一种胆固醇及其中间体的制备方法与流程

本技术属于医药，具体涉及甾族化合物的制备方法，特别是涉及一种胆固醇及其中间体的制备方法。

背景技术：

1、胆固醇又称胆甾醇(5-胆甾烯-3β-醇)，是一种环戊烷多氢菲的衍生物，也是最早发现的一个甾体化合物，结构式如下式i所示：

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3、胆固醇广泛存在于人及动物的血液、脂肪、脑髓及神经组织中。它是动物组织细胞不可缺少的重要物质，不仅参与形成细胞膜，而且是合成胆汁酸，维生素d以及甾体类激素的原料。胆甾醇是甾体激素(如雌酮、雄甾酮、睾丸甾酮、可的松等)、维生素d3、人造牛黄的原料，又可以用于液晶体、生物试剂和对虾饲料添加剂，还可以作为化妆品的一种具有生物活性的多功能助剂。目前，胆固醇为主的包括，胆红素，猪脱氧胆酸，牛羊胆酸，猪胆酸等系列产品，已广泛应用于医药原料中间体、人工合成原料，兽药原料及中间体等。

4、目前胆固醇的来源是动物，主要是将猪、牛、羊的脑和脊椎腱皂化后，利用有机溶剂萃取获得。由于现在发现的许多疾病都是动物传播给人类的，尤其是上世纪末欧洲的疯牛病的发现，以及本世纪初的猪链球菌感染，使人们对传统方法制备的胆固醇的安全性产生怀疑，人们需要一种安全系数大的胆固醇。

5、因此，人们开始研究采用合成或半合成的方法来生产胆固醇。由于胆固醇的分子结构复杂，虽然人们早在1815年就发现了胆固醇，但对于甾体类化合物的合成一直到上世纪50年代才有了突破。1951年，伍德沃德(r.b woodward)完成了胆固醇的全合成，然而，其采用的方法单就化学反应步骤就需要要36步，再加上分离，所需的步骤就更多，产率很低，而且最终得到的是多种旋光异构体的混合物，不适合工业生产。

6、专利cn113651866a公开了以以21-羟基-20-甲基孕甾-4-烯-3酮(4-ba)为原料通过醚化反应、氧化反应、加成反应、磺酰化反应、还原反应、乙酰化反应和再还原反应合成胆固醇的方法，其合成路线如下：

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8、该合成路线经过七步反应，总收率约58.9％，反应步骤较长，收率较低，操作复杂，需要进行氧化反应，并且使用剧毒的甲磺酰氯，污染严重，安全隐患较大，不适宜产业化应用。

9、专利号cn104961788a采用了以孕烯醇酮为原料合成胆固醇的方法，其合成路线如下：

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11、该合成路线在氢化反应中需要使用昂贵的铑金属催化剂进行选择性氢化，成本高，对设备要求较高，不易操作，反应过程中还会会引入少部分全氢化杂质，纯化困难，生产成本较高，不适合产业化应用。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的问题，本发明目的在于提供一种反应路线短，并且收率高，适合产业化生产应用的胆固醇及其中间体的制备方法。

2、首先，本发明提供了一种用于制备胆固醇的中间体化合物ba02的制备方法，所述方法包括以下步骤：使化合物ba03与格式试剂g01进行格式化反应，转化成化合物ba02：

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4、其中，所述格式试剂g01结构中的x选自cl，br或i，优选br。

5、在一个优选实施方案中，所述格式试剂选自异戊基溴化镁。

6、在一个优选实施方案中，所述化合物ba03与格式试剂g01进行格式化反应是在四氯铜酸锂(cl4culi2)的催化下进行。

7、在一个优选实施方案中，所述化合物ba03与催化剂四氯铜酸锂的摩尔比为1:0.1～0.5，例如1：0.1～0.4，1：0.1～0.3，或1：0.1～0.2等。

8、在一个优选实施方案中，所述化合物ba03与格式试剂g01(如异戊基溴化镁或异戊基氯化镁)的摩尔比为1:2～8，例如1:3，1:4，1:5，1:6，1:7及其之间的任意值。

