体免疫力，提高繁殖性能 及改善畜禽产品品质等。其天然的营养生理功能决定了它可作为促生长剂、免疫 增强剂及催情剂等多种生物学效应应用到畜牧生产中，而且安全、无毒、无残留， 是一种值得推广的绿色饲料添加剂。目前异黄酮的来源主要有以下几种方法-
(1) 天然提取法。常规提取法(杨阳，蒋和体，中国食物与营养，2006,9, 40-42)系以大豆为原料，通过水、醇等溶液浸提分离得到粗黄酮，得到的是一 类相似化合物的混合物，成份复杂，都是以总甙表示，成品纯度较差，效果不稳 定，给具体的研究与推广应用带来极大的困难，尽管可以经过色谱柱和树脂吸附 可得到较纯的大豆黄酮，但大大增加了成本，而且生产周期长，另外受植物资源 制约，发展潜力不大。尽管对超声波辅助提取也有研究(潘廖明，姚开，贾冬英 等，中国油脂，2003,28,85-87)但效果依然不理想。
(2) 发酵法(孙体健，王浩江，曹晓峰等，食品研究与开发，2006， 12,11-12)。 以豆粕为原料，其步骤豆粕一蒸煮一冷却一接种一帝,—真空干燥一成 品，以料液比为1:15， 80%的乙醇为提取剂，温度在70。C，提取3小时，提取 两次效果最好，提取率不超过0.51%。
(3) 化学合成法。化学合成法主要有以下几种
①重排法 Singh O V (Singn O V， Kapid R S. Indian J Chem., 1993, 32B, 911-915)研究了黄烷酮分别在T1(0AC)3/HC104， T1(C104)3/HC104， TTN/HCI04
体系中重排合成得异黄酮，尽管收率较高，所需的原料和试剂都不易得，很难实 现反应的放大。
②钯催化法 Yokoe (Yokoe 1， Sugita Y. Chem Ph腿Bull" 1989, 37, 529-530)研究了 3-碘色酮与芳基硼酸在Pd(PPh3)4中反应合成异黄酮，产率较高， 但原料和试剂不易得。
(D微波法微波催化法合成是一种有机合成的新方法，能够大幅度的提高反 应收率，縮短反应时间。Yu-Chen Chang等人(Chang Y C, Muraleedharan G N. Ross CS. etal. JAgricFoodChem., 1994,42,1869-1871)首次利用微波催化法合成 了某些取代的异黄酮，使反应时间大大缩短，总收率也较高，但此法需要特殊容 器，不易实现大规模的生产。
④以苯乙酸或苯乙氰为原料合成异黄酮 Devi (Devi N， Jain N， Krishnamurty H G. Indian J Chem., 1993, 32， 874-876)先制备节基酮，然后在环 化得到相应的异黄酮，在这类方法合成异黄酮的反应中，苯基苄基酮与d试剂 环合是反应的关键步骤，人们在这方面已做了大量的研究工作。Spath等(Spath E, Lederer E. Ber.， 1930， 63， 743)在甲酸乙酯和钠条件下在封管中縮合得异黄酮。 Sathe等(Sathe V, Venkataraman K. Current Sci.， 1949， 18， 373)在原甲酸乙酯并 含少量哌啶的吡啶溶液中缩合得到7-羟基异黄酮。Farkas (Farkas L. Chem. Ind.， 1957,1212)用氰化锌和盐酸与苯基苄基酮进行甲酰化反应，先形成e-羰基醛 亚胺，再水解形成烯醇，然后失水闭环生成相应的异黄酮。Krishnamurty等 (Krishnamurty H G, Prasad J S. Tetrahedron Lett., 1977， 18， 3071-3072)用甲酸以 N-甲酰眯唑的活化形式提供了异黄酮合成中的d试剂单元合成异黄酮。Jha等 (Jha H C， Zilliken F, Breitmaier E. Angew.Chem., 1981， 93, 129)用1 ， 3， 5-三嗪 作为Q试剂与邻羟基苯基苄基酮在8 3卫120.作溶剂和催化剂下，反应合成异黄 酮。Pelter (Palter A, Foot S. Synthesis, 1976， 326)用二甲氧基二甲氨基甲烷作为苯 基节基酮甲酰化的Q试剂加成环合一步进行，反应中二甲氧基二甲氨基甲烷作 为碱性催化剂，条件温和，反应速度快。二甲氧基二甲氨基甲烷在反应中既为 Cl单元，其碱性在反应中又可起到催化作用，而不需要加入其它的碱催化剂。
