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一种多羟基异黄酮的合成方法

技术摘要:
本发明公开一种多羟基异黄酮的合成方法,该方法包括以下步骤:(1)将4′,7‑二甲氧基异黄酮与N‑溴代丁二酰亚胺反应,控制4′,7‑二甲氧基异黄酮与N‑溴代丁二酰亚胺的摩尔比及反应温度,使4′,7‑二甲氧基异黄酮碳环上的1个或者2个氢原子被溴原子取代,生成相应的溴  全部
背景技术:
异黄酮类化合物是植物的次生代谢产物,具有抗炎、抗病毒、抗肿瘤、抗糖尿病、抗 辐射、抗缺血再灌注损伤以及神经保护等广泛的生理活性,而这些有益的药理作用大多归 因于其优异抗氧化活性,其能够通过抑制和清除自由基和活性氧来避免氧化损伤 (Nat.Prod.Rep,2019,36(8):1156-1195)。研究指出:异黄酮结构中羟基取代基是清除自由 基的活性基团,羟基的数量、取代位置和取代形式对活性具有重要影响(Int  J  Mol  Sci, 2015,16(6):12891-12906)。 4′,7,8-三羟基异黄酮和3′,4′,7,8-四羟基异黄酮,结构式如下: 这两个异黄酮具有优异的抗氧化活性,但是其在天然产物中分布较少,而且含量 很低,无法从天然产物中大量获得这些化合物。 4′,7,8-三羟基异黄酮是大豆苷元在体内的主要代谢产物之一(Clin  Chim  Acta, 2003,334(1-2):77-85),可以从韩国发酵大豆中分离获得(J  Soc .Cosmet .Sci .Korea, 2010,36(3):221-226),具有显著的自由基清除(Xenobiotica,2013,33(9):913-925, Biosci  Biotechnol  Biochem,2004,68(6):1372-1374)和抗炎活性(Plos  one.2014,9(8): e104938),还是一种有效的蘑菇酪氨酸酶自杀底物(J .Agric .Food  Chem,2007,55(5): 2010-2015)。最新研究表明其还具有抗动脉粥样硬化(Food  Chem,2018,240:607-614)和增 强记忆的作用(Brain  Res.Bull,2018,142,197-206)。目前,4′,7,8-三羟基异黄酮的可以 通过生物转化法和化学合成法获得。Pandey(Enzyme.Microbial.Technol.,48,386-392.) 等利用细胞色素P450s酶催化大豆甘元,能够以36.3%的最高转化率得到7,8,4′-三羟基异 黄酮。Seo(Biosci .Biotechnol .Biochem,2013,77(6):1245-1250)等则通过米曲霉 KACC40247催化大豆苷元产生4′,7,8--三羟基异黄酮,并将最高转化率提高到58%。Wu (Food  Sci.Technol.Res,2015,21(4):557-62)利用米曲霉BCRC  32288进一步将大豆苷元 催化生成4′,7,8-三羟基异黄酮转化率提高到77.8%。但该类方法反应过程复杂、不良反应 多、副产物毒性较大、后处理较为繁琐、分离纯化困难,往往需要通过HPLC才能得到纯度较 高的产物。Goto(Chem.Pharm.Bull,2009,57(4):346-360)和王星(有机化学,2011,31(8): 1245-1251)等以邻苯三酚和对羟基苯乙酸为原料,在BF3·Et2O催化下,发生脱水反应,生成 2-(4-羟基苯基)-1-(2,3,4-三羟基苯基)乙酮化合物,然后在MeSO2Cl-DMF体系中,发生脱 氧安息香反应,生成4′,7,8-三羟基异黄酮,但是反应中不但需要使用易燃,有毒,具有强烈 4 CN 111574490 A 说 明 书 2/7 页 的刺激性和强烈腐蚀性的三氟化硼乙醚,而且其总产率仅为30%。 3′,4′,7,8-四羟基异黄酮也是大豆苷元次级代谢产物之一(Arch  Microbiol, 1995,164(6):428-34;J.Agric.Food  Chem,2001,49:3024-3033),但是有关其生物活性的 研究鲜有报道。Goto(Chem  Pharm  Bull(Tokyo) .2009,57(4):346-360)等以邻苯三酚和3, 4-二羟基苯乙酸为原料,在BF3·Et2O催化下,发生脱水反应,然后在MeSO2Cl-DMF体系中,发 生脱氧安息香反应,生成3′,4′,7,8-四羟基异黄酮,但是总产率仅为15%。
