11,17,21-三乙酰基-6α-氟-孕甾-1,4-二烯-3,20-二酮的合成
2010-06-05李楠,郑国钧
11,17,21-三乙酰基-6α-氟-孕甾-1,4-二烯-3,20-二酮(化合物Ⅰ)是合成氟可龙的重要原料,氟可龙广泛用于过敏性皮炎、异位性皮炎、脂溢性皮炎、湿疹、接触性皮炎等皮肤病的外用治疗[1]。将氟原子引入甾体化合物中,可以提高甾体化合物的抗炎效果[2],同时含氟甾体化合物的生物半衰期也相应延长。临床研究证明,0.05%氟羫可舒松较1%氢化可的松抗炎效果更好。
在化合物Ⅰ的合成路线中,氟的引入是关键步骤。氟引入工艺有两类,一类是由含有剧毒的HF或高氯酰氟引入氟原子[3],该工艺危险性大,对设备要求高;另一类是用孕甾-1,4-二烯类化合物活化6-位碳原子后,由N-F试剂引入氟原子[4,5],该工艺得到的孕甾极不稳定。
作者在此以孕甾-4-烯类化合物氢化可的松(化合物Ⅱ)为原料,经过乙酰化、氟代、构型翻转、烯化[6],得到目标化合物Ⅰ。
1 实验
1.1 主要原料与仪器
氢化可的松,天津津津药业。
薄层层析硅胶,分析纯,青岛海洋化工有限公司,Avance DRX600型核磁共振仪,德国Bruker公司。
1.2 合成路线
以氢化可的松为原料经过乙酰化、氟代、构型翻转、烯化,最终得到11,17,21-三乙酰基-6α-氟-孕甾-1,4-二烯-3,20-二酮,合成路线如图 1所示。
图1 11,17,21-三乙酰基-6α-氟-孕甾-1,4-二烯-3,20-二酮的合成路线
1.3 方法
1.3.1 3,11,17,21-四乙酰基-孕甾-3,5-二烯-20-酮(Ⅲ)的合成
在1 L三口反应瓶中,通入氮气,加入氢化可的松(63.18 g,0.174 mol)、乙酸异丙烯酯(390 mL),缓慢滴加98%浓硫酸2 mL,混合物在65℃下搅拌30 min,经薄层层析(TLC)点板监测反应[石油醚∶乙酸乙酯(体积比,下同)= 3∶2],指示反应完毕,静置,冷却至室温,用饱和碳酸氢钠水溶液(120 mL)洗涤3次,至反应液中性,用去离子水(100 mL)洗涤3次,低温(-18℃)保存过夜,析出淡黄色晶体,减压抽滤,收集粉末状固体并干燥,有机相减压浓缩,按上述过程反复重结晶,最终得到化合物Ⅲ。
1.3.2 11,17,21-三乙酰基-6-氟-孕甾-4-烯-3,20-二酮(Ⅳ)的合成
将反应器除水除氧后,氮气保护下,向已除水除氧的1 L三口反应瓶中加入化合物Ⅲ(53.02 g,0.1 mol)的乙腈溶液(400 mL),将反应体系移至-4℃的低温反应槽中,继续搅拌0.5 h,由恒压滴液漏斗缓慢滴加Selectflour(36.10 g,0.102 mol)与乙腈(100 mL)的悬浊液,滴加完毕持续搅拌0.5 h,经TLC点板监测反应(石油醚∶乙酸乙酯= 1∶1),指示反应完毕,反应液倾入到乙醚(1000 mL)中,析出白色晶体,减压抽滤,收集有机相溶液,浓缩,得到黄色粉末状固体化合物Ⅳ。
1.3.3 11,17,21-三乙酰基-6α-氟-孕甾-4-烯-3,20-二酮(Ⅴ)的合成
在已除水除氧的500 mL三口瓶中,加入化合物Ⅳ(18.59 g,0.0367 mol)的乙酸溶液(300 mL),通入干燥的氯化氢气体(由98%浓硫酸滴加到37%浓盐酸中制得,并经无水氯化钙干燥),持续搅拌2 h,经TLC点板监测反应(石油醚∶乙酸乙酯=3∶2),指示反应完毕,将去离子水(300 mL)倾入到反应溶液中,用二氯甲烷(150 mL)萃取3次,用去离子水洗涤有机相溶液至pH值为6~7,再用饱和碳酸钠水溶液(100 mL)洗涤3次、去离子水(100 mL)洗涤3次,有机相用无水硫酸镁干燥过夜,减压抽滤,得到淡黄色固体化合物Ⅴ。
1.3.4 11,17,21-三乙酰基-6α-氟-孕甾-1,4-二烯-3,20-二酮(Ⅰ)的合成
