本发明涉及有机合成、药物化学和食品科学领域，目的是提供一种高效、可大量制备单葡萄糖醛酸甘草次酸的化学合成方法。
背景技术
甘草是一味应用极为广泛的中药材。甘草酸(glycyrrhizin，gl)作为甘草中的主要生物活性物质，具有抗肿瘤、抗炎、抗病毒、抗过敏、降血脂等多方面的作用。同时，它还是一种甜味剂，其甜度约为蔗糖的170倍。单葡萄糖醛酸甘草次酸(glycyrrtinicacid3-o-mono-β-d-glucuronide,gamg)是甘草酸经水解失去外端葡萄糖醛酸所得的产物。两者具有相似的生物活性，gamg在抗炎和抗过敏活性上等同或优于gl，具有溶解性好、毒性低等特点。此外，gamg是一种新型的甜味剂，其甜度是gl的5倍，是蔗糖的1000多倍。因此，gamg在医药及食品工业上具有广阔的应用前景。
目前，制备gamg的方法主要采用部分水解gl的糖苷键得到，但由于水解程度不易控制而会产生大量的苷元物质甘草次酸(glycyrrhetinicacid，ga)。amin等人报导了经由β-葡萄糖醛酸苷酶水解gl得到gamg的方法(h.a.s.amin,h.a.el-menoufy,a.a.el-mehalawy,etal.j.mol.catal.b-enzym2011,69,54)，通过对培养物生产条件以及反应条件进行优化，以指导水解生成gamg为主并尽量使ga的生成最小化，在最佳条件下，gamg产量(51.5％)比ga产量(26.8％)高约2倍。江苏汉邦科技有限公司的中国专利(cn201210426829.9)报道了gl经盐酸水解得到gamg粗品，再通过半制备型高效液相色谱仪进一步纯化后得到高纯度gamg的制备方法，但未提及gamg的收率。上述方法尽管切实可行，但是在制备gamg过程中，提取操作复杂，同时水解生成ga不可避免，不仅分离纯化困难，而且难以大量制备。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种化学合成单葡萄糖醛酸甘草次酸的简便方法。
本发明提供的gamg的化学合成方法，是以价廉易得的ga为起始原料，通过5步反应，以较高收率实现高纯度gamg的制备。本发明同时也为其他葡萄糖醛酸类皂苷的合成提供了可行的方法。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
以葡萄糖醛酸内酯为起始原料，经过开内酯环，苯甲酰化，糖的端基溴代，端基水解，端基三氯乙酰亚胺酯化反应，得到全苯甲酰化的葡萄糖醛酸甲酯三氯乙酰亚胺酯(i)。以甘草次酸(ga，cas471-53-4)为起始原料，保护其c30位羧基得到卞酯化合物(ii)，与(i)反应得到3-o-糖苷化合物(iii)，脱去甲基和三个苯甲酰基得到化合物(iv)，最后脱去苄基得到目标产物gamg。
具体步骤是：
(1)全苯甲酰化的葡萄糖醛酸甲酯三氯乙酰亚胺酯(i)的制备：
葡萄糖醛酸内酯的甲醇溶液在碱的作用下水解开环，在-10～0℃下与苯甲酰氯反应，所得产物在氢溴酸-醋酸中发生端基碳上的溴代，进而水解，最后与三氯乙腈在dbu的作用下生成结构式为(i)的糖基给体化合物。
其中，所述的碱为甲醇钠或氢氧化钠或氢氧化钾的一种。
优选碱为甲醇钠。
(2)甘草次酸苄酯(ii)的制备：在含有相转移催化剂的混合溶剂体系中，一定碱性条件下，控制温度不高于50℃，甘草次酸与溴苄反应生成苄酯，得到结构式为(ii)的化合物。
其中，所述的相转移催化剂为四丁基溴化铵或四丁基氯化铵的一种。
优选相转移催化剂为四丁基溴化铵。
其中，所述的混合溶剂体系有二氯甲烷-水、氯仿-水、四氢呋喃-水、丙酮-水，所述体积比为15：1～5：1。
优选混合溶剂体系为二氯甲烷-水，优选体积比为15：1。
其中，所述的碱为碳酸钾或碳酸钠的一种。
