专利名称：吡咯杂环生物碱aldisin的全合成方法
技术领域：
本发明涉及生物碱化合物的合成，特别是涉及吡咯杂环生物碱aldisin的全合成方法。
背景技术：
目前，从多种海绵中分离得到多种吡咯杂环生物碱aldisin类化合物(徐效华，姚广民，孔垂华等，有机化学，2003，23，953～957；徐石海，曾陇梅，苏镜娱，分析测试学报，1998，17(3)，32～34；Francis J.Schmitz；Sarath P.Gunasekera；Vijai Lakshmi；et al，J.Nat.Prod.，1985，48(1)，47～53)。aldisin是一种从多种海绵中分离得到的吡咯杂环生物碱，其化学式为8，9-二氢-2H，3H吡咯并[4，5-C]氮杂-6，10-二酮，Francis J.Schmitz等人将其命名为aldisin。研究表明，吡咯杂环生物碱aldisin类化合物具有显著抗脂质过氧化作用(唐效礼；许实波；徐石海，中国药理学通报，1998，14(2)，148-150)，能有效地清除O自由基和OH自由基及DPPH(二苦味酰基)自由基，是上述自由基的清除剂。此外，它们还具有独特的强心作用——正性肌力作用，对正常动物的离体心脏也不增加心率，因而其在心血管系统药物中具有明显的优势，如能开发成药物，应当比目前常用的治疗心血管药物的适用范围更广泛，更有临床应用价值。
由于从海绵中提取吡咯生物碱aldisin类化合物工艺复杂，提取率低，费用昂贵，资源有限，大规模提取还存在采集、运输、环境污染等问题。因此，从天然物中提取吡咯杂环生物碱aldisin类化合物难以满足医学试验和临床使用的需求。因此，探索人工合成吡咯杂环生物碱aldisin类化合物很有实际意义。
对吡咯杂环生物碱aldisin的合成，目前通常采用的是Hirokazu Annoura和Toshio Tatsuoka于1995年报道的aldisin的合成方法(Hirokazu Annoura andToshio Tatsuoka，Tetrahedron Letter，1995，36(3)，413～416)。其方法是以甲苯作溶剂，在60℃条件下2-吡咯甲酸与二氯亚砜反应1小时，制得2-吡咯甲酰氯，然后以三乙胺为缚酸剂，2-吡咯甲酰氯与β-丙氨酸甲酯室温下反应3小时生成N-(2-吡咯甲酰基)-β-丙氨酸甲酯，后者经水解，在多聚磷酸作用下，在100℃反应1小时，获得吡咯杂环生物碱aldisin，总产率为28％。
现有的吡咯杂环生物碱aldisin的合成方法存在以下问题(1)以2-吡咯甲酸为原料经四步反应合成目标化合物，但2-吡咯甲酸价格昂贵；(2)2-吡咯甲酸经酰氯化生成的酰化剂2-吡咯甲酰氯难保存，并需要毒性较大的甲苯作溶剂；(3)多聚磷酸为粘稠体，反应物不易分散，溶解不均匀；(4)总产率较低，仅为28％。
发明内容
本发明的目的是提供一种吡咯杂环生物碱aldisin的全合成方法，采用这种新的合成工艺，所需原料简单便宜，反应条件温和，产品纯度高，产率高，易于产业化生产，能充分满足医学试验和临床使用的需求。
本发明所述的一种吡咯杂环生物碱aldisin的全合成方法，包括以下步骤A.2-三氯乙酰基吡咯的合成以吡咯为起始原料，经酰基化反应生成2-三氯乙酰基吡咯；B.N-(2-吡咯甲酰基)-β-丙氨酸甲酯的合成2-三氯乙酰基吡咯与β-丙氨酸甲酯进行氯仿反应，制得N-(2-吡咯甲酰基)-β-丙氨酸甲酯；C.N-(2-吡咯甲酰基)-β-丙氨酸的合成步骤B所得产物经水解得N-(2-吡咯甲酰基)-β-丙氨酸；D.Aldisin的合成步骤C所得产物在三氯氧磷作用下进行环化反应，生成吡咯杂环生物碱aldisin。