9、在一个优选实施方案中，所述化合物ba03与格式试剂g01进行格式化反应的溶剂选自四氢呋喃溶液或2-甲基四氢呋喃。

10、本发明所述的异戊基溴化镁可以为市售商品级，也可以通过自制获得，自制方法可以通过本领域已知的任一方法制备，例如，将镁与溴代异戊烷在碘催化下反应获得，具体的，镁与溴代异戊烷的摩尔比为1:0.8～1.2，优选1:0.8～1，反应溶液优选为thf，碘的含量为催化剂级别。

11、本发明所述的四氯铜酸锂可以为市售商品级，也可以通过自制获得，自制方法可以通过本领域已知的任一方法制备，例如，通过将氯化铜与氯化锂在四氢呋喃溶液中反应制备，其中，氯化铜与氯化锂的反应物摩尔比为1:1～3，如1：2～3，或1:2.5等。

12、在一个优选实施方案中，上述化合物ba03与格式试剂g01的格式化反应，包括将异戊基溴化镁的thf溶液先降温至不高于-10℃，如-20℃，然后将四氯铜酸锂的thf加入其中，最后再加入化合物ba03的thf溶液进行反应。

13、上述化合物ba02的制备方法中，任选地还包括后处理过程，所述的后处理过程包括反应结束后通过淬灭、调节ph值、萃取、过滤、吸附、结晶、重结晶、浓缩等一个或多个步骤进行纯化，所述的淬灭、调节ph值、萃取、过滤、吸附、结晶、重结晶、浓缩等步骤可以依次进行或交错进行，也可以将一种纯化方法如结晶或重结晶进行多次。在本发明的一个优选实施方案中，所述的后处理过程包括，反应结束后，向反应混合液中加入饱和氯化铵淬灭，分液，浓缩，分离出目标化合物ba02。

14、第二方面，本发明提供了一种化合物ba03的制备方法，所述方法包括：使化合物ba04与原甲酸三乙酯进行醚化反应，转化成化合物ba03：

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16、在一个优选实施方案中，所述醚化反应是在磷钨酸或对甲苯磺酸催化下进行，更优选所述反应是在对甲苯磺酸催化下进行。

17、在一个优选实施方案中，所述化合物ba04与原甲酸三乙酯的摩尔比为1:1～5，例如1:4～5,1:3～5，或1:3～4等。

18、在一个优选实施方案中，所述化合物ba04与催化剂对甲苯磺酸的摩尔比为1:0.01～0.2，例如1：0.01～0.1，1：0.01～0.02，1：0.01～0.05等。

19、在一个优选实施方案中，所述化合物ba04与催化剂磷钨酸的摩尔比为1:20～50，例如1：30～50或1：35～40等。

20、在一个优选实施方案中，所述化合物ba04与原甲酸三乙酯进行醚化反应的温度为10-70℃，优选20-50℃。

21、在一个优选实施方案中，所述化合物ba04与原甲酸三乙酯进行醚化反应的溶剂选自c1-3的卤代烷烃类溶剂、醚类溶剂和c1-3醇类溶剂；

22、优选，所述c1-3的卤代烷烃类溶剂选自卤代甲烷类溶剂，所述卤代甲烷类溶剂选自二氯甲烷和四氯甲烷，优选二氯甲烷；

23、所述醚类溶剂选自四氢呋喃、甲基叔丁基醚、二氧六环、叔丁醚、正丁醚和四氢吡喃，优选四氢呋喃或二氧六环；

24、所述c1-5醇类溶剂选自甲醇、乙醇、丙醇和异丙醇，优选甲醇或乙醇；

25、进一步优选，所述反应溶剂选自四氢呋喃，乙醇，甲醇，1,4-二氧六环，二氯甲烷中的任意一种。

26、在一个优选实施方案中，上述方法，任选地还包括反应结束后的分离纯化步骤，例如，反应结束后，用碳酸氢钠终止反应，抽滤，用水洗涤得到目标化合物ba03。

27、本发明第三方面，提供了一种化合物ba04的制备方法，所述方法包括使化合物4-ba与对甲苯磺酰氯在碱性条件进行磺酰化反应，转化成化合物ba04：

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29、在一个优选实施方案中，所述磺酰化反应是在吡啶或吡啶衍生物存在条件下进行，优选所述吡啶衍生物选自c1～6烷基取代的吡啶，或c1～6烷基取代的氨基吡啶，更优选4-二甲氨基吡啶。

