一种虫草素的合成方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种合成方法，具体涉及一种虫草素的合成方法。
【背景技术】
[0002] 虫草素（Cordycepin)，即 3' -脱氧腺苷（3' -deoxyadenosine，3' -dA)为氮配糖 体核酸衍生物，属于嘌呤类生物碱。其分子式为CltlH13N5O 3，相对分子量为251，熔点为230~ 231°C，溶于水，热乙醇和甲醇，不溶于苯、乙醚和氯仿，最大之外吸收为259nm。虫草素在 1951年为德国科学家Cunningham等发现，1964年Kaczka等给出了该化合物的准确结构。 从此对该化合物的药理作用，生物活性，提取，生物合成以及化学合成的研宄越来越活跃。 根据蔡友华等报道虫草素主要有以下几个方面的药理作用：抑制微生物生长（真菌，细菌 和病毒）、抗肿瘤、免疫调节、抗炎等几个方面的作用。
[0003] 文献（Tetrahedron Letters，2004, vol. 45, #1ρ· 137-140)中有关虫草素制备方法 的报道，该方法存在的问题是工艺步骤长，收率低，而且使用了三乙基硼氢化锂，容易自燃 还有一定的毒性。文献（Synlett，2008, #16ρ. 2461-2464)中采用乙酰氧基进行溴代，然后 用离子交换树脂处理变成环氧化合物，再用氢化铝锂还原得到虫草素，该法虽然收率较高， 但是氢化铝锂的使用存在安全隐患，并且后处理麻烦，成本也很高，不适合工业化生产。综 上所述，现有的虫草素制备存在工艺路线长，操作复杂，收率低等缺点，并且用到了有毒有 害、价格昂贵的试剂，不利于环保。虫草素的获得目前主要有如下三种途径：1.植物提取： 以蛹虫草为材料提取分离纯化。这种方法是最早被采用的，目前仍然被广发采用。这种方 法的缺陷就是对资源依赖强，生产费时费力成功昂贵，得到纯度很高（99%以上）的产品更 加麻烦，大量规模化生产困难；2.生物发酵：用生物发酵的办法制备并分离纯化技术。这种 方法较之植物提取有了很大的优越性，但是也没有根本性的改观，其分离纯化工作量大，得 到纯品较难的确定任然无法解决；3.化学合成：结合腺苷作为起始原料的半合成方法与合 成3-脱氧核糖然后合成核苷的全合成方法比较起来，前者路线一般来说比较短，同时原料 易得，该方法比较适合大规模生产。但是该合成思路的有关文献报道方法都或多或少的存 在这样或者那样的缺陷一一要么价格昂贵，要么污染严重或者条件苛刻，抑或是最终产品 品质很难保障符合药用或者保健品使用要求。
【发明内容】
[0004] 为了解决上述技术问题，本发明提供一种虫草素的合成方法，该方法操作工艺简 单，反应步骤短，反应过程无需纯化处理，得到的产物的纯度和各项指标均优于目前市售的 虫草素的产品。
[0005] 本发明所采用的技术方案是：
[0006] 一种虫草素的合成方法，其特征在于：包括以下步骤：
[0007] (1)5, -[2, 5, 5-三甲基-1，3-二氧环戊烷-4-酮-2-基]-3' -溴-3' -脱 氧-2' -0-乙酰基腺苷（化合物III)和5' -[2, 5, 5-三甲基-1，3-二氧环戊 烷-4-酮-2-基]-2' -溴-2' -脱氧-3' -O-乙酰基腺苷（化合物II)的制备：将腺苷、 乙酸乙酯和/或乙腈加入到瓶中并降温到20°C以下，向瓶中滴加2-乙酰氧基异丁酰溴，并 保持瓶内反应液温度低于25°C，滴加完毕后在室温下反应16~18小时，然后将反应液倒 入水/KHCO3配置的溶液中，搅拌均匀后分出有机层并洗涤若干次，分出有机相并干燥浓缩， 得到白色固体，即5' _[2,5,5_三甲基-1，3-二氧环戊烷-4-酮-2-基]-3' -溴-3' -脱 氧-2' -0-乙酰基腺苷（化合物III)和5' -[2, 5, 5-三甲基-1，3-二氧环戊 烷-4-酮-2-基]-2' -溴-2' -脱氧-3' -0-乙酰基腺苷（化合物II)的混合物；
