专利名称：葛根素衍生物及其制备工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及葛根素衍生物及其制备工艺，特别是葛根素7，4’-羟基上的氢分别被烷基、酰基等亲脂基团和金属离子等亲水基团所取代的衍生物的制备工艺。
背景技术：
中药葛根为多年生豆科植物野葛Pueraria lobata(Willd.)Ohwi或甘葛藤(又称“粉葛”)Pueraria thomsonii Benth.的干燥根，为中医临床常用药，始载于《神农本草经》，列为中品，具有辛凉、解肌退热、生津透疹、升阳止泻等功效，主要用于治疗外感发热、头痛、项强、口渴、消渴、麻疹不适、热痢、泄泻、高血压和颈项强痛等症，是不可多得的药食两用植物原料。顾志平等调查发现我国是世界葛属植物资源的分布中心，资源较丰富，约有10个种和2个亚种，主产河南、湖南、浙江、江西、四川、陕西和重庆等地，尤其是野葛具有分布广、资源多、总黄酮含量高等特点(顾志平等中药葛根资源的调查，中药材，1993，16[8]13-14；顾志平等中药葛根及其同属植物的资源利用和评价，药学学报，1996，31[5]387-393)。葛根不仅具有资源丰富、价格低廉、毒性低、无副作用等优点，而且含有较丰富的药用活性成分如葛根素、大豆苷元和大豆苷等异黄酮类化合物，值得深度开发利用(林启寿编著《中草药成分化学》，北京科学出版社，1977年5月第1版，P284-344)。
葛根素(Puerarin)是从葛根中提取的主要异黄酮类化合物之一(刘成梅、游海主编《天然产物有效成分的分离与应用》，北京化学工业出版社，2003年1月第1版，P176-241)，也是葛根的特有成分，化学名为7，4’一二羟基-8-β-D-葡萄糖异黄酮，分子式为C21H20O9，分子量416.38，CAS号为82373-94-2，具有独特的化学结构、生物活性和药理作用。大量临床研究表明葛根素具有药源丰富、价格低廉、药理活性强、几乎无毒或毒副作用少等优点，具有降低血管阻力、改善心脑血液循环、减慢心率、降低心肌耗氧量、降血糖、抗氧化和抗肿瘤等独特的药理作用，在防治冠心病、心肌梗塞、心律失常、高血压病、动脉粥样硬化及脑血管病等方面显示了良好的应用前景。但是，由于葛根素等异黄酮类物质化学结构的特点，特别是B环受吡喃环羰基的立体阻碍影响，在空间上只能形成大的共轭体系而成为近似的平面结构，晶格排列紧密，刚性较强，且7，4’-位上的二酚羟基可形成分子氢键，使其分子间作用力增大，导致其脂溶性和/或水溶性均较差，在水中的溶解度仅为1.11×10-2mol/L，属于微溶性产品，因而口服不易吸收，导致其生物利用度较低，影响了该产品药效的充分发挥，从而制约了其在临床上的广泛应用(杨若林、李娜和Bo Xuan等葛根素衍生物的制备及其活性，中国药科大学学报，1999，30(2)81-85)。所以，目前临床多以注射给药为主，不仅给药不便，而且剂型单一，这些都不利于充分发挥其潜在的药用价值。
因此，针对葛根素的脂溶性、水溶性和空间结构特征，采用化学结构修饰法对葛根素进行结构改造以期改善其溶解度和提高药效及生物利用度方面的研究已引起了人们的重视。据报导，杨若林等分别用醚化及酰化方法对葛根素酚羟基和糖C6”醇羟基进行了修饰，得到了10个衍生物，并用彩色微球法研究了葛根素衍生物G1、G2、G7、G9和G10对兔眼内各组织(脉络膜、视网膜、睫状体、虹膜)血流量的影响，以葛根素为阳性对照，结果表明G9和G10均可增加眼内各组织的血流量(杨若林、李娜和Bo Xuan等1999，81-85)，其它化合物的作用则未见相关报导。在此文献中，制备7，4’-二-氧-甲基葛根素采用的甲基化试剂重氮甲烷具有强烈的致癌毒性，限制了其在工业化生产中的进一步应用；而制备六-氧-乙酰基葛根素的乙酸酐严重过量，反应时间又相对比较长，因此不适于工业化生产。