技术实现要素:
基于上述现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种适于工业生产的多羟基异 黄酮的合成方法。 为实现上述目的,本发明采用如下技术方案: 一种多羟基异黄酮的合成方法,包括以下步骤: (1)将4′,7-二甲氧基异黄酮与N-溴代丁二酰亚胺(NBS)反应,控制4′,7-二甲氧基 异黄酮与N-溴代丁二酰亚胺的摩尔比及反应温度,使4′,7-二甲氧基异黄酮碳环上的1个或 者2个氢原子被溴原子取代,生成相应的溴化物; (2)步骤(2)的溴化物在亚铜盐作用下与甲醇钠反应,使溴化物碳环上的溴原子被 甲氧基取代,得到甲氧基化产物; (3)步骤(3)的甲氧基化产物在氯化铝和二甲基硫醚的作用下发生脱甲基反应,得 到多羟基异黄酮。 优选地,所述亚铜盐为溴化亚铜、碘化亚铜和/或氯化亚铜。 优选地,当所述多羟基异黄酮为4′,7,8-三羟基异黄酮时,步骤(1)中所述4′,7-二 甲氧基异黄酮与N-溴代丁二酰亚胺的摩尔比为1∶1.1~1.3,反应温度为0~4℃,相应的溴 化物为8-溴-4′,7-二甲氧基异黄酮; 当所述多羟基异黄酮为4′,6,7,8-四羟基异黄酮时,步骤(1)中所述4′,7-二甲氧 基异黄酮与N-溴代丁二酰亚胺的摩尔比为1∶2.5~3.5,反应温度为75~85℃,相应的溴化 物为3′,8-二溴-4′,7-二甲氧基异黄酮; 优选地,所述多羟基异黄酮为4′,7,8-三羟基异黄酮时,具体合成过程包括: (1)将4′,7-二甲氧基异黄酮溶解于有机溶剂中,在0~4℃下,按4′,7-二甲氧基异 黄酮与N-溴代丁二酰亚胺的摩尔比为1∶1.1~1.3加入N-溴代丁二酰亚胺,反应得到8′-溴- 4′,7-二甲氧基异黄酮,所述8′-溴-4′,7-二甲氧基异黄酮与亚铜盐的摩尔比为1∶1~1.5; (2)将8-溴-4′,7-二甲氧基异黄酮与有机溶剂混合,加热到110~130℃,然后加入 亚铜盐和过量的甲醇钠,反应得到4′,7,8-三甲氧基异黄酮; (3)将氯化铝悬浮于有机溶剂中,冷却至0~8℃,缓慢滴加二甲基硫醚,混匀,加入 4′,7,8-三甲氧基异黄酮,升温,于20~30℃反应得到4′,7,8-三羟基异黄酮,其中,氯化铝、 二甲基硫醚和4′,7,8-三甲氧基异黄酮的摩尔比为8~10:8~10:1。 更具体地,4′,7,8-三羟基异黄酮的合成方法包括如下步骤, (1)将10mmol  4′,7-二甲氧基异黄酮溶于80~100mL  DMF,冷却到0~4℃,搅拌下 加入11~13mmol  NBS,继续反应2~3h,加入20~40mL的2M盐酸淬灭反应,加水250~300mL, 静置冰箱过夜,过滤,滤饼干燥得8-溴-4′,7-二甲氧基异黄酮; 5 CN 111574490 A 说 明 书 3/7 页 (2)将4~6mmol亚铜盐悬浮于1~3mL  DMF中,20~30℃避光搅拌25~35min,加入 40~60mL  25%的甲醇钠/甲醇溶液,继续避光搅拌0.8~1.2h,备用;将5mmol  8-溴-4′,7- 二甲氧基异黄酮和4~6mL  DMF加热到110~130℃,搅拌加入上述备用液,继续反应2~5h, 冷却至室温后,将反应液倒入到40~60mL的2M盐酸溶液中,减压除去溶剂,水相用乙酸乙酯 萃取,合并有机相,用饱和氯化钠洗涤一次,无水硫酸钠干燥过夜,过滤,减压除去乙酸乙酯 后通过硅胶柱层析分离纯化得4′,7,8-三甲氧基异黄酮; (3)将2.4~3mmol氯化铝悬浮于8~12mL无水二氯甲烷中,冷却至0~8℃,缓慢滴 加2.4~3mmol二甲基硫醚,搅拌20~30min,加入0.3mmol  4′,7,8-三甲氧基异黄酮,升温至 20~30℃继续反应5~8h,停止反应,冷却到0~4℃,加入10%(w/w)盐酸溶液搅拌2h,减压 除去二氯甲烷,过滤,滤饼用甲醇/水体系重结晶得4′,7,8-三羟基异黄酮。 