所述的步骤A中，将吡咯与无水乙醚混合均匀，搅拌下缓慢滴加三氯乙酰氯的无水乙醚溶液，20～25℃搅拌3～4小时进行反应；搅拌下缓慢滴加K2CO3的水溶液，停止反应，分出醚层；水层用乙醚萃取，合并有机相，用无水Na2SO4干燥过夜；过滤除去Na2SO4，蒸馏滤液回收乙醚，剩余物用正己烷重结晶，得灰色片状2-三氯乙酰基吡咯。
所述的步骤B中N-(2-吡咯甲酰基)-β-丙氨酸甲酯的合成方法是15～35℃条件下，以乙酸乙酯为溶剂，2-三氯乙酰基吡咯与β-丙氨酸甲酯进行氯仿反应，2-三氯乙酰基吡咯与β-丙氨酸甲酯的摩尔比为1.0∶1.0～1.3，氯仿反应时间为2～8小时，制得N-(2-吡咯甲酰基)-β-丙氨酸甲酯。
所述的步骤B中，终止反应后减压旋蒸回收乙酸乙酯，得黄棕色固体剩余物，用95％乙醇重结晶，得浅棕色片状N-(2-吡咯甲酰基)-β-丙氨酸甲酯。
所述的步骤C中N-(2-吡咯甲酰基)-β-丙氨酸的合成方法是20～25℃条件下，步骤B的产物N-(2-吡咯甲酰基)-β-丙氨酸甲酯加到10～15％NaOH水溶液和乙醇中，乙醇与NaOH水溶液的体积比为1.0∶2.0～3.0，搅拌反应1～4小时，水解制得N-(2-吡咯甲酰基)-β-丙氨酸。
所述的步骤C中，滴加10％盐酸至微酸性以终止水解反应，过滤除去不溶物，水溶液用乙酸乙酯萃取，无水Na2SO4干燥萃取液；减压旋蒸回收乙酸乙酯，固体剩余物用95％乙醇重结晶，得棕色棱形N-(2-吡咯甲酰基)-β-丙氨酸晶体。
所述的步骤D中Aldisin的合成方法是步骤C的产物N-(2-吡咯甲酰基)-β-丙氨酸加到三氯氧磷中，N-(2-吡咯甲酰基)-β-丙氨酸与三氯氧磷的摩尔比为1.0∶80.0～110.0，加热至回流状态进行环化反应，环化反应时间为20～60分钟，制得吡咯杂环生物碱aldisin。
所述的步骤D中，反应物冷却至40～50℃，搅拌下滴加10％NaOH水溶液至中性，用乙醚萃取，无水Na2SO4干燥萃取液，蒸馏回收乙醚，剩余物用DMF-乙醇重结晶，得浅黄色吡咯杂环生物碱aldisin晶体。
吡咯杂环生物碱aldisin为浅黄色晶体0.78g，产率47.6％，熔点268～270℃，与文献1(徐效华，姚广民，孔垂华等，有机化学，2003，23，953～957)及文献2(Francis J.Schmitz；Sarath P.Gunasekera；Vijai Lakshmi；et al，J.Nat.Prod.，1985，48(1)，47-53)一致。
本发明所得的吡咯杂环生物碱aldisin的表征如下1H NMR(DMSO，500MHz)12.08(brs，1H)，8.24(brs，1H)，6.97(t，J＝2.5，1H)，6.55(1H，t，3J＝2.5，)，3.37～3.34(m，2H)，2.71～2.69(m，2H)。
IR(KBr)ν3425，3213，3068，1664，1553，1478，1267 cm-1。FABMS m/z(％)165([M+1]+，36)。Anal.Calcd.for C8H8O2N2C 58.53，H 4.912，N 17.06；Found
C58.39，H 4.965，N 17.07。
与之对照，文献1(徐效华，姚广民，孔垂华等，有机化学，2003，23，953～957)的表征值为1H NMR(DMSO，500MHz)12.15(brs，1H)，8.3(t，J＝5.0，1H)，6.98(t，J＝2.5，1H)，6.55(1H，t，3J＝2.5，)，3.36～3.33(m，2H)，2.72～2.68(m，2H)。
IR(KBr)υ/cm-13450，3220，3080，1662，1650，1638，1478。
Ms 70eV，low resolution，m/z(％)165(M+，60％)。
与现有合成方法比较，本发明所述的全合成方法以吡咯代替2-吡咯甲酸为起始原料，经四步反应合成目标化合物，所需原料简单易得，反应条件温和，反应时间短，成本低，操作简便安全，产品纯度高，产率为36.6％(以起始原料吡咯计)。