同时，侯殿杰等对上述杨若林等制备7，4’-二-氧-(β-羟乙基)葛根素的合成工艺进行了改进(侯殿杰、王建武、孙建龙7，4’-二-氧-(β-羟乙基)葛根素的制备工艺，中国药物化学杂志，2002，12(2)103-104)，其结果表明在环氧乙烷法反应中，则只需采用催化量的碱，不仅避免了葡萄糖基团上的羟基发生羟乙基化反应，而且反应温度控制在60-70℃时也可避免环氧乙烷的自聚，具有反应产物单一、收率高(90％)、操作比较简便、实用的特点，从而克服了卤代乙醇法反应体系中反应不完全、目标产物分设困难和收率低等缺点。
中国专利02135352公开了一种以从葛根中提取的葛根素和环氧乙烷经羟乙基化方法制备具有生理活性的葛根素衍生物7，4’-二羟乙基葛根素的发明，实验结果证明该化合物可作为治疗脑血管病的新药(左春旭、张岫美、仲英等羟乙葛根素在制备治疗脑血管病新药中的应用，2002年08月09日)。
中国专利02159418报导了含水溶性基团的葛根素化合物及可作为药用的盐的制备方法，其中R1、R2为分别为氢、(C1-C12)直链或支链烷基或芳基胺基(C1-C6)烷基如二甲氨基甲基、2-甲基丁酰基等，但不同时为氢；R3为氢、(C1-C12)直链或支链碳酰基；D-葡萄糖基的1位与异黄酮8位以β构型相连结；可作为药用的盐包括盐酸、富马酸和氨基酸等(王林、王升启、李鲁等含水溶性基团的葛根素化合物及其制法和用途，2002年12月31日)。研究表明该组合物可用于治疗或预防心脑血管疾病，特别是治疗各类心脑缺血缺氧症等。
发明内容
本发明的目的，就在于通过烷基化、酰化和成盐等基本有机合成反应类型和定向合成技术对葛根素主要活性位点如7、4’-位进行结构修饰，制备系列具有一定脂溶性和/或水溶性的葛根素衍生物，从中筛选具有优良脂水分配系数和抗缺氧活性的新型化合物(NCEs)，作为进一步开发既保持传统中药特色，同时又具有一定药用前景和商业价值、特别是从中筛选适用于防治心脑血管系统疾病的创新药物。
为实现上述目标，本发明制定了如下的技术方案。
本发明是指以葛根素[如式(II)]为起始原料，制备具有如式(I)所示结构特征的葛根素衍生物
式(I)式(II)式(I)中，R1、R2分别为氢、C1-4烷基、C2-10直链或支链或芳酰基和金属离子，但R1、R2不同时为氢，D-葡萄糖基的1位与异黄酮8位以β构型相连结，以及具有抗缺氧功能、可药用的葛根素衍生物。
当R1、R2分别为氢、正丁基时，其中R1、R2不同时为氢，以卤代正丁烷为烷基化试剂，与葛根素进行烷基化反应而制得7，4’-二-氧-正丁基葛根素。其制备工艺路线如下 该工艺控制的温度在-30℃-30℃，所采用的溶剂为C1-C6的酮类和醇类化合物如丙酮、正丁酮、甲醇、乙醇、异丙醇和正丁醇的一种或几种组成，烷基化试剂为氯代正丁烷、溴代正丁烷。
当R1、R2分别为氢、乙酰基时，其中R1、R2不同时为氢，直接选择醋酐为乙酰化试剂和溶剂，将葛根素溶解于适量醋酐中，在室温下放置暗处8-16h。反应毕，减压回收溶剂，加水重结晶，过滤，水冼至中性，干燥即得目标产物7，4’-二-氧-乙酰基葛根素。其制备工艺路线如下
