本发明属于有机化学领域，具体涉及一种以胆酸为原料合成石胆酸的方法。
背景技术：
石胆酸，又名3α-羟基-5β-胆烷酸，是一种胆汁酸，其结构如式(i)所示。研究表明石胆酸及其衍生物具有多种生理活性，如抗菌、抗真菌活性(farmacosci.39(4)(1984)305-315)、抗肿瘤活性(proc.natl.acad.sci.usa.109(42)(2012)16906-16910)、α-2,3-唾液酸转移酶抑制活性(chem.commun.(6)(2006)629-631)、蛋白酪氨酸磷酸酯酶1b抑制活性(bioorg.med.chem.lett.22(23)(2012)7237-7242)、tgr5受体激活剂(j.med.chem.51(6)(2008)1831-1841)等。
目前有关石胆酸的合成报道很少。1946年有报道以脱氧胆酸为起始原料，经c-24甲酯化、选择性保护3α-oh、再保护12α-oh、然后选择性脱除3α-oh保护基、水解、氢化，一共7步合成石胆酸(journalofbiologicalchemistry,1946,162,555-563)。反应路线如下：
此合成路线中，总收率只有23％，且用到昂贵的二氧化铂催化剂，成本较高，不适合用于工业化生产。
技术实现要素：
为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种石胆酸的合成方法，该方法起始原料胆酸易得且廉价，合成步骤简短，副反应少，后处理简单，适用于工业化生产。
为实现上述目的，本发明石胆酸的合成方法(半合成方法)，包括以下步骤：
步骤a)：在溶剂中，以式(1)所示的胆酸为起始原料，与酸酐发生酯化反应，选择性保护3α-oh，得到式(2)化合物；
步骤b)：在溶剂中，式(2)化合物在氧化剂的作用下发生氧化反应，通过氧化7α-oh和12α-oh为羰基，得到式(3)化合物；
步骤c)：在溶剂中，式(3)化合物在碱的作用下发生水解反应，得到式(4)化合物；
步骤d)：在溶剂中，式(4)化合物在水合肼和碱的作用下发生黄鸣龙还原反应，得到式(5)所示的石胆酸；
所述反应过程如反应式(i)所示：
其中，r为-(ch2)2cooh、-(ch2)3cooh、-(ch2)4cooh、-phcooh等。
步骤a)中，所述酯化反应的温度范围为25℃～100℃；优选地，为80℃。
步骤a)中，所述酯化反应的时间范围为24～48小时；优选地，为43小时。
步骤a)中，所述酸酐选自丁二酸酐、戊二酸酐、己二酸酐和邻苯二甲酸酐等；优选地，为丁二酸酐。
步骤a)中，所述胆酸与酸酐的摩尔比为1:(1～3)；优选地，为1:1.75。
步骤a)中，所述溶剂为吡啶。
在一个具体的实施方式中，本发明步骤a)中的反应条件为：胆酸溶解在吡啶中，加入酸酐加热反应，通过tlc检测反应进程，得到式(2)化合物。
步骤b)中，所述氧化剂选自pdc、pcc、cro3、nbs、ncs、naclo、ca(clo)2和h2o2等中的一种或多种；优选地，为nbs(n-溴代丁二酰亚胺)。
步骤b)中，所述氧化反应的温度范围为0℃～60℃；优选地，为40℃。
步骤b)中，所述氧化反应的时间范围为0.5～12小时；优选地，为6小时。
步骤b)中，所述式(2)化合物与氧化剂的摩尔比为1:(2～5)；优选地，为1:4。
步骤b)中，所述溶剂选自四氢呋喃、丙酮和水等中的一种或多种；优选地，当氧化剂为pdc、pcc、cro3时，所述溶剂为四氢呋喃；当氧化剂为nbs、ncs、naclo、ca(clo)2和h2o2时，所述溶剂为丙酮和水，其中所述丙酮和水的体积比为(1～5):1，优选地，为3:1。
步骤b)中，优选在避光条件下进行。
在一个具体的实施方式中，本发明步骤b)中的反应条件为：式(2)化合物溶解在溶剂中，加入氧化剂反应，通过tlc检测反应进程，得到式(3)化合物。
步骤c)中，所述水解反应的温度范围为0℃～75℃；优选地，为室温25℃。
步骤c)中，所述水解反应的时间范围为1～24小时；优选地，为16小时。
步骤c)中，所述溶剂选自四氢呋喃、水等中的一种或多种；优选地，为四氢呋喃和水的混合溶剂，其中，四氢呋喃和水的体积比为(4～8):1，优选地，为6:1。
步骤c)中，所述碱选自氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、碳酸钾、碳酸钠、乙酸钾、叔丁醇钾、叔丁醇钠和乙醇钠等中的一种或多种；优选地，为氢氧化锂；进一步优选地，为一水合氢氧化锂。
步骤c)中，所述式(3)化合物和碱的摩尔比为1:(3～10)；优选地，为1:4。
在一个具体的实施方式中，本发明步骤c)中的反应条件为：式(3)化合物溶解在水和四氢呋喃的混合溶剂中，加入碱，通过tlc检测反应进程，结束后得到式(4)化合物。
步骤d)中，所述碱选自氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、叔丁醇钾、乙酸钾和乙醇钠等中的一种或多种；优选地，为氢氧化钾。
步骤d)中，所述式(4)化合物与水合肼和氢氧化钾的摩尔比为1:5～20:5～20；优选地，为1:10:10。
步骤d)中，所述溶剂选自一缩二乙二醇、乙二醇和丙三醇等中的一种或多种；优选地，为一缩二乙二醇。