[0008] (2)3'_溴-3'-脱氧-腺苷盐酸盐（化合物IV)的制备：将步骤（1)中得到的化合 物II和III的混合物固体、乙酸乙酯和水加入到瓶中并降温到10°C以下，然后向瓶中滴加 浓盐酸，并保持反应温度低于20°C，滴完后在室温下搅拌反应16~18小时，过滤出固体并 洗涤和抽干，最后将固体在40°C~50°C真空干燥24小时，得到白色粉末，即3' -溴-3' -脱 氧-腺苷盐酸盐（化合物IV);
[0009] (3)虫草素即3' -脱氧腺苷（化合物I)的制备：将步骤⑵中得到的化合物IV 溶解在乙醇和水中，然后加入醋酸钠搅拌1~2小时，过滤掉不溶物得到母液，将母液和 Raney-Ni加入到氢化爸中，抽真空氮气置换2~3次，后在l-2atm条件下室温氢化反应 36~40小时，过滤掉催化剂并洗涤2~3次，合并母液，减压浓缩到有大量固体析出，加入 水使固体完全溶解后加入乙酸乙酯搅拌15~20分钟，分出有机层，然后减压浓缩到有少许 固体析出，加入无水乙醇搅拌均匀后，在0 °C~5 °C温度范围内保温10~12小时，过滤和干 燥析出的固体并用乙醇冲洗2~3次，抽干后在40°C~50°C减压干燥24小时，得到白色 片状晶体3' -脱氧腺苷（化合物I)，即虫草素；
[0010]
[0011] 优选地，步骤（1)中所述的腺苷取自生物体内源物质。
[0012] 优选地，步骤（1)中所述的水/KHCO3配置的溶液，水与KHCO 3的比例为ml/g = 4 : 1 ~5 : 1〇
[0013] 优选地，步骤（1)中所述的腺苷与2-乙酰氧基异丁酰溴的摩尔比为1 : 0.8~ 1:4。
[0014] 优选地，步骤3中所述的溶解化合物IV的乙醇替换为甲醇。
[0015] 优选地，步骤1所述的有机层的洗涤采用饱和食盐水来洗涤。
[0016] 优选地，步骤2所述的固体的洗涤过程为：用乙酸乙酯洗涤，抽干后再用无水乙醇 洗涤并抽干。
[0017] 优选地，步骤（3)中所述的过滤掉催化剂后的洗涤过程采用无水乙醇洗涤，所述 的冲洗干燥析出的固体的乙醇的浓度为95%。
[0018] 本发明的有益效果是：
[0019] 1、本合成方法的原料试剂均为市场可以买到的大宗工业品，反应条件温和且对 设备要求低，反应过程绿色环保；
[0020] 2、反应步骤短，易于放大生产，工艺稳定，产品收率高，反应过程无需纯化处理，最 后得到的产物的纯度和各项指标均优于目前市售的虫草素的产品。
【具体实施方式】
[0021] 本发明的虫草素合成过程可以简单描述为：该方法以生物体的内源物质腺苷为起 始原料和2-乙酰氧基异丁酰溴（Mattock's bromide)在以乙腈和/或乙酸乙醋作为反应溶 剂，在进行羟基保护的同时进行溴化反应。溴化反应后会得到两种产物，即5' -[2, 5, 5-三 甲基-1，3-二氧环戊烷-4-酮-2-基]-3'-溴-3'-脱氧-2'-0-乙酰基腺苷（化合物III) 和5' -[2, 5, 5-三甲基-1，3-二氧环戊烷-4-酮-2-基]-2' -溴-2' -脱氧-3' -0-乙酰基 腺苷（化合物II)，然后去保护基团，得到盐酸形式的3' -溴-3' -脱氧-腺苷盐酸盐（化 合物IV)，化合物IV脱溴后得到3'-脱氧腺苷（化合物I)即虫草素。合成反应过程如下：
[0022]
[0023] 实施例1
[0024] 1、5' -[2, 5, 5-三甲基-1，3-二氧环戊烷-4-酮-2-基]-3' -溴-3' -脱 氧-2' -0-乙酰基腺苷（化合物III)和5' -[2, 5, 5-三甲基-1，3-二氧环戊 烷-4-酮-2-基]-2' -溴-2' -脱氧-3' -0-乙酰基腺苷（化合物II)的制备