当R1为氢、R2为乳酰基时，其制备4’-氧-乳酰基葛根素的工艺包括酰卤和缩合成酯两步反应。工艺路线如下 首先以乳酸与卤化亚砜、三卤氧磷或五卤化磷反应制备酰卤化合物，所用的催化剂为无机碱或有机直链脂肪胺类和脂环胺类化合物，反应温度为65±2℃，反应时间约1小时。其次，采用水和C1-C6的卤代烷、酮类、醇类化合物如一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷(氯仿)、四氯化碳、丙酮、正丁酮、甲醚、乙醚、甲乙醚、正丁醚、甲醇、乙醇、异丙醇和正丁醇等的一种或其几种组成为反应溶剂，在中性和/或碱性条件下使葛根素与制得的酰卤化合物于-20℃-20℃反应1-2小时，即得目标产物4’-氧-乳酰基葛根素。
当R1为氢、R2为O-邻乙酰氧基苯甲酰基时，制备4’-氧-邻乙酰氧基苯甲酰基葛根素的工艺包括酰卤和缩合成酯两步反应。其工艺路线如下 反应中所使用的溶剂为水和C1-C6的卤代烷、酮类、醇类化合物如一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷(氯仿)、四氯化碳、丙酮、正丁酮、甲醚、乙醚、甲乙醚、正丁醚、甲醇、乙醇、异丙醇和正丁醇等的一种或其几种组成，酰化试剂为采用邻乙酰氧基苯甲酸(邻乙酰水杨酸，阿斯匹林)与卤化亚砜、三卤氧磷或五卤化磷反应制得的酰卤化合物，在中性和/或碱性条件下与葛根素于-20℃-20℃反应1-2小时，即得目标产物4’-氧-邻乙酰氧基苯甲酰基葛根素。
当R1、R2分别为氢和金属离子时，其中R1、R2不同时为氢，用等当量的金属氢氧化物及其盐类(如氢氧化钠、氢氧化钾)与葛根素定量反应制得相应的葛根素金属盐，该反应的温度控制在-30℃-50℃，溶剂由C1-C6的酮类、醚类和醇类化合物如丙酮、正丁酮、甲醚、乙醚、甲乙醚、异丙醚、正丁醚、甲醇、乙醇、异丙醇和正丁醇等的一种或几种组成，金属离子M包括钠离子、钾离子、钙离子、镁离子和锌离子等。其工艺路线如下 溶解度实验表明与葛根素溶解度相比，4’-氧-乳酰基葛根素水溶性和脂溶性均有所增大，在水中提高1.2倍，乙醇中提高2.2倍；7，4’-二-氧-葛根素钾的水溶性得到较大提高，增大56.7倍；但脂溶性有所下降，在甲醇、乙醇中分别降低90.7％和80.5％。安全性实验表明上述化合物均无明显毒副作用，其小鼠最大耐受量＞5g/kg。
体外溶出度实验结果显示与葛根素相比，4’-氧-乳酰基葛根素溶出率最大。
常压抗缺氧实验显示上述葛根素衍生物具有较好的抗缺氧活性，其中7，4’-二-氧-葛根素钾的抗缺氧时间延长65.8％，从而提示其具有潜在的药用开发价值和一定的商用前景。
以下结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实际应用并不仅仅局限于此。
具体实施例方式
实例1.7，4’-二-氧-丁基葛根素的制备将3.0g(7.2×10-3mol)葛根素溶于100mL正丁醇/甲醇中，加入3.8mL(3.64×10-2mol)氯丁烷，在冰浴至室温下反应4-5h。停止反应后，用油浴减压回收溶剂。所得产物用硅胶柱分离(CHCL3-CH3OH 10∶1)，加入适量活性炭精制，过滤，干燥，即得白色结晶性粉末2.81g，收率73.8％。熔点228-232℃。