优选碱为碳酸钾。
(3)皂苷化合物(iii)的制备：化合物(ii)与糖基给体(i)，在-78～0℃下，经路易斯酸催化，发生成苷反应，得到结构为(iii)的化合物。
其中，所述的路易斯酸为三氟甲磺酸三甲基硅酯或三氟化硼的一种。
优选路易斯酸为三氟甲磺酸三甲基硅酯。
(4)皂苷化合物(iv)的制备：化合物(iii)在碱性条件下脱去甲基和三个苯甲酰基后，得到结构为(iv)的化合物。
其中，所述的碱为甲醇钠或氢氧化钠或氢氧化钾的一种或两种。
优选碱为氢氧化钾和甲醇钠。
(5)gamg的制备：化合物(iv)溶于有机溶剂中，在25～80℃下，与氢气在钯碳催化下反应，脱去苄基得到目标化合物gamg。
其中，所述有机溶剂选自二氯甲烷、氯仿、乙酸乙酯、甲醇和乙醇中的一种或一种以上的混合溶剂。
优选有机溶剂为乙酸乙酯。
本发明的技术效果是：建立了一种单葡萄糖醛酸甘草次酸的简便制备方法，收率达到40.3％～55.5％(以ga计算)。
具体实施方式
通过以下具体实施方式的描述，对本发明的上述内容作进一步的详细说明。对于本领域的技术人员而言，不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的方法描述；凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1全苯甲酰化葡萄糖醛酸甲酯三氯乙酰亚胺酯(i)的合成
室温下避光，将葡萄糖醛酸内酯10.0g溶于70ml甲醇中，加入1m的甲醇钠/甲醇溶液2.4ml，搅拌反应5小时，加入适量冰醋酸，调至中性，减压浓缩得棕色粘稠液体，溶于70ml吡啶中，冰浴条件下滴加50ml苯甲酰氯，反应5h，待溶液澄清后，加入200ml水搅拌20min，用二氯甲烷萃取3次，有机层水洗3次，稀盐酸调ph至5-6，饱和碳酸氢钠洗至中性，饱和氯化钠洗1次，无水硫酸钠干燥。过滤，减压蒸除部分溶剂，冰浴下滴加80mlhbr/acoh溶液，反应5h，加入200ml水，搅拌20min，用二氯甲烷萃取3次，有机层水洗3次，饱和碳酸氢钠洗至中性，饱和氯化钠洗1次，无水硫酸钠干燥。过滤，减压蒸除溶剂，残余物溶于丙酮-水中(10ml/2ml)，室温搅拌24h。减压蒸除丙酮，加入二氯甲烷萃取3次，合并有机层饱和氯化钠洗1次，无水硫酸钠干燥。减压蒸除二氯甲烷，残余物溶于干燥的20ml二氯甲烷中，加入三氯乙腈(0.95ml)和dbu(0.04ml)，冰浴搅拌3h。反应液浓缩，以石油醚：乙酸乙酯(5:1)柱层析，分离得到结构式为(i)的化合物，产率为84.0％。1hnmr(600mhz,cdcl3)δ8.68(s,1h),7.97(d,j＝7.2hz,2h),7.95(d,j＝7.2hz,2h),7.89(d,j＝7.2hz,2h),7.56–7.50(m,2h),7.46(t,j＝7.4hz,1h),7.40(t,j＝7.8hz,2h),7.36(t,j＝7.8hz,2h),7.32(t,j＝7.8hz,2h),6.91(d,j＝3.6hz,1h),6.29(t,j＝9.9hz,1h),5.76(t,j＝9.9hz,1h),5.64(dd,j＝10.1,3.6hz,1h),4.77(d,j＝10.1hz,1h),3.69(s,3h).13cnmr(150mhz,cdcl3)δ167.36,165.64,165.42,160.41,133.76,133.75,133.58,130.05,129.91,128.86,128.71,128.64,128.61,128.57,128.56,92.99,71.08,70.34,69.76,69.41,53.22.hrms(esi):calcd.for[m+h]+c30h25cl3no10:664.0539,found664.0567.