氩气保护下,向已除水除氧的1 L三口瓶中加入化合物Ⅴ(18 g,0.0355 mol)、二氯二氰基苯醌(33.96 g,0.150 mol),置换气体3次后,加入无水二氧六环(600 mL),加热回流反应16 h,经TLC点板监测反应(石油醚∶乙酸乙酯=1∶1),指示反应完毕,反应液冷却静置至室温,析出固体,减压抽滤,浓缩得到棕色固体。将棕色固体溶于二氯甲烷(400 mL)中,用1 mol·L-1氢氧化钠水溶液(200 mL)洗涤3次去除过量的二氯二氰基苯醌,有机相用去离子水(150 mL)洗涤3次、饱和氯化钠溶液(150 mL)洗涤3次,无水硫酸镁干燥过夜,减压抽滤,浓缩,得到棕黄色固体。用乙酸乙酯溶解该固体后,通过硅胶闪柱去除(石油醚∶乙酸乙酯=4∶1)杂质,洗脱液浓缩,得到淡黄色固体化合物Ⅰ。
2 结果与讨论
2.1 产物收率与结构表征
化合物Ⅲ,59.2 g,收率为60.8%。1HNMR(400 MHz,CDCl3),δ,ppm:2.0(12H,m,-O-CO-CH3),4.8(1H,d,-CO-CHaH-O-),4.66 (1H,d,-CO-CHHb-O-),5.32(1H,s,-O-CH1),5.55(1H,d,-C=CH-C),5.66(1H,s,-O-C=CH-C-)。
化合物Ⅳ,50.1 g,收率为98.7%。1HNMR(400 MHz,CDCl3),δ,ppm:2.06 (9H,t,-O-CO-CH3),6.06(1H,s,O=C-CH1=),5.29(1H,dddd,-CH1-F)。
化合物Ⅴ,17.48 g,收率为94.0%。1HNMR(400 MHz,CDCl3),δ,ppm:2.07 (9H,t,-O-CO-CH3),6.08(1H,s,O=C-CH1=),5.27(1H,dddd,-CH1-F)。
化合物Ⅰ,9.99 g,收率为55.89%。1HNMR(400 MHz,CDCl3),δ,ppm:7.18(1H,d,O=C-CHa=CH-),6.29(1H,d,O=C-CH=CHb-)。
2.2 讨论
(1)德国先令公司报道的合成路线中使用的原料3-羟基-21-乙酰基-16-甲基-孕甾-5-烯-20-酮价格昂贵且难以购买。本实验以氢化可的松为起始原料,具有价廉易得的优势。
(2)文献[4]中以孕甾-1,4-二烯类化合物与乙酸异丙烯酯反应,得到的三乙酰基-孕甾-1,3,5-三烯类化合物不稳定,一旦脱离乙酸异丙烯酯又分解为孕甾-1,4-二烯类化合物。本实验选用孕甾-4-烯类化合物氢化可的松与乙酸异丙烯酯反应,得到的三乙酰基-孕甾-3,5-二烯类化合物(即化合物Ⅲ)性质稳定,经过氟代、构型翻转、烯化即可得到目标化合物Ⅰ。
(3)文献[4]报道乙酸异丙烯酯与化合物Ⅱ的投料比为24∶1,由于乙酸异丙烯酯大大过量,且其价格较高,造成该方法成本较高。本实验发现乙酸异丙烯酯
与化合物Ⅱ的投料比为14∶1时,化合物Ⅱ即可反应完毕,不仅降低了乙酸异丙烯酯的用量,而且能够得到性质稳定的活化6-位碳原子孕甾化合物。
(4)在化合物Ⅳ的构型翻转过程中,应控制反应温度在7~8℃。若温度过高,会有副反应发生;温度过低,溶液则会凝固而无法发生反应。
3 结论
以氢化可的松为原料,经过乙酰化、氟代、构型翻转、烯化,得到产物11,17,21-三乙酰基-6α-氟-孕甾-1,4-二烯-3,20-二酮,并通过1HNMR对其结构进行了确证。该方法原料价廉易得,得到的孕甾化合物性质稳定,是合成11,17,21-三乙酰基-6α-氟-孕甾-1,4-二烯-3,20-二酮的绿色工艺途径。
参考文献:
[1] 谭仁祥,王建文.甾体化学[M].北京:化学工业出版社,2009:2-4.
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