实例2.7，4’-二-氧-乙酰基葛根素的合成称取1.63g葛根素(3.9mmol)于50mL锥形瓶中，加入5mL吡啶，搅拌溶解完毕后，再加入2mL(1.46×10-2mol)醋酐，混合均匀后，于室温下放置在暗处8-16h。反应毕，减压回收溶剂后，于搅拌下将上述反应液倾入100mL水中，继续搅拌0.5-1.0h，静置0.5-1.0h，过滤，水冼固体至中性，抽干。用甲醇重结晶，过滤，水冼，将所得湿品置于60℃烘箱干燥至恒重，得白色结晶性粉末1.93g，收率98.7％。熔点130-132℃。
实例3.4’-氧-乳酰基葛根素的制备步骤1.乳酸酰氯的制备在装有搅拌、回流冷凝器(上端附有氯化钙干燥管，排气导管通入水槽)、温度计的三口烧瓶中，依次加入2.56mL乳酸(0.03mol)、二氯亚砜2.39mL(0.03mol)和吡啶2滴。开动搅拌，混合均匀，用油浴缓缓加热约1分钟升高1-2℃，并维持65±2℃搅拌至无气体逸出(约1小时)，自然冷却，得乳酸酰氯酰氯(无色液体)。加入无水丙酮配成25mL溶液，混均封闭备用。
步骤2.4’-氧-乳酰基葛根素的制备将葛根素2.08g(5mmol)和氢氧化钠277mg加到80mL水中，加热溶解。溶毕，冰水浴降温，当温度低于2℃时，开始滴加5mL含乳酸酰氯的丙酮溶液，控制料液温度不超过5℃，反应2h。停止反应，静置，析出固体。过滤，水洗，抽滤，干燥，即得产物类白色结晶性粉末0.85g，收率34.8％。熔点194-197℃。
实例4.4’-氧-邻乙酰氧基苯甲酰基葛根素的制备步骤1.阿司匹林酰氯的制备在装有搅拌、回流冷凝器(上端附有氯化钙干燥管，排气导管通入水槽)、温度计的三口烧瓶中，依次加入阿司匹林(乙酰水杨酸，邻乙酰氧基苯甲酸)5.4g(0.03mol)、二氯亚砜2.39mL(0.03mol)和吡啶2滴或2滴DMF(二甲基甲酰胺)，开动搅拌，油浴缓缓加热约1分钟升高1-2℃，并维持65±2℃搅拌致无气体逸出，(约1小时)，自然冷却，得邻乙酰氧基苯甲酰氯无色晶体。加入30mL无水丙酮配成溶液，混均封闭备用。
步骤2.4’-氧-邻乙酰氧基苯甲酰基葛根素的制备将葛根素3.0g(7.2mmol)和氢氧化钠277mg加到60mL水中，加热使溶。溶毕，冰水浴降温，当温度低于0℃时，开始滴加6mL含邻乙酰水杨酰氯的丙酮溶液，控制料液温度不超过5℃反应1h。停止反应，静置，析出固体。过滤，水洗，丙酮淋洗，抽干后再水洗，抽滤，干燥，即得产物乳白色固体或白色结晶性粉末1.79g，收率42.9％。熔点120-122℃。
实例5.葛根素钠的制备将1.0g(3.64×10-2mol)葛根素溶解于25mL乙醇溶液中，滴加1.0-5.0％氢氧化钠乙醇溶液至等当量。加毕，过滤，用适量乙醇洗涤结晶3次，干燥得白色结晶性粉末1.02g，收率92.5％。熔点268-272℃。
实例6.葛根素钾的制备将1.0g(2.40×10-2mol)葛根素溶解于25mL乙醇中，搅拌下滴加1.0-5.0％氢氧化钾乙醇溶液至等当量。加毕，过滤，用适量乙醇洗涤结晶3次，干燥得白色结晶性粉末0.97g，收率82.0％。熔点271-275℃。
权利要求
1.一种葛根素衍生物，其特征如结构式(I)所示 式(I)式(I)中，R1、R2分别为氢、C1-4烷基、C2-10直链或支链或芳酰基和金属离子，其中R1、R2不同时为氢，D-葡萄糖基的1位与异黄酮8位以β构型相连结，以及具有抗缺氧功能、可药用的葛根素衍生物。
2.如权利要求1所述的葛根素衍生物，其特征是R1、R2分别为氢、正丁基，但R1、R2不同时为氢。