实施例2全苯甲酰化葡萄糖醛酸甲酯三氯乙酰亚胺酯(i)的合成
室温下避光，将葡萄糖醛酸内酯10.0g溶于70ml甲醇中，加入0.5m的氢氧化钠/甲醇溶液4.8ml，搅拌反应3小时，加入适量稀盐酸，调至中性，减压浓缩得棕色粘稠液体，溶于70ml吡啶中，冰浴条件下滴加50ml苯甲酰氯，反应5h，待溶液澄清后，加入200ml水搅拌20min，用二氯甲烷萃取3次，有机层水洗3次，稀盐酸调ph至5-6，饱和碳酸氢钠洗至中性，饱和氯化钠洗1次，无水硫酸钠干燥。过滤，减压蒸除部分溶剂，冰浴下滴加80mlhbr/acoh溶液，反应5h，加入200ml水，搅拌20min，用二氯甲烷萃取3次，有机层水洗3次，饱和碳酸氢钠洗至中性，饱和氯化钠洗1次，无水硫酸钠干燥。过滤，减压蒸除溶剂，残余物溶于丙酮-水中(10ml/2ml)，室温搅拌24h。减压蒸除丙酮，加入二氯甲烷萃取3次，合并有机层饱和氯化钠洗1次，无水硫酸钠干燥。减压蒸除二氯甲烷，残余物溶于干燥的30ml四氢呋喃中，加入三氯乙腈(0.95ml)和dbu(0.04ml)，冰浴搅拌3h。反应液浓缩，以石油醚：乙酸乙酯(5:1)柱层析，分离得到结构式为(i)的化合物，产率为89.2％。质谱和核磁数据同实施例2。
实施例3甘草次酸苄酯(ii)的合成
将甘草次酸(10.0g，21.3mmol)、溴苄(5.0ml，42.5mmol)，碳酸钾(8.8g，63.8mmol)、水(10ml)和四丁基溴化铵(1.37g，4.3mmol)依次加入150ml二氯甲烷中，50℃加热回流6h，反应完毕冷却以后，稀盐酸洗至中性，浓缩。粗品用乙酸乙酯进行重结晶，得白色针状物甘草次酸苄酯(ii)，产率90.2％。
实施例4甘草次酸苄酯3-o-全苯甲酰基葡萄糖醛酸甲酯苷(iii)的合成
将甘草次酸苄酯(ii)(3.0g，5.4mmol)和全苯甲酰化葡萄糖醛酸甲酯亚胺酯(i)(4.3g，6.4mmol)溶于50ml二氯甲烷中，冰浴搅拌10min，滴加三氟甲磺酸三甲基硅酯(0.1ml，0.5mmol)，冰浴搅拌0.5h后，用0.2ml三乙胺淬灭反应，过滤。将滤液浓缩，石油醚-乙酸乙酯(8:1)柱层析，得4.2g化合物(ⅲ)，产率为73.6％。1hnmr(600mhz,cdcl3)δ7.94(dd,j＝8.3,1.1hz,2h),7.92(dd,j＝8.3,1.2hz,2h),7.85(dd,j＝8.3,1.1hz,2h),7.51(q,j＝7.6hz,2h),7.44(t,j＝7.4hz,1h),7.39–7.33(m,9h),7.30(t,j＝7.9hz,2h),5.91(t,j＝9.7hz,1h),5.67(t,j＝9.7hz,1h),5.59(dd,j＝9.8,7.8hz,1h),5.53(s,1h),5.19(d,j＝12.2hz,1h),5.09(d,j＝12.2hz,1h),4.89(d,j＝7.8hz,1h),4.32(d,j＝9.8hz,1h),3.72(s,3h),3.20–3.15(m,1h),2.79(dt,j＝13.4,3.3hz,1h),2.26(s,1h),2.05–1.73(m,8h),1.63–1.40(m,5h),1.37–1.24(m,10h),1.15(s,3h),1.10(s,3h),1.06(s,3h),0.97(d,j＝13.1hz,1h),0.71(d,j＝1.2hz,6h),0.66(s,3h),0.62(d,j＝11.5hz,1h).13cnmr(150mhz,cdcl3)δ200.11,176.33,169.02,167.42,165.92,165.26,164.99,136.25,133.51,133.44,133.25,129.97,129.93,129.89,129.48,129.04,128.91,128.76,128.67,128.57,128.46,128.43,128.41,103.30,90.70,72.99,72.50,71.98,70.51,66.38,61.86,55.30,53.06,48.31,45.44,44.12,43.22,41.19,39.30,39.22,37.77,36.89,32.79,31.89,31.30,28.53,28.44,27.82,26.57,26.51,25.80,23.44,18.77,17.41,16.44,16.34.hrms(esi):calcd.for[m+nh4]+c65h78no13:1080.5468,found1080.5493.
