专利名称：一种由青蒿酸制备青蒿素的方法
技术领域：
本发明涉及生物医药领域，具体是指一种涉及抗疟疾类药物青蒿素的制备方法。
背景技术：
青蒿素(Artemisinin),从中药黄花蒿中提取的有过氧基团的倍半職内酯抗痕疾类药物，是中国发现的第一个被国际公认的天然药物 。青蒿素的抗疟机理与其它抗疟药不同，它的主要作用是通过干扰疟原虫的表膜-线粒体功能，而非干扰叶酸代谢，从而导致虫体结构全部瓦解。另外，以青蒿素为原料，还可合成多种其衍生物，如双氢青蒿素、蒿甲醚、青蒿琥酯等。这些青蒿素类药物毒性低、抗虐性强，被WTO批准为世界范围内治疗脑型疟疾和恶性疟疾的首选药物。目前药用青蒿素是从中药青蒿即菊科植物黄花蒿的叶和花蕾中分离获得的。由于青蒿的采购、收获，直至工厂加工提取，环节较多，费时费力，且不同采集地和不同采集期青蒿品质有很大的差别，同时，大量采集自然资源，必然会破坏环境和生态平衡，导致资源枯竭。因此，为增加青蒿素的资源，世界各国都在加紧开展青蒿素及其衍生物的开发研究，长期稳定地和大量地供应青蒿素成为各国科学家面临的严峻考验。所以，开发青蒿素的化学合成，不仅节约资源，对环境友好，同时还可以降低患者的用药成本，更为有效地抑制疟疾对人类造成的危害。专利US4992561以二氢青蒿酸为原料，采用光化学的方法来引入过氧键。由于光化学自身的限制，如操作繁琐，不宜大规模生产，因此很难实现工业化生产。文献(Tetrahedron, 1986, 42, 819-828)报道了用(R) _(+)_香草醒为原料来合成青蒿素的方法，然而由于合成路线长，总收率低，原子经济性差。加之也是采用光化学的方法来引入过氧键，难以实现工业化生产。其他如Mitchell A. Avery (J. Am. Chem. Soc.，1992. 114. 974-979)报道的利用胡薄荷酮为原料合成青蒿素，其合成路线较长、收率低。同时利用臭氧引入过氧键，操作困难，安全性较差，工业化前景不高。如能利用传统的化学合成方法实现过氧键的引入，不仅可操作性强，也非常有可能实验工业化生产。文献(J. Am. Chem.Soc.，1964，86，3880，J. Am. Chem. Soc.，1968，90，975)报道在一定的催化剂存在下，利用氧气产生单线态氧，进而也可以代替光化学的方法实现过氧键的引入。专利WO 2009088404曾报道过经钥酸钠为催化剂，以过氧化氢为氧化剂引入过氧键。然而其得到的产物选择性较差，副产物多，导致最终青蒿素的总收率低(〈20%)，也难以实现工业化生产。综上所述，现有关于青蒿素的制备方法存在着合成路线长，操作繁琐，原子经济性差，总产率低，不利于环保和工业化生产。
发明内容
本发明的目的就是为了克服现有技术存在的缺陷而提供一种工艺合理、操作简单及成本低廉的青蒿素的制备方法。本发明的目的可以通过以下技术方案来实现
本发明涉及抗疟类药物青蒿素的全新制备方法，具体是指由青蒿酸到青蒿素的合成技术。该方法可通过以下两种路线中任一种实现路线一第一步以青蒿酸为起始原料，在催化剂/氢气或氯化镍/硼氢化钠的条件下，在有机溶剂中经还原反应得到二氢青蒿酸2;第二步二氢青蒿酸2有机溶剂中过氧化物和金属催化剂的作用下经过氧化反应得到过氧化二氢青蒿酸3;第三步过氧化二氢青蒿酸3在有机溶剂中经酸催化重排反应并纯化得到目标化合物青蒿素I。