3.权利要求2所述的葛根素衍生物的制备方法，其特征是是采用葛根素在适当溶剂中，与丁基化试剂反应制备目标化合物，控制的温度在-30℃-30℃，所采用的溶剂为C1-C6的酮类和醇类化合物如丙酮、正丁酮、甲醇、乙醇、异丙醇和正丁醇的一种或几种组成，丁基化试剂为硫酸二丁酯、碳酸二丁酯、卤代丁烷作为丁基化试剂。
4.如权利要求1所述的葛根素衍生物，其特征是是R1、R2分别为氢、乙酰基，但R1、R2不同时为氢。
5.权利要求4所述的葛根素衍生物的制备方法，其特征是采用葛根素在适当溶剂中，与乙酰化试剂反应制备目标化合物，控制温度为常温，反应时间为8-16h，所用溶剂为吡啶。
6.如权利要求1所述的葛根素衍生物，其特征是R1为氢，R2为乳酰基。
7.权利要求6所述的葛根素衍生物的制备方法，其特征是首先采用合适的催化剂，以乳酸为原料与卤化亚砜、三卤氧磷或五卤化磷反应制备酰卤化合物，其次将葛根素在适当溶剂中溶解，与所得到的酰卤化合物进行酰化反应制备目标化合物；制备酰卤化合物所用的催化剂为无机碱或有机直链脂肪胺类和脂环胺类化合物，反应温度为65±2℃，反应时间约1小时；酰化反应采用水和C1-C6的卤代烷、酮类、醇类化合物如一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷(氯仿)、四氯化碳、丙酮、正丁酮、甲醚、乙醚、甲乙醚、正丁醚、甲醇、乙醇、异丙醇和正丁醇等的一种或其几种组成为反应溶剂，酸碱度控制为中性和/或碱性，反应温度为-20℃-20℃，反应时间为1-2小时。
8.如权利要求1所述的葛根素衍生物，其特征是R1为氢，R2为邻乙酰氧基苯甲酰基。
9.权利要求8所述的葛根素衍生物的制备方法，其特征是首先采用合适的催化剂，以邻乙酰氧基苯甲酸(邻乙酰水杨酸，阿斯匹林)为原料与卤化亚砜、三卤氧磷或五卤化磷反应制备酰卤化合物，其次将葛根素在适当溶剂中溶解，与所得到的酰卤化合物进行酰化反应制备目标化合物；制备酰卤化合物所用的催化剂为无机碱或有机直链脂肪胺类和脂环胺类化合物，反应温度为65±2℃，反应时间约1小时；酰化反应采用水和C1-C6的卤代烷、酮类、醇类化合物如一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷(氯仿)、四氯化碳、丙酮、正丁酮、甲醚、乙醚、甲乙醚、正丁醚、甲醇、乙醇、异丙醇和正丁醇等的一种或其几种组成为反应溶剂，酸碱度控制为中性和/或碱性，反应温度为-20℃-20℃，反应时间为1-2小时。
10.如权利要求1所述的葛根素衍生物，其特征是R1、R2分别为氢、金属离子，但R1、R2不同时为氢。
11.权利要求10所述的葛根素衍生物的制备方法，其特征是采用葛根素在适当溶剂中，与等当量的金属氢氧化物及其盐类(如氢氧化钠、氢氧化钾)进行成盐反应制备目标化合物；温度控制在-30℃-50℃，溶剂由C1-C6的酮类、醚类和醇类化合物如丙酮、正丁酮、甲醚、乙醚、甲乙醚、异丙醚、正丁醚、甲醇、乙醇、异丙醇和正丁醇等的一种或几种组成，金属离子包括钠离子、钾离子、钙离子、镁离子和锌离子等。
全文摘要
一种葛根素衍生物，其结构特征如右式，式中，R
文档编号C07H1/00GK1800196SQ20061005401
公开日2006年7月12日 申请日期2006年1月10日 优先权日2006年1月10日
发明者霍丹群, 石开云, 侯长军, 舒茂 申请人:重庆大学