实施例5甘草次酸苄酯3-o-全苯甲酰基葡萄糖醛酸甲酯苷(iii)的合成
将甘草次酸苄酯(ii)(3.0g，5.4mmol)和全苯甲酰化葡萄糖醛酸甲酯亚胺酯(i)(4.3g，6.4mmol)溶于50ml二氯甲烷中，-78℃搅拌10min，滴加三氟化硼乙醚(0.7ml，5.4mmol)，-78℃搅拌0.5h后，用0.8ml三乙胺淬灭反应。过滤，滤液浓缩，石油醚-乙酸乙酯(8:1)柱层析，得3.9g化合物(ⅲ)，产率为69.4％，质谱和核磁数据同实施例4。
实施例6甘草次酸苄酯3-o-葡萄糖醛酸苷(iv)的合成
将化合物(ⅲ)(4.2g，3.9mmol)溶于50ml丙酮-水(10:1v/v)中，搅拌加入氢氧化钾粉末(0.4g，7.8mmol)，室温搅拌30min,减压蒸除溶剂，固体用50ml甲醇溶解，加入1m甲醇钠-甲醇溶液3.9ml，室温搅拌2h后，用阳离子交换树脂调ph值为6。过滤除去阳离子交换树脂，滤液浓缩，二氯甲烷-甲醇-甲酸(300:10:1)柱层析，得2.7g化合物(ⅳ)，产率为92.1％。1hnmr(600mhz,cd3od)δ7.41–7.35(m,4h),7.34–7.31(m,1h),5.44(s,1h),5.23(d,j＝12.1hz,1h),5.08(d,j＝12.1hz,1h),4.37(d,j＝7.8hz,1h),3.76(d,j＝9.9hz,1h),3.51(t,j＝9.4hz,1h),3.35(t,j＝9.1hz,1h),3.24(dd,j＝9.2,7.8hz,1h),3.18(dd,j＝11.6,4.7hz,1h),2.68(dt,j＝13.2,3.3hz,1h),2.42(s,1h),2.11(td,j＝13.7,4.4hz,1h),1.98(ddd,j＝21.9,13.3,3.2hz,2h),1.87–1.79(m,3h),1.79–1.68(m,3h),1.61(d,j＝13.3hz,1h),1.50–1.40(m,3h),1.39(s,3h),1.35(dt,j＝14.2,3.1hz,1h),1.23(ddd,j＝15.3,12.8,5.7hz,2h),1.15(s,3h),1.13(s,3h),1.10(s,3h),1.06(s,3h),1.01(dd,j＝18.2,8.1hz,2h),0.87(s,3h),0.78(d,j＝11.2hz,1h),0.70(s,3h).13cnmr(150mhz,cd3od)δ202.52,177.79,172.40,137.74,129.66,129.43,128.94,106.97,90.72,77.67,76.57,75.28,73.19,67.35,63.07,56.37,49.69,46.69,45.17,44.55,42.32,40.52,40.17,38.79,38.04,33.76,32.88,32.04,28.99,28.47,28.37,27.53,27.32,26.98,23.76,19.25,18.41,16.98,16.94.hrms(esi):calcd.for[m+h]+c43h61o10:737.4259,found737.4253.