本发明具有以下优点(1)以价格相对较廉的吡咯代替价格昂贵的2-吡咯甲酸为原料，原料简单易得，生产成本大为降低；(2)中间产物2-三氯乙酰基吡咯对水不敏感，在室温下为稳定化合物，易于存放；(3)中间产物2-三氯乙酰基吡咯是高活性酰基化试剂，能在温和条件下与含氨基化合物经氯仿反应生成酰胺，从而使本发明的反应条件较现有技术更为温和；(4)以无毒性的乙酸乙酯代替毒性大的甲苯为反应溶剂；(5)三氯氧磷为液体，反应物易分散，因而能均匀反应；(6)总产率较高，达36.6％，现有方法仅为28％。
图1为吡咯杂环生物碱aldisin的全合成方法的工艺流程图。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，I为N-(2-吡咯甲酰基)-β-丙氨酸甲酯，II为N-(2-吡咯甲酰基)-β-丙氨酸，III为Aldisin。图中显示了本发明所述的吡咯杂环生物碱aldisin的全合成方法的四个步骤。
实施例一(1)2-三氯乙酰基吡咯的合成4.5g(55mmol)新蒸吡咯，30mL无水乙醚，混合均匀，搅拌下缓慢滴10g(55mmol)三氯乙酰氯的20mL无水乙醚溶液，0.5小时内滴加完毕，室温下搅拌3小时。停止反应，搅拌下缓慢滴加4.5g K2CO3的30mL水溶液，分出醚层；水层用15mL乙醚萃取，合并有机相，用无水Na2SO4干燥过夜。过滤除去Na2SO4。滤液经蒸馏回收乙醚，剩余物用正己烷重结晶，得灰色片状2-三氯乙酰基吡咯9.82g，产率84％，熔点74～75℃。(产率指标及物理性质均与文献[Denis M.Bailey；Robert E.Johnson；and Noel F.Albertson，Org.Syn.，Vol.51，1971，100.]相符)(2)N-(2-吡咯甲酰基)-β-丙氨酸甲酯(I)的合成50mL圆底烧瓶中加入2.06gβ-丙氨酸甲酯、4.25g 2-三氯乙酰基吡咯和20mL乙酸乙酯，15℃下磁力搅拌反应8小时。减压旋蒸回收乙酸乙酯，得黄棕色固体剩余物，用95％乙醇重结晶，得浅棕色片状N-(2-吡咯甲酰基)-β-氨基丙酸甲酯晶体3.57g，产率91％，熔点134～135℃。
(3)N-(2-吡咯甲酰基)-β-丙氨酸(II)的合成N-(2-吡咯甲酰基)-β-氨基丙酸甲酯晶体2.94g，10％NaOH水溶液20mL，乙醇10mL，室温下搅拌4小时，滴加10％盐酸至微酸性，过滤除去不溶物，水溶液用乙酸乙酯萃取，无水Na2SO4干燥；减压旋蒸回收乙酸乙酯，固体剩余物用95％乙醇重结晶，得棕色棱形N-(2-吡咯甲酰基)-β-丙氨酸晶体2.58g，产率94.4％，熔点149～150℃。
(4)Aldisin(III)的合成50mL二口瓶，装上带CaCl2干燥管的回流冷凝管，加入7.3mL三氯氧磷，和1.82g N-(2-吡咯甲酰基)-β-丙氨酸晶体，加热回流30分钟；反应物冷却至40℃，加入到50g碎冰-水中，搅拌下滴加10％NaOH水溶液至中性，用乙醚萃取，无水Na2SO4干燥，蒸馏回收乙醚，剩余物用DMF-乙醇重结晶，得浅黄色Aldisin晶体0.78g，产率47.6％，熔点268～270℃。
实施例二(1)2-三氯乙酰基吡咯的合成与实施例一相同(2)N-(2-吡咯甲酰基)-β-丙氨酸甲酯(I)的合成50mL圆底烧瓶中加入2.27g β-丙氨酸甲酯、4.25g 2-三氯乙酰基吡咯和20mL乙酸乙酯，25℃下磁力搅拌反应4小时。减压旋蒸回收乙酸乙酯，得黄棕色固体剩余物，用95％乙醇重结晶，得N-(2-吡咯甲酰基)-β-氨基丙酸甲酯晶体3.72g，产率94.9％，熔点134～135℃。