该方法的特点是收率好，适合于大量制备。但如果脱氧安息香中含间苯三酚单元， 且其酚羟基未保护时，由于在苯环上发生縮合反应，而使其收率大大降低。当其酚羟基呈保护状态时，其收率则较好。Balasubramanian (Balasubramanian S， Muraleedharan G N. Synth Commun., 2000， 30, 469-484)在前人研究的基础上，实 现了在DMF/PCl3体系下异黄酮的中间体不分离出来的方法合成，所需的试剂 容易得到，收率较好。
发明内容
本发明的目的是提供一种条件温和、操作简便、选择性大、产率高的异黄酮 的合成方法，以实现工业化生产，满足异黄酮^在饲料添加剂及其它领域的需要。
本发明以4位取代的间苯二酚和4位取代的苯乙酰化合物反应得到对应的苯 基苄基酮，再与无水羧酸盐和对应的酸酐发生关环反应，得到一类中间环2位带 有取代基的异黄酮，反应式如下
本发明的合成方法包括以下具体步骤:
(1) 将4位取代的间苯二酚与4位取代的苯乙酰化合物按物质量1: 1溶于 溶剂中，在反应温度为50 15(TC，路易斯酸为催化剂的条件下，反应3 25小 时，冷却至室温，除去溶剂，残液用10%的NaHC03溶液洗漆至中性，过滤， 烘干，得到取代的苯基苄基酮；
(2) 将取代的苯基苄基酮加入无水羧酸盐/酸酐溶液中，升温至100 200 °C,保温反应5 25小时，反应结束后，降温至室温，将混合物倒入清水中水解， 过滤，用水洗至中性，烘千，得对应异黄酮，用醇洗涤后得无色纯品。
上述步骤(1)中，所述4位取代的间苯二酚中R!为H或d-C4的垸基，其 中Q-Q的垸基为甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁基或叔丁基，优先
选择H、甲基、乙基；所述4位取代的苯乙酰化合物中R2为H或d-C4的烷基，
其中d-Q的烷基为甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁基或叔丁基，优 先选择H、甲基、乙基；所述4位取代的苯乙酰化合物中X为0H、 Cl、 Br或I， 优先选择OH、 Cl、 Br;所述溶剂为d卤代烃，包括CH2C12， CHC13， CC14、 CH2Br2、 CHBr3、 CBr4、 CH3I，优先选择CH2C12， CHC13;所述路易斯酸为ZnCl2、 FeCl3、 A1C13、 ZnBr2、 FeBr3、 Et2O.BF3，选择Et2O.BF3为催化剂时，可以不用其它溶剂；
反应温度优选80 120°C;反应时间优选8 20小时。
上述步骤(2)中，所述无水羧酸盐为IA、 IIA金属的羧酸盐，其中IA、 IIA 金属是指锂、钠、钾、钙、钡，优先选择羧酸的钾、钠盐；所述羧酸盐和对应的 酸酐中R为H或CrC4的垸基，其中d-C4的垸基为甲基、乙基、丙基、异丙基、 正丁基、异丁基或叔丁基甲基，优先选择H、甲基、乙基，当R为H时，得到 中间环2位不带烷基的普通异黄酮；所述醇为Q-Q的一元醇和二元醇，如甲醇、 乙醇、l-丙醇、2-丙醇、l-丁醇、2-丁醇、乙二醇等，另外也指丙三醇，优先选 择甲醇、乙醇；反应温度优选120 180'C;反应时间优选10 18小时。
本发明与现有的技术相比，具有以下特点(l)在制备节基酮，以苯乙酰化 合物代替苯乙酸和苯乙氰，拓宽了反应的选择性；(2)用无水羧酸盐与对应的酸 酐和苄基酮发生关环反应，突破现有技术用d试剂和潜在d试剂进行关环反应；
(3)得到中间环2位均有出现取代基的一类异黄酮。