优选地,所述多羟基异黄酮为3′,4′,7,8-四羟基异黄酮时,具体合成过程包括: (1)将4′,7-二甲氧基异黄酮溶解于有机溶剂中,在75~85℃下,按4′,7-二甲氧基 异黄酮与N-溴代丁二酰亚胺的摩尔比为1∶2.5~3.5加入N-溴代丁二酰亚胺,反应得到3′, 8-二溴-4′,7-二甲氧基异黄酮; (2)将3′,8-二溴-4′,7-二甲氧基异黄酮与有机溶剂混合,加热到110~130℃,然 后加入亚铜盐和过量的甲醇钠,反应得到3′,4′,7,8-四甲氧基异黄酮,所述3′,8-二溴-4′, 7-二甲氧基异黄酮与亚铜盐的摩尔比为1∶2~3; (3)将氯化铝悬浮于有机溶剂中,冷却至0~8℃,缓慢滴加二甲基硫醚,混匀,加入 3′,4′,7,8-四甲氧基异黄酮,升温,于20~30℃反应得到3′,4′,7,8-四羟基异黄酮,其中, 氯化铝、二甲基硫醚和3′,4′,7,8-四甲氧基异黄酮的摩尔比为10~12∶10~12∶1。 更具体地,3′,4′,7,8-四羟基异黄酮的合成方法包括如下步骤, (1)将3mmol  4′,7-二甲氧基异黄酮溶于25~35mL  DMF,搅拌下加入8~10mmol  NBS,升温至80℃继续反应2.5~3.5h。加入20~40mL的2M盐酸淬灭反应,加水130~170mL, 静置冰箱过夜,过滤,滤饼干燥得3′,8-二溴-4′,7-二甲氧基异黄酮; (2)将4~6mmol亚铜盐悬浮于2~3mL  DMF中,20~30℃避光搅拌25~35min,加入 40~60mL  25%(w/v)的甲醇钠/甲醇溶液,继续避光搅拌0.8~1.2h,备用;将2mmol  3′,8- 二溴-4′,7-二甲氧基异黄酮和4~6mL  DMF加热到110~130℃,搅拌下加入上述备用液,继 续反应2~5h,冷却至室温后,将反应液倒入到40~60mL的2M盐酸溶液中,减压除去溶剂,水 相用乙酸乙酯萃取,合并有机相,用饱和氯化钠洗涤一次,无水硫酸钠干燥过夜,过滤,减压 除去乙酸乙酯后通过硅胶柱层析分离纯化得3′,4′,7,8-四甲氧基异黄酮; (3)将4.0~4.8mmol氯化铝悬浮于10~15mL无水二氯甲烷中,冷却至0~8℃,缓慢 滴加4.0~4.8mmol二甲基硫醚,搅拌20~30min,加入0.4mmol3′,4′,7,8-四甲氧基异黄酮, 升温至20~30℃继续反应8~10h。停止反应,冷却到0~4℃,加入10%(w/w)盐酸溶液搅拌 2h,减压除去二氯甲烷,过滤,滤饼用甲醇/水体系重结晶得3′,4′,7,8-四羟基异黄酮。 优选地,4′,7-二甲氧基异黄酮通过以方法得到:将大豆苷元或者刺芒柄花素、碳 酸钾和甲基化试剂在有机溶剂中混合反应,得到所述的4′,7-二甲氧基异黄酮,其中,反应 温度为60~70℃,大豆苷元∶碳酸钾∶甲基化试剂的摩尔比为1∶2~3∶2~3,或者,刺芒柄花 素∶碳酸钾∶甲基化试剂的摩尔比为1∶1~2∶1~2。 优选地,所述甲基化试剂为硫酸二甲酯或碳酸二甲酯。 6 CN 111574490 A 说 明 书 4/7 页 优选地,所述有机溶剂为丙酮、乙腈、二氯甲烷或N,N-二甲基甲酰胺(DMF)。 本发明所述的多羟基是指三个或三个以上的羟基。 本发明以来源丰富的大豆苷元或刺芒柄花素为起始原料,经过甲基化、溴代、甲氧 基化和去甲基化四步反应得到多羟基异黄酮4′,7,8-三羟基异黄酮和3′,4′,7,8-四羟基异 黄酮,总产率达到60%以上(以大豆苷元或者刺芒柄花素计)。4′,7-二甲氧基异黄酮与NBS 在不同反应条件下分别生成8-溴-4′,7-二甲氧基异黄酮和3′,8-二溴-4′,7-二甲氧基异黄 酮,选择性好,产率高。本发明合成方法具有反应条件温和,产率高,易于工业化生产的优 势。产物纯度经UPLC监测大于99.0%,可用于药理活性研究。 附图说明: 图1是4′,7,8-三羟基异黄酮的UPLC色谱图。 图2是3′,4′,7,8-四羟基异黄酮的UPLC色谱图。
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