(3)N-(2-吡咯甲酰基)-β-丙氨酸(II)的合成N-(2-吡咯甲酰基)-β-氨基丙酸甲酯晶体2.94g，15％NaOH水溶液20mL，乙醇10mL，室温下搅拌1小时，滴加10％盐酸至微酸性，过滤除去不溶物，水溶液用乙酸乙酯萃取，无水Na2SO4干燥；减压旋蒸回收乙酸乙酯，固体剩余物用95％乙醇重结晶，得N-(2-吡咯甲酰基)-β-丙氨酸晶体2.52g，产率92.1％。
(4)Aldisin(III)的合成50mL二口瓶，装上带CaCl2干燥管的回流冷凝管，加入7.3 mL三氯氧磷，和1.82g N-(2-吡咯甲酰基)-β-丙氨酸晶体，加热回流60分钟；反应物冷却至50℃，加入到50g碎冰-水中，搅拌下滴加10％NaOH水溶液至中性，用乙醚萃取，无水Na2SO4干燥，蒸馏回收乙醚，剩余物用DMF-乙醇重结晶，得Aldisin晶体0.74g，产率45.2％。
实施例三(1)2-三氯乙酰基吡咯的合成与实施例一相同(2)N-(2-吡咯甲酰基)-β-丙氨酸甲酯(I)的合成50mL圆底烧瓶中加入2.47g β-丙氨酸甲酯、4.25g 2-三氯乙酰基吡咯和20mL乙酸乙酯，35℃下磁力搅拌反应2小时。减压旋蒸回收乙酸乙酯，得黄棕色固体剩余物，用95％乙醇重结晶，得N-(2-吡咯甲酰基)-β-氨基丙酸甲酯晶体3.66g，产率93.2％，熔点134～135℃。
(3)N-(2-吡咯甲酰基)-β-丙氨酸(II)的合成
N-(2-吡咯甲酰基)-β-氨基丙酸甲酯晶体2.94g，10％NaOH水溶液20mL，乙醇7mL，室温下搅拌2小时，滴加10％盐酸至微酸性，过滤除去不溶物，水溶液用乙酸乙酯萃取，无水Na2SO4干燥；减压旋蒸回收乙酸乙酯，固体剩余物用95％乙醇重结晶，得N-(2-吡咯甲酰基)-β-丙氨酸晶体2.64g，产率96.3％。
(4)Aldisin(III)的合成50mL二口瓶，装上带CaCl2干燥管的回流冷凝管，加入7.3mL三氯氧磷，和1.82g N-(2-吡咯甲酰基)-β-丙氨酸晶体，加热回流20分钟；反应物冷却至45℃，加入到50g碎冰-水中，搅拌下滴加10％NaOH水溶液至中性，用乙醚萃取，无水Na2SO4干燥，蒸馏回收乙醚，剩余物用DMF-乙醇重结晶，得Aldisin晶体0.66g，产率40.3％。
实施例四(1)2-三氯乙酰基吡咯的合成与实施例一相同(2)N-(2-吡咯甲酰基)-β-丙氨酸甲酯(I)的合成50mL圆底烧瓶中加入2.68g β-丙氨酸甲酯、4.25g 2-三氯乙酰基吡咯和20mL乙酸乙酯，25℃下磁力搅拌反应1小时。减压旋蒸回收乙酸乙酯，得黄棕色固体剩余物，用95％乙醇重结晶，得N-(2-吡咯甲酰基)-β-氨基丙酸甲酯晶体3.62g，产率92.2％，熔点134～135℃。
(3)N-(2-吡咯甲酰基)-β-丙氨酸(II)的合成N-(2-吡咯甲酰基)-β-氨基丙酸甲酯晶体2.94g，15％NaOH水溶液20mL，乙醇10mL，室温下搅拌4小时，滴加10％盐酸至微酸性，过滤除去不溶物，水溶液用乙酸乙酯萃取，无水Na2SO4干燥；减压旋蒸回收乙酸乙酯，固体剩余物用95％乙醇重结晶，得N-(2-吡咯甲酰基)-β-丙氨酸晶体2.62g，产率95.6％。
(4)Aldisin(III)的合成50mL二口瓶，装上带CaCl2干燥管的回流冷凝管，加入10mL三氯氧磷，和1.82g N-(2-吡咯甲酰基)-β-丙氨酸晶体，加热回流20分钟；反应物冷却至45℃，加入到50g碎冰-水中，搅拌下滴加10％NaOH水溶液至中性，用乙醚萃取，无水Na2SO4干燥，蒸馏回收乙醚，剩余物用DMF-乙醇重结晶，得Aldisin晶体0.71g，产率43.3％。
权利要求