步骤d)中，所述黄鸣龙还原反应的温度范围为100℃～200℃；优选地，为120℃～200℃。进一步优选地，为120℃、200℃。
步骤d)中，所述黄鸣龙还原反应的时间范围为3～24小时；优选地，为6小时。
在一个具体的实施方式中，本发明步骤d)中的反应条件为：式(4)化合物溶解在溶剂中，加入水合肼和碱，加热至100～200℃，反应3～24小时，通过tlc检测反应进程，得到式(5)所示石胆酸。
本发明中，所述黄鸣龙还原反应的机理如下所示：
含有羰基化合物首先和肼反应生成腙，然后在碱的作用下，脱去氮上的氢，双键移位。最后，氮气离去，碳负离子再夺取水中的氢，生成被还原为亚甲基。
本发明的有益效果在于：1)本发明的起始原料易得、价廉，合成路线简短，经过4步合成石胆酸，是一条全新的合成路线，至今没有报道类似的合成方法。2)前三步反应几乎定量完成，副反应少，后处理简单，总质量收率可达75％。
具体实施方式
结合以下具体实施例，对本发明作进一步的详细说明。实施本发明的过程、条件、实验方法等，除以下专门提及的内容之外，均为本领域的常识，本发明没有特别限制内容。
下述实施例中，化合物结构由核磁共振仪(bruker，400mhz)测定；胆酸由上海泰坦科技有限公司提供；其余常规试剂主要由上海国药化学试剂公司提供；产品主要通过硅胶柱层析纯化，硅胶(200-300目)由青岛海洋化工厂提供。
实施例一
1、式(2’)化合物的合成
胆酸(10g，24.5mol)溶解在吡啶(50ml)中，加入丁二酸酐(3.43g，34.3mmol)，升温至80℃反应17小时，补加300mg丁二酸酐，反应7小时，补加300mg丁二酸酐，再反应7小时，再补加200mg丁二酸酐反应12小时。tlc检测原料反应完全后，将反应液冷却至室温，倒入稀hcl水溶液中(55ml浓盐酸+500ml水)，加入100ml乙酸乙酯室温搅拌20分钟。分液，水相用乙酸乙酯提取(40ml×4)。合并有机相，依次用饱和食盐水(30ml×1)洗涤、无水na2so4干燥。减压浓缩、真空干燥，得式(2’)化合物粗品(白色固体，12.4g)，质量收率124％。产品无需纯化，直接投下一步反应。1hnmr(400mhz,dmso-d6)δ12.07(s,2h),4.44(s,1h),4.03(d,j＝7.2hz,1h),3.79(s,1h),0.94(t,j＝11.8hz,5h),0.84(s,3h),0.59(s,3h).
2、式(3’)化合物的合成
式(2’)化合物粗品(12.4g，24.5mmol)溶解在丙酮(180ml)和水(60ml)混合溶剂中，加入nbs(17.4g，98mmol)，内温升至40℃避光反应6小时。tlc检测原料几乎反应完全后，冷却至室温，加入30ml亚硫酸氢钠溶液将反应淬灭。分液，水相加入200ml水，水相用乙酸乙酯提取(30ml×4)。合并有机相，依次用饱和食盐水(30ml×1)洗涤、无水na2so4干燥。减压浓缩至干，得式(3’)化合物粗品(白色固体，11g)，质量收率110％(相对于起始原料胆酸)。产品无需纯化，直接投下一步反应。1hnmr(400mhz,cdcl3)δ4.70(t,j＝10.2hz,1h),1.40–1.22(m,9h),1.03(s,3h),0.84(d,j＝6.2hz,3h).
3、式(4)化合物的合成
式(3’)化合物(1g，2mmol)溶解在四氢呋喃(30ml)和水(5ml)混合溶剂中，加入一水合氢氧化锂(332mg，8mmol)，室温搅拌反应16小时。tlc检测原料反应完全，加入2nhcl溶液将母液ph调节为2～3。加入100ml水，水相用二氯甲烷提取(20ml×4)。合并有机相，依次用饱和食盐水(30ml×1)洗涤、无水na2so4干燥。减压浓缩，真空干燥，得式(4)化合物(白色固体，0.78g)，质量收率78％。产品无需纯化，直接投下一步反应。
4、式(5)化合物的合成
式(4)化合物(404mg，1mmol)溶解在一缩二乙二醇(10ml)中，加入98％水合肼(0.5ml，10mmol)，加热至120℃搅拌2小时，冷却至70～80℃，再加入氢氧化钾(560mg，10mmol)后升温至200℃反应6小时。tlc检测原料反应完全后，冷却至室温，倒入水中(150ml)，加入2n盐酸调节ph至2～3。水相用二氯甲烷提取(20ml×5)。合并有机相，依次用饱和食盐水(20ml×1)洗涤、无水na2so4干燥。减压浓缩，硅胶柱层析(dcm:meoh＝10:1)纯化，得式(5)所示石胆酸(白色固体，356mg)，质量收率88％。1hnmr(400mhz,cd3od)δ3.61–3.46(m,1h),0.95(t,j＝3.2hz,6h),0.69(s,3h)。13cnmr(100mhz,cd3od)δ178.2,72.4,57.9,57.5,49.0,43.9,43.6,41.9,41.5,37.3,37.2,36.7,36.5,35.7,32.3,32.0,31.2,29.2,28.4,27.7,25.3,24.0,22.0,18.8,12.5。
本发明的保护内容不局限于以上实施例。在不背离发明构思的精神和范围下，本领域技术人员能够想到的变化和优点都被包括在本发明中，并且以所附的权利要求书为保护范围。