最佳实施方式
以下列举具体实施例对本发明进行说明。实施例只用于对本发明作进一步说 明，不代表本发明的保护范围，其他人根据本发明做出的非本质的修改和调整， 仍属于本发明的保护范围。 实施例l
在500ml带冷凝管、干燥管的四口烧瓶中依次加入30.9g(0.2mol)苯乙酰氯、 24.8g(0.2mol)4-甲基间苯二酚、200mlCH2CI2， 2gZnCl2，开动搅拌，在80。C下反 应20h。降至室温后，除去溶剂CH2Cl2,残液用10n/。的NaHCO3溶液洗涤至中性。 过滤，烘干，得固体5-甲基-2，4-二羟基苯基苄基酮37.8g，产率78%，用甲醇重结 晶得纯品。
在250ml带冷凝管、干燥管的四口烧瓶中加入37.8g(0.156mol)5-甲基-2， 4-二羟基苯基苄基酮、无水丙酸钠45g、丙酐150mL，升温至170°C，保温反应18h， 降温至室温。将反应瓶内混合物倒入500mL清水中水解，真空抽滤，用水洗至 中性，烘干，得6-甲基-2-乙基-7-丙酰氧基异黄酮49.8g，收率为95%。用乙醇洗 涤后得无色纯品，HPLC含量》98"M)。 实施例2
在500ml带冷凝管、干燥管的四口烧瓶中依次加入33.78(0.2 101)4-甲基苯乙
酰氯、24.8g(0.2mol)4-甲基间苯二酚、200ml三氟化硼-乙醚，开动搅拌，在90。C 下反应15h。除去三氟化硼-乙醚，降至室温后，残液用10W的NaHCO3溶液洗涤 至中性。过滤，烘干，得固体5-甲基-2,4-二羟基苯基-(4-甲基)苄基酮44.5g，产率 87%，用甲醇重结晶得纯品。
在250ml带冷凝管、干燥管的四口烧瓶中加入44.5g(0.174mo1) 5-甲基-2, 4-二羟基苯基-(4-甲基)苄基酮、无水乙酸钾50g、醋酐150mL，升温至14(TC，保 温反应18h，降温至室温。将反应瓶内混合物倒入500mL清水中水解，真空抽 滤，用水洗至中性，烘干，得2,6，4'-三甲基-7-乙酰氧基异黄酮51.9g，收率为92. 6%。用1-丙醇洗涤后得无色纯品，HPLC含量》98M。 实施例3
在500ml带冷凝管、干燥管的四口烧瓶中依次加入27.2g(0.2mo1)苯乙酸、 22g(0.2mol)间苯二酚、250mlCH2Cl2, 2gFeCl3，开动搅拌，在100。C下反应10h。 降至室温后，除去溶剂CH2Cl2，残液用10。/。的NaHCO3溶液洗涤至中性。过滤， 烘干，得固体2， 4-二羟基苯基苄基酮34.2§，含量75%左右，用甲醇重结晶得纯
口
在250mL带冷凝管、干燥管的四口烧瓶中加入34.2g(0.15mo1) 2, 4-二羟基苯 基苄基酮、无水丙酸钾65g、丙酐150mL，升温至14(TC，保温反应18h，降温至 室温。将反应瓶内混合物倒入500mL清水中水解，真空抽滤，用水洗至中性， 烘干，得2-乙基-7-丙酰氧基异黄酮43.3g，收率为90%。用乙二醇洗漆后得无色纯 品，HPLC含量》980/。。 实施例4
在500ml带冷凝管、干燥管的四口烧瓶中依次加入45.48(0.211101)4-乙基苯乙 酰溴、27.6g(0.2mol)4-乙基间苯二酚、150mlCH2Br2， 2gZnBr2，开动搅拌，在120 'C下反应8h。除去CH2Br2，降至室温后，残液用10。/。的NaHCO3溶液洗涤至中性。 过滤，烘干，得固体5-乙基-2,4-二羟基苯基-(4-乙基)苄基酮39.76g，含量70%左 右，用甲醇重结晶得纯品。
在250mL带冷凝管、干燥管的四口烧瓶中加入39.76g(0.14mo1) 25-乙基-2, 4-二羟基苯基-(4-乙基)苄基酮、无水丙酸钠55g、丙酐150mL，升温至140'C，保温 反应18h，降温至室温。将反应瓶内混合物倒入500mL清水中水解，真空抽滤，
用水洗至中性，烘干，得2，6,4'-三甲基-7-丙酰氧基异黄酮42.3g，收率为80.0%。 用甲醇洗涤后得无色纯品，HPLC含量》98。/0。