1.一种吡咯杂环生物碱aldisin的全合成方法，包括以下步骤A.2-三氯乙酰基吡咯的合成以吡咯为起始原料，经酰基化反应生成2-三氯乙酰基吡咯；B.N-(2-吡咯甲酰基)-β-丙氨酸甲酯的合成2-三氯乙酰基吡咯与β-丙氨酸甲酯进行氯仿反应，制得N-(2-吡咯甲酰基)-β-丙氨酸甲酯；C.N-(2-吡咯甲酰基)-β-丙氨酸的合成步骤B所得产物经水解得N-(2-吡咯甲酰基)-β-丙氨酸；D.Aldisin的合成步骤C所得产物在三氯氧磷作用下进行环化反应，生成吡咯杂环生物碱aldisin。
2.根据权利要求1所述的吡咯杂环生物碱aldisin的全合成方法，其特征在于，所述的步骤B中N-(2-吡咯甲酰基)-β-丙氨酸甲酯的合成方法是15～35℃条件下，以乙酸乙酯为溶剂，2-三氯乙酰基吡咯与β-丙氨酸甲酯进行氯仿反应，2-三氯乙酰基吡咯与β-丙氨酸甲酯的摩尔比为1.0∶1.0～1.3，氯仿反应时间为2～8小时，制得N-(2-吡咯甲酰基)-β-丙氨酸甲酯。
3.根据权利要求1所述的吡咯杂环生物碱aldisin的全合成方法，其特征在于，所述的步骤C中N-(2-吡咯甲酰基)-β-丙氨酸的合成方法是20～25℃条件下，步骤B的产物N-(2-吡咯甲酰基)-β-丙氨酸甲酯加到10～15％NaOH水溶液和乙醇中，乙醇与NaOH水溶液的体积比为1.0∶2.0～3.0，搅拌反应1～4小时，水解制得N-(2-吡咯甲酰基)-β-丙氨酸。
4.根据权利要求1所述的吡咯杂环生物碱aldisin的全合成方法，其特征在于，所述的步骤D中Aldisin的合成方法是步骤C的产物N-(2-吡咯甲酰基)-β-丙氨酸加到三氯氧磷中，N-(2-吡咯甲酰基)-β-丙氨酸与三氯氧磷的摩尔比为1.0∶80.0～110.0，加热至回流状态进行环化反应，环化反应时间为20～60分钟，制得吡咯杂环生物碱aldisin。
5.根据权利要求1所述的吡咯杂环生物碱aldisin的全合成方法，其特征在于所述的步骤A中，将吡咯与无水乙醚混合均匀，搅拌下缓慢滴加三氯乙酰氯的无水乙醚溶液，20～25℃搅拌3～4小时进行反应；搅拌下缓慢滴加K2CO3的水溶液，停止反应，分出醚层；水层用乙醚萃取，合并有机相，用无水Na2SO4干燥过夜；过滤除去Na2SO4，蒸馏滤液回收乙醚，剩余物用正己烷重结晶，得灰色片状2-三氯乙酰基吡咯。
6.根据权利要求2所述的吡咯杂环生物碱aldisin的全合成方法，其特征在于所述的步骤B中，终止反应后减压旋蒸回收乙酸乙酯，得黄棕色固体剩余物，用95％乙醇重结晶，得浅棕色片状N-(2-吡咯甲酰基)-β-丙氨酸甲酯。
7.根据权利要求3所述的吡咯杂环生物碱aldisin的全合成方法，其特征在于所述的步骤C中，滴加10％盐酸至微酸性以终止水解反应，过滤除去不溶物，水溶液用乙酸乙酯萃取，无水Na2SO4干燥萃取液；减压旋蒸回收乙酸乙酯，固体剩余物用95％乙醇重结晶，得棕色棱形N-(2-吡咯甲酰基)-β-丙氨酸晶体。
8.根据权利要求4所述的吡咯杂环生物碱aldisin的全合成方法，其特征在于所述的步骤D中，反应物冷却至40～50℃，搅拌下滴加10％NaOH水溶液至中性，用乙醚萃取，无水Na2SO4干燥萃取液，蒸馏回收乙醚，剩余物用DMF-乙醇重结晶，得浅黄色吡咯杂环生物碱aldisin晶体。
全文摘要
本发明涉及生物碱化合物的合成，公开了一种吡咯杂环生物碱aldisin的全合成方法。本发明以吡咯为起始原料，经酰基化反应生成2－三氯乙酰基吡咯，2－三氯乙酰基吡咯与β－丙氨酸甲酯反应制得N－(2－吡咯甲酰基)－β－丙氨酸甲酯，产物经水解得N－(2－吡咯甲酰基)－β－丙氨酸，后者在三氯氧磷作用下生成吡咯杂环生物碱aldisin。采用本发明所述的新合成工艺，所需原料简单便宜，反应条件温和，产品纯度高，产率高，易于产业化生产，能充分满足医学试验和临床使用的需求。
文档编号C07D487/00GK1554657SQ20031011758
公开日2004年12月15日 申请日期2003年12月29日 优先权日2003年12月29日
发明者曾向潮, 徐石海 申请人:暨南大学