[0025] 将腺苷（267g，Imol)，乙酸乙酯（2500mL)加入到5L的三口瓶中，然后冰水浴降 温到 20°C 以下，滴加 2-乙酰氧基异丁酰（Mattock' s Bromide，580g，420mL，2. 8mol)，保 持反应液内温度小于25°C，约2小时滴加完毕。滴加完毕后室温反应16小时。然后将反 应液倒入水/KHCO3 (2L/500g)配置的溶液中，搅拌均匀后分出有机层，用IL饱和食盐水洗 涤3次，分出有机相干燥浓缩，得到白色固体560g，即5' -[2, 5, 5-三甲基-1，3-二氧环戊 烷-4-酮-2-基]-3' -溴-3' -脱氧-2' -O-乙酰基腺苷（化合物III)和5' -[2, 5, 5-三 甲基-1，3-二氧环戊烷-4-酮-2-基]-2'-溴-2'-脱氧-3'-0-乙酰基腺苷（化合物II) 的混合体，直接用于下一步反应。HPLC检测产品中化合物II/III = 1/10左右（以上含量 均为面积归一法得出的结果，检测波长λ = 259nm)。取少量的产品进行过柱分离出化合物 II和化合物III的混合物，然后用石油醚和乙酸乙酯结晶出纯的产品化合物II和III进行 核磁检测数据如下：
[0026] 化合物 III :lHNMR(400MHz，DMS0) : δ I. 46(s，3H)，I. 49(s，3H)，I. 72(s，3H)， 2· 10 (S，3H)，3, 84 ~3· 96 (m，2H)，4, 48 (q，1H)，4· 90 (q，1H)，5, 92 (t，1H)，6, 15 (d，1H)， 7. 37 (brs，2H)，8. 16 (s，1H)，8. 26 (s，1H) 〇
[0027] 化合物 II :lHNMR(400MHz，DMSO) : δ I. 44(s，3H)，I. 50(s，3H)，I. 73(s，3H)， 2. 09 (S，3H)，3, 92 ~4. 01 (m，2H)，4, 21 (q，1H)，5. 14 (q，1H)，5, 94 (t，1H)，6, 46 (d，1H)， 7. 37 (brs，2H)，8. 16 (s，1H)，8. 28 (s，1H) 〇
[0028] 2、3' -溴-3' -脱氧-腺苷盐酸盐（化合物IV)的制备
[0029] 将步骤1中得到的化合物II和III的混合物固体（560g)、乙酸乙酯（2L)水（IL) 加入到5L的三口瓶中，冰水浴降温到10°C以下，然后滴加浓盐酸（500mL)，保持反应温度小 于20°C，约用去2小时滴加完毕。滴完后体系澄清透明，室温搅拌反应16小时，体系中逐 渐有大量白色固体析出。过滤出固体，然后用乙酸乙酯（500mL)洗涤，干燥后，用无水乙醇 (200mL)洗绦，干燥，将固体在40°C真空干燥24小时，得到白色粉末200g，即3' -溴-3' -脱 氧-腺苷盐酸盐（化合物IV)。固体HPLC分析纯度为99%，[M+H] = 330. 27/332. 17。（取 少量过滤出固体后的液体即母液进行HPLC分析，发现含有化合物IV为55%，含有化合物 II水解后对应溴位置异构体约为42% (以上含量均为面积归一法得出的结果，检测波长λ =259nm)，对母液进行LC-MS分析，两个主要化合物的[Μ+Η]峰均为330. 27/332. 17。
[0030] 对产品进行核磁检测数据如下：
[0031] IHNMR (600MHz，D2O) : δ 3. 98 (dd，1H)，4. 06 (dd，1H)，4, 59 (dd，1H)，4, 63 (m，1H)， 5, 06 (t，1H)，6, 15 (d，1H)，8. 16 (s，1H)，