30、在一个优选实施方案中，所述化合物4-ba与吡啶或吡啶衍生物的摩尔比为1:0.05～0.5，例如1:0.1～0.2，1:0.1～0.3或1:0.1～0.4等。

31、在一个优选实施方案中，所述化合物4-ba与对甲苯磺酰氯的摩尔比为1:1～2。

32、在一个优选实施方案中，所述化合物4-ba与碱的摩尔比为1:2～3。

33、在一个优选实施方案中，所述碱选自c3-10的叔胺类化合物，所述c3-10的叔胺类化合物选自三甲胺、三乙胺、三丙胺、二异丙基乙基胺、n,n-二甲基乙胺、四甲基乙二胺或四甲基丙二胺，优选三乙胺、四甲基乙二胺或二异丙基乙基胺；更优选三乙胺。

34、在一个优选实施方案中，所述使化合物4-ba与对甲苯磺酰氯在碱性条件进行磺酰化反应的温度为10～70℃，优选20～50℃。

35、在一个优选实施方案中，上述方法任选地还包括磺酰化反应结束后，对反应产物进行分离纯化的步骤，所述纯化步骤包括反应结束后，向反应体系中加入甲醇和水淬灭反应，萃取，浓缩，结晶，重结晶等一个或多个步骤，这些步骤可以依次进行或交错进行。

36、在第四方面，本发明提供了一种胆固醇(i)的制备方法，所述方法包括：

37、(c)使化合物ba03与格式试剂g01在四氯铜酸锂催化下进行格式化反应，转化成化合物ba02，其中，所述格式试剂g01结构中的x选自cl，br或i，优选br；

38、(d)使化合物ba02与乙酸异丙烯酯在浓硫酸或对甲苯磺酸催化下进行乙酰化反应，转化成化合物ba01；

39、(e)使化合物ba01与硼氢化钠进行还原反应，转化成胆固醇(i)：

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41、进一步优选地，本发明提供了一种以化合物4-ba为起始物料的胆固醇(i)的制备方法，所述方法包括如下步骤：(a)使化合物4-ba与对甲苯磺酰氯在碱性条件进行磺酰化反应，转化成化合物ba04；

42、(b)使化合物ba04与原甲酸三乙酯进行醚化反应，转化成化合物ba03；

43、(c)使化合物ba03与格式试剂g01进行格式化反应，转化成化合物ba02，所述格式试剂g01结构中的x选自cl，br或i，优选br；

44、(d)使化合物ba02在酸性条件下水解，然后再与乙酸异丙烯酯在对甲苯磺酸催化下进行乙酰化反应，转化成化合物ba01；

45、(e)使化合物ba01通过还原反应，转化成化合物ba01。

46、其中步骤(a)由化合物4-ba制备化合物ba04、步骤(b)由化合物ba04制备化合物ba03、以及步骤(c)由化合物ba03制备化合物ba02的方法如本发明前文所述。

47、在一个优选实施方案中，步骤(d)所述酸优选为硫酸，盐酸或硝酸，所述水解反应温度优选为30～60℃，进一步的，与乙酸异丙烯酯的反应温度为70-120℃，优选80～100℃；

48、进一步优选，化合物ba02与对甲苯磺酸的摩尔比为1:0.1～0.5，如1:0.1～0.2,1:0.1～0.3或1:0.1～0.4等；

49、进一步优选，步骤(d)乙酸异丙烯酯既是反应溶剂也是酰化试剂；

50、进一步优选，步骤(d)所述方法还包括，进一步纯化步骤，例如反应结束后，浓缩反应液，通过甲醇结晶对目标化合物进一步纯化。

51、在一个优选实施方案中，步骤(e)所述反应，还原剂选自硼氢化钠、硼氢化钾，pb/c和h2，优选还原剂为硼氢化钠；

52、进一步优选，还原反应采用硼氢化钠或硼氢化钾在乙醇，甲醇或四氢呋喃溶剂中进行还原，并加入无水氯化钙以及吡啶作为催化剂；

53、进一步优选，化合物ba01与还原剂的摩尔比为1:2～3；

54、进一步优选，化合物ba01与吡啶的摩尔比为1:2～3；

55、进一步优选，化合物ba01与氯化钙的摩尔比为1:0.1～0.5，如1:0.1～0.3，1:0.2～0.4等。

56、在一个优选实施方案中，步骤(d)所述反应，任选地还包括后处理过程，例如反应结束后，将反应物倒入冰水中，随后加入酸(优选盐酸或醋酸)溶液中淬灭反应，过滤，结晶(优选结晶溶剂为甲醇或乙醇)得到纯化后的胆固醇。