路线二第一步以青蒿酸为起始原料，在催化剂/氢气或氯化镍/硼氢化钠的条件下，在有机溶剂中经还原反应得到二氢青蒿酸2;第二步二氢青蒿酸2在有机溶剂中通过对羧基的保护得到二氢青蒿酸衍生物4;第三步二氢青蒿酸衍生物4在有机溶剂中用过氧化物和金属催化剂的作用下经过氧化反应得到相应的过氧化二氢青蒿酸衍生物5;第四步过氧化二氢青蒿酸衍生物5在有机溶剂中经酸催化重排反应并纯化得到目标化合物青蒿素I。本发明的路线如下
权利要求
1.一种由青蒿酸制备青蒿素的方法，其特征在于该方法通过以下两种路线中任一种实现 路线一 第一步以青蒿酸为起始原料，经过还原反应生成二氢青蒿酸2; 第二步二氢青蒿酸2经过氧化反应得到相应的过氧化二氢青蒿酸3; 第三步过氧化二氢青蒿酸3在酸催化下重排、再纯化得到目标化合物青蒿素I ; 路线二 第一步以青蒿酸为起始原料，经过还原反应生成二氢青蒿酸2; 第二步二氢青蒿酸2通过对羧基的保护得到二氢青蒿酸衍生物4; 第三步二氢青蒿酸衍生物4再经过氧化反应得到相应的过氧化二氢青蒿酸衍生物5; 第四步过氧化二氢青蒿酸衍生物5在酸催化下重排、再纯化得到青蒿素I。
2.根据权利要求I所述的由青蒿酸制备青蒿素的方法，其特征在于路线一和二的第一步反应中，所述的还原反应是指青蒿酸在反应溶剂及催化剂的存在下，以金属或其氧化物为催化剂及用氢气为还原剂，或者在氯化镍的存在下以硼氢化钠为还原剂。
3.根据权利要求2所述的由青蒿酸制备青蒿素的方法，其特征在于所述的反应溶剂为所有可用于该反应的极性及非极性溶剂，反应温度为-5(T60°C。
4.根据权利要求2或3所述的由青蒿酸制备青蒿素的方法，其特征在于所述的催化剂为包括负载于木炭的钯或氢氧化钯、负载于三氧化二铝的铑、Raney镍、氧化钼，青蒿酸与所述的催化剂的摩尔比为1:0.0广1。
5.根据权利要求I所述的由青蒿酸制备青蒿素的方法，其特征在于路线二第二步中，所述的对羧基保护是指在碱性存在下，二氢青蒿酸在有机溶剂中经过对羧基的保护得到二氢青蒿酸衍生物4,其中二氢青蒿酸2与碱的用量摩尔比为1: 1^30,反应温度为_5(T60°C ；所述的碱为所有可用于该反应的无机碱或有机碱。
6.根据权利要求5所述的由青蒿酸制备青蒿素的方法，其特征在于所述的有机溶剂为所有可用于该反应的有机溶剂，其用量为10(T5000mL/摩尔。
7.根据权利要求I或5所述的由青蒿酸制备青蒿素的方法，其特征在于所述的二氢青蒿酸衍生物4中的R-为用于保护酸基的基团，包括烷基、烯基、炔基、芳基、环烷烃基、甲酸某酯基、MOM、TMS、THP、Ac、Ms、Ts、Bz、Piv、TES, TBS或TBDPS等所有可以保护酸基的基团。
8.根据权利要求7所述的由青蒿酸制备青蒿素的方法，其特征在于所述烷基是指具有CnH2n+1结构通式的、直链或支链的脂肪烃基，n=l、，如甲基、乙基、丙基、异丙基、2-甲基-I-丙基、2_甲基-2-丙基、2_甲基-I-丁基、3_甲基-I-丁基、2_甲基_3- 丁基、2，2- 一甲基-I- 丁基、2-甲基-I-戊基、3-甲基-I-戊基、4-甲基-I-戊基、2-甲基-2戊基、3-甲基-2-戊基、4-甲基-2-戊基、2，2- 二甲基-I- 丁基、3，3- 二甲基-I- 丁基、2-乙基-I- 丁基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基等直链或支链烃基； 所述烯基是指含有一个或多个碳碳双键的直链或支链的烃基，C2^C8烯基包括乙烯基、烯丙基、丁烯基、戊烯基、己烯基、丁间二烯基、戊间二烯基、己二间烯基、2-乙基己烯基等直链或支链烃基； 所述炔基是指含有一个或多个碳碳叁键的直链或支链的烃基，C2^C8烯基包括乙炔基、丙炔基、丁炔基、戊炔基、己炔基、2-戊炔基、5-甲基-2-庚炔基等直链或支链烃基； 