权利要求
1、一种饲料添加剂——异黄酮的合成方法，其特征在于以4位取代的间苯二酚和4位取代的苯乙酰化合物反应得到对应的苯基苄基酮，再与无水羧酸盐和对应的酸酐发生关环反应，得到一类中间环2位带有取代基的异黄酮。
2、 根据权利要求1所述的异黄酮类化合物的合成方法，其特征在于包括以下具体步骤(1 )将4位取代的间苯二酚与4位取代的苯乙酰化合物按物质量1: 1溶于溶剂中，在反应温度为50 15(TC，路易斯酸为催化剂的条件下，反应3 25小 时，冷却至室温，除去溶剂，残液用10%的NaHC03溶液洗涤至中性，过滤， 烘干，得到取代的苯基苄基酮；(2)将取代的苯基苄基酮加入无水羧酸盐/酸酐溶液中，升温至100 200 °C,保温反应5 25小时，反应结束后，降温至室温，将混合物倒入清水中水解， 过滤，用水洗至中性，烘干，得对应异黄酮，用醇洗涤后得无色纯品，反应式如 下
3、 根据权利要求2所述的异黄酮类化合物的合成方法，其特征在于步骤(1) 中所述的4位取代的间苯二酚中R,为H或d-C4的烷基，其中的烷基为 甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁基或叔丁基。
4、 根据权利要求2所述的异黄酮类化合物的合成方法，其特征在于步骤(1) 中所述的4位取代的苯乙酰化合物中R2为H或d-C4的垸基，其中d-C4的烷 基为甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁基或叔丁基。
5、 根据权利要求2所述的异黄酮类化合物的合成方法，其特征在于步骤(l) 中所述的4位取代的苯乙酰化合物中X为0H、 Cl、 Br或I。
6、 根据权利要求2所述的异黄酮类化合物的合成方法，其特征在于步骤(1) 中所述的溶齐U为Q卤代烃，包括CH2Cl2、 CHC13、 CC14、 CH2Br2、 CHBr3、 CBr4 或CH3I。
7、 根据权利要求2所述的异黄酮类化合物的合成方法，其特征在于步骤(1) 中所述的路易斯酸特别指ZnCl2、 FeCl3、 A1CI3、 ZnBr2、 FeBr3、 Et2O.BF3。
8、 根据权利要求2所述的异黄酮类化合物的合成方法，其特征在于步骤(2) 中所述的无水羧酸盐为IA、 IIA金属的羧酸盐，其中IA、 IIA金属是指锂、钠、 钾、钙或钡。
9、 根据权利要求2所述的异黄酮类化合钩的合成方法，其特征在于步骤(2) 中所述的羧酸盐和对应的酸酐中R为H或d-C4的垸基，其中的垸基为甲 基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁基或叔丁基甲基。
10、 根据权利要求2所述的异黄酮类化合物的合成方法，其特征在于步骤(2) 中所述的醇为d-C4的一元醇、二元醇或丙三醇，其中一元醇为甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、l-丁醇、2-丁醇，二元醇为乙二醇。
全文摘要
本发明公开了一种饲料添加剂——异黄酮的合成方法，该合成方法以4位取代的间苯二酚和4位取代的苯乙酰化合物反应得到对应的苯基苄基酮，再与无水羧酸盐和对应的酸酐发生关环反应，得到一类中间环2位带有取代基的异黄酮。本发明不需要特殊装置，反应条件温和，易于操作，产率较高，易于进行工业化生产。另外，本发明还具有以下特点(1)在制备苄基酮，以苯乙酰化合物代替苯乙酸和苯乙氰，拓宽了反应的选择性；(2)用无水羧酸盐与对应的酸酐和苄基酮发生关环反应，突破现有技术用C₁试剂和潜在C₁试剂进行关环反应；(3)得到中间环2位均有出现取代基的一类异黄酮。
文档编号A23K1/17GK101095462SQ20071002907
公开日2008年1月2日 申请日期2007年7月9日 优先权日2007年7月9日
发明者冉学光, 周桂莲, 林映才, 蒋宗勇 申请人:广东新南都饲料科技有限公司