57、本发明所述的步骤(d)和步骤(e)也可以采用现有技术中已经公开的方法，例如cn113651866a中公开由化合物ba02制备化合物ba01，以及由化合物ba01制备胆固醇的方法，其公开的内容经引用结合到本发明中。

58、除非另有定义，本文所用所有技术和科学术语与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同。若存在矛盾，则以本技术提供的定义为准。本文引用的所有专利、已经公开的专利申请和出版物均通过引用并入到本文中。

59、本发明所述“c1-6烷基”定义具有1至6个碳原子的直链与支链饱和烃基，例如：甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、1-甲基丁基、2，2-二甲基丙基、2，2-二甲基乙基等。

60、本发明所述“c1～6烷基取代的吡啶”是指被甲基，乙基，丙基，异丙基，叔丁基，正丁基，戊基，2-甲基丁基，新戊基，环己基，正己基取代的吡啶，优选2-甲基吡啶，2，6-二甲基吡啶；

61、本发明所述“c1～6烷基取代的氨基吡啶”包括但不限于，如被二甲基氨基，甲基氨基，乙基氨基，甲乙基氨基，丙基氨基，异丙基氨基，甲基丙基氨基等取代的吡啶，取代的位置可以是吡啶的2位，3位，4位；优选，所述c1～6烷基取代的氨基吡啶为4-二甲氨基吡啶，4-甲氨基吡啶，2-二甲氨基吡啶，或2-甲基氨基吡啶。

62、dmap是指4-二甲氨基吡啶。

63、术语“包括”、“包含”、“具有”、“含有”或“涉及”及其在本文中的其它变体形式为包含性的或开放式的，且不排除其它未列举的元素或方法步骤。本领域技术人员应当理解，上述术语如“包括”涵盖“由…组成”的含义。

64、术语“选自…”，“优选…”和“更优选…”是指在后面所列的组中的一个或多个元素，独立地加以选择，并且可以包括两个或更多个元素的组合，在本发明中，优选后面所列的组中的一个元素。

65、术语“任选”、或“任选地”是指随后描述的事件或情形可以但不一定出现，并且该描述包括其中所述事件或情形出现的情况和不出现的情况。

66、术语“取代”和“取代的”指所指定的原子上的一个或多个(例如一个、两个、三个或四个)氢被从所指出的基团的选择代替，条件是未超过所指定的原子在当前情况下的正常原子价并且所述取代形成稳定的化合物。取代基和/或变量的组合仅仅当这种组合形成稳定的化合物时才是允许的。

67、本发明的有益效果是：

68、首先，本发明提供了一种全新的胆固醇及其中间体化合物ba02，ba03，ba04的制备方法，该方法以4-ba为起始物料，经磺酰化反应，醚化反应，异戊基溴化镁格式化反应，乙酰化反应，还原反应得到胆固醇，合成路线新颖性，与现有技术中公开的以4-ba为起始物料制备胆固醇的方法相比，合成路线短，同时能够显著提高终产品胆固醇的收率(总收率约80％)。显著高于现有技术(以4-ba为起始物料，与现有技术相比收率提高约20％以上)。此外，本发明提供的方法各步骤副反应少，由中间体制备引入的有关杂质易于除去，最终制备的胆固醇纯度高，能够满足药用标准。

69、其次，本发明以4-ba为起始物料，先进行磺酰化反应然后通过醚化反应后再进行格式化反应，可以显著降低格式化引起的副反应，并且减少格式化反应过程中溴代异戊烷以及铜盐的比例，提高反应物的利用效率。

70、另外，本发明提供的制备方法中所用试剂毒性较低(对甲苯磺酰氯毒性显著低于甲磺酰氯)，劳动防护要求低，并且不需要用到昂贵的贵金属催化剂，显著降低生产成本和生产风险；此外，与现有技术相比，本发明方法还省略了氧化步骤，可操作性强，更适于工业化生产。乙酰化反应步骤采用乙酰化试剂直接作为溶剂，可以回收，成本低并且环保。