所述芳基是指包含单环或多环的芳烃基或杂芳烃基，如苯基、萘基、蒽基、菲基、二联苯基、三联苯基、三苯基甲基、苯甲基、2-萘甲基、9-蒽乙基、9-菲甲基、3-联苯乙基、吡咯基、呋喃基、噻吩基、吡啶基、苯并呋喃基、苯并噻吩基、吲哚基、喹啉基、异喹啉基，其中芳环上可带有一个多个取代基； 所述环烷烃基是指包含一个或多个环、饱和或不饱和的烃基，如环丙基、环丁基、环戊·基、环己基、环庚基、二环萜基、环丁烯基、环丙烯基、环戊烯基、环己烯基，其中环上可带有·一个或多个取代基。
9.根据权利要求I所述的由青蒿酸制备青蒿素的方法，其特征在于路线一第二步反应和路线二第三步反应中，所述的氧化反应是指在碱及金属催化剂存在下，于有机溶剂中以过氧化物氧化二氢青蒿酸2或二氢青蒿酸衍生物4得到相应的过氧化二氢青蒿酸3或过氧化二氢青蒿酸衍生物5。
10.根据权利要求9所述的由青蒿酸制备青蒿素的方法，其特征在于所述的溶剂为所有可用于该反应的有机溶剂，其用量为5(Tl0000mL/摩尔，反应温度为-78飞(TC。
11.根据权利要求9所述的由青蒿酸制备青蒿素的方法，其特征在于所述的金属催化剂包括钙、钠、钥、铬、镧、铈、钨、钪、钛、锆、钒的盐类和氧化物，催化剂与二氢青蒿酸2或二氢青蒿酸衍生物4的摩尔比为1:广100。
12.根据权利要求9所述的由青蒿酸制备青蒿素的方法，其特征在于所述的过氧化物为所有可用于该反应的过氧化物，二氢青蒿酸2或二氢青蒿酸衍生物4与所用过氧化物的摩尔比为I: I 100。
13.根据权利要求9所述的由青蒿酸制备青蒿素的方法，其特征在于所述碱为所有可用于该反应的无机碱或有机碱，二氢青蒿酸2或二氢青蒿酸衍生物4与碱的摩尔比为1:0. 01 10。
14.根据权利要求I所述的由青蒿酸制备青蒿素的方法，其特征在于路线一第三步和路线二第四步中，所述的酸催化重排反应是指过氧化二氢青蒿酸3或过氧化二氢青蒿酸衍生物5于有机溶剂中及氧气氛围下经酸催化重排得到I ;所述反应温度为-78飞(TC。
15.根据权利要求14所述的由青蒿酸制备青蒿素的方法，其特征在于所述的溶剂为可用于该反应的常用有机溶剂，其用量为5(Tl0000mL/摩尔。
16.根据权利要求14所述的由青蒿酸制备青蒿素的方法，其特征在于所述的酸为所有可用于该反应的Bronsted酸或Lewis酸；所用酸与过氧化二氢青蒿酸3或过氧化二氢青蒿酸衍生物5的摩尔比为I: f 100。
17.根据权利要求14所述的由青蒿酸制备青蒿素的方法，其特征在于所述纯化方法用有机或无机溶剂进行柱层析和重 结晶。
全文摘要
本发明公开一种由青蒿酸制备青蒿素的方法，首先青蒿酸在还原剂如硼氢化钠/氯化镍或氢气/金属催化剂作用下得到二氢青蒿酸。然后，二氢青蒿酸在催化剂存在下被过氧化物氧化成过氧化二氢青蒿酸。最后在酸的催化下与氧气作用下即可高收率地得到目标产物青蒿素。或者二氢青蒿酸通过对羧基的保护得到二氢青蒿酸衍生物，其在催化剂存在下被过氧化物氧化成相应的过氧化二氢青蒿酸衍生物，然后在酸的催化下与氧气作用下可高收率地得到目标产物青蒿素。与现有技术相比，本发明具有如下优点所用试剂便宜易得，合成路线短，反应选择性高，制备过程对环境友好，操作及后处理简单，总收率高，适合工业化生产。
文档编号C07D493/20GK102718773SQ20121018156
公开日2012年10月10日 申请日期2012年6月5日 优先权日2012年6月5日
发明者刘德龙, 张万斌, 袁乾家 申请人:上海交通大学