实施实例7甘草次酸苄酯3-o-葡萄糖醛酸苷(iv)的合成
将化合物(ⅲ)(4.2g，3.9mmol)溶于50ml丙酮-水(10:1v/v)中，搅拌加入氢氧化钠粉末(0.3g，7.8mmol)，室温搅拌30min,减压蒸除溶剂，固体用50ml甲醇溶解，加入1m甲醇钠-甲醇溶液3.9ml，室温搅拌2h后，用阳离子交换树脂调ph值为6，过滤除去阳离子交换树脂，滤液浓缩，二氯甲烷-甲醇-甲酸(300:10:1)柱层析，得2.3g化合物(ⅳ)，产率为80.6％，质谱和核磁数据同实施例6。
实施实例8甘草次酸苄酯3-o-葡萄糖醛酸苷(iv)的合成
将化合物(ⅲ)(4.2g，3.9mmol)溶于50ml丙酮-水(10:1v/v)中，加入1m甲醇钠-甲醇溶液3.9ml，室温搅拌2h后，用阳离子交换树脂调ph值为7，过滤除去阳离子交换树脂，滤液浓缩，固体溶于50ml丙酮中，搅拌加入氢氧化钾粉末(0.4g，7.8mmol)，室温搅拌30min，用阳离子交换树脂调ph值为6，过滤除去阳离子交换树脂，滤液浓缩，二氯甲烷-甲醇-甲酸(300:10:1)柱层析，得2.08g化合物(ⅳ)，产率为71.0％，质谱和核磁数据同实施例6。
实施实例9甘草次酸苄酯3-o-葡萄糖醛酸苷(iv)的合成
将化合物(ⅲ)(4.2g，3.9mmol)溶于50ml丙酮-水(10:1v/v)中，搅拌加入氢氧化钾粉末(0.88g，15.64mmol)，室温搅拌2.5h后，用稀盐酸调ph值为6，减压浓缩溶剂，二氯甲烷-甲醇-甲酸(300:10:1)柱层析，得2.14g化合物(ⅳ)，产率为73.0％，质谱和核磁数据同实施例6。
实施实例10单葡萄糖醛酸甘草次酸(gamg)的合成
将化合物(ⅳ)(2.7g，3.6mmol)溶于100ml乙酸乙酯中，加入10％pd/c(0.50g)，60℃加热，通入氢气。搅拌反应4h，过滤除去钯碳，滤液浓缩，二氯甲烷-甲醇-甲酸(150:10:1)柱层析，得2.1ggamg，产率为90.7％。1hnmr(600mhz,cd3od)δ5.57(s,1h),5.49(s,1h),4.38(d,j＝7.8hz,1h),3.76(d,j＝9.8hz,1h),3.51(t,j＝9.4hz,1h),3.36(t,j＝9.1hz,1h),3.24(t,j＝8.5hz,1h),3.19(dd,j＝11.6,4.5hz,1h),2.68(d,j＝13.5hz,1h),2.45(s,1h),2.22–2.10(m,2h),1.98–1.59(m,9h),1.49–1.43(m,2h),1.42(s,3h),1.41–1.37(m,3h),1.24(d,j＝12.9hz,1h),1.17(s,3h),1.14(s,3h),1.14(s,3h),1.07(s,3h),1.06–1.00(m,2h),0.87(s,3h),0.83(s,3h),0.80(d,j＝11.6hz,1h)；13cnmr(150mhz,cd3od)δ202.66,180.38,172.83,128.92,106.97,90.72,77.67,76.55,75.28,73.18,63.10,56.38,54.81,49.91,46.75,44.90,44.61,42.39,40.53,40.17,39.02,38.05,33.78,32.97,31.99,29.20,28.75,28.38,27.58,27.38,26.98,23.82,19.27,18.42,16.98,16.94.hrms(esi):calcd.for[m+h]+c36h55o10:647.3790,found647.3790。