N-长链胆酸酰胺的合成*

王立中 ，卞小琴 ，周兰香 ，李双双 ，李广州 ，王存德 *

（1.泰州职业技术学院 环境与化学工程系，江苏 泰州 225300；2.扬州大学 化学化工学院，江苏 扬州 225002）

胆酸是一类天然甾体化合物，具有高度的生物活性和生物相容性。是许多重要中药的主要成分之一，用于解热，抗炎，抗过敏，抗病毒等作用[1-4]。胆酸分子的一端为非极性疏水的刚性甾环疏水基，另一端为极性亲水的亲水基，多羟基及17-侧链羧酸由于立体化学因素形成了一个柔性侧面，这样刚性甾环骨架的疏水性和羟基及17-侧链羧酸柔性侧面的亲水性，成了胆酸类化合物具有特殊双亲的基础。基于对胆酸类化合物分子结构的认识，近年来，研究者们对这类化合物的结构进行了化学修饰，获得了许多具有特殊结构单元的天然胆甾衍生物，并在现代医药，超分子化学，功能高分子，绿色表面活性剂等多个领域得到了广泛应用[6-9]。

2005年，Zhao等人对胆酸骨架的亲水羟基部分做了修饰，合成了一系列带不同离子特征的双亲胆酸衍生物[10]。Giacomelli[11]和 Lunkenheimer[12]等人分别对胆酸侧链羧基进行了修饰，在延长碳链的同时，合成了一个新型的离子型的表面活性剂CHAPS。CHAPS分子作为表面活性剂在生物医药领域已经得到应用。2009年，Alcalde[13]等人先将胆酸的3α羟基酰胺化，再用乙二胺四乙酸为桥，以酯键链接两个酰胺化的胆酸分子形成二甲酯化合物，化合物含有4个羧酸基团，两个在胆酸侧链上，两个在桥链上。胆酸四醋酸钠盐是一类乳化能力较强的表面活性剂，体外实验研究表明，可对动物体内的胆固醇、胆红素和脂溶性维生素等分子起到增溶的作用。通过对胆酸骨架进行改造和修饰后的新型表面活性剂，更有利于靶向试剂的包缝，可作为药物的缓、控释剂，对药物的包缝起增溶促渗透效果。研究发现对胆酸类化合物的化学修饰，主要在这类化合物的柔性亲水端，而对刚性端的化学修饰由于甾体环化学惰性，难以进行。考虑到近年来对有序组合体体系（如层状液晶、微乳液、囊泡等）的新要求，充分利用胆酸的特殊生物表面活性，增加胆酸类化合物分子修饰后的柔性亲脂性。本文设计在胆酸母体侧链上键连长链亲脂碳链修饰进一步强化疏水性，从而改善母体天然胆酸类化合物的双亲性，获得具有特殊表面性质的且具有生物活性的甾体双亲分子化合物。从构效关系分析，设计合成的新型胆酸衍生物强化了胆酸分子本身的双亲性，可作为一类新型的生物表面活性剂，应用于临床外用涂剂中的杀菌剂和起泡剂，也可用来制备合适的分子有序组合体体系（如层状液晶、微乳液、囊泡等），还可作为治疗癌症、心血管病、高血压、糖尿病等药物包缝制剂的基质。本文以商品化胆酸和一系列的长链伯胺（C12-C18）为原料，合成了带有韧性的疏水长链烃基的胆酸酰胺，结果表明，与母体化合物胆酸相比，目标化合物的表面活性有了一定的改善。

1 实验部分

1.1 试剂和仪器

反应溶剂均需做无水处理。

Bruker tensor 27红外光谱仪（KBr压片法，检测范围为4000～400cm-1）；WRR熔点仪（上海精密科学仪器有限公司），数据未经校正；1H NMR及13C NMR分析：Bruker Advance 600（德国Bruker公司）；LC-MS分析（LCQDeca XP MAX型，美国Finnigan公司）；DCATⅡ型表面张力仪（Data physics Instruments公司，Germany）；反应进程用TLC跟踪检测。

1.2 胆酸三甲酸酯的制备

圆底烧瓶中,依次加入胆酸（5.00g,12.25mmol），新蒸甲酸（10mL），加热至 50～55℃，反应 5～6h，得到无色均相溶液，55℃下旋转蒸发，蒸除过量甲酸，得到白色-黄色固体，用乙醇-水重结晶，得产物白色固体甲酸酯 3.1g，产率 51.4%，m.p.：203～205℃，IR（KBr，cm-1）ν2924，2873，1722，1447，1384，1180。

1.3 三甲酰氧基胆酸酰氯的制备

圆底烧瓶中，依次加入上一步所制得的三甲酸酯（1.00g，1.87mmol），无水苯（30mL），草酰氯（1mL,1.34g，10.52mmol），室温搅拌 6h，得无色均相溶液，旋转蒸发得白色粘稠固体，溶于二氯甲烷（5mL），再次旋转蒸发，重复操作3次，得白色固体胆酰氯0.76g，产率75%，IR（KBr,cm-1）ν3415，2944，2873，1802，1718，1469，1381，1181。

1.4 三甲酰氧基胆酸酰胺的制备

三口烧瓶中，依次加入合适长链胺（0.92mmol），三乙胺 （1.8mL，1.31g，12.97mmol），无水二氯甲烷（18mL），冰浴冷却下搅拌。将上步所得胆酰氯全部溶于二氯甲烷（5mL）中，滴加进体系中，搅拌1h，升至室温，搅拌过夜，得混合物，加入甲醇（30mL），搅拌1h，旋转蒸干得粘稠液体，加入10%NaHCO3（35mL），用二氯甲烷（30mL×4）萃取，合并有机相，无水Na2SO4干燥，再旋干，得粘稠固体，重结晶（乙酸乙酯-石油醚），得白色固体三甲酰氧基胆酸酰胺酯，粗产物未经纯化直接用于下一步反应。

1.5 胆酸酰胺的制备

圆底烧瓶中依次加入上一步粗产物三甲酰氧基胆酸酰胺，甲醇（2mL），搅拌至溶解，滴加10%NaOH的甲醇溶液（2mL），搅拌1h，旋转蒸发，加入5%NH4Cl（5mL），二氯甲烷萃取（5mL×4），合并有机相，无水MgSO4干燥，过滤，旋干滤液，得白色固体，为目标产物N-长链烷基胆酸酰胺。

1.5.1 N-十二烷基-3α，7α，12α-三羟基-5β-24-胆酸酰胺 白色固体，产率29%，m.p：86～88℃；1H NMR（CDCl3,600MHz）δ:6.28（s,1H,CONH）,3.96（s,1H,3α-H）,3.84（s,1H,7α-H）,3.41（s,1H,12α-H）,3.21（m,2H,NHCH2）,3.02（m,3H,OH）,2.26～2.08 （m,10H）,2.07 （m,2H）,1.90～1.53（m,9H）,1.20～1.25（m,21H）,1.11（m,1H）,0.99（s,3H,18-CH3）,0.88 （m,6H）,0.68 （s,3H,19-CH3）；13C NMR（CDCl3,150 MHz）δ 174.54,73.14,71.91,68.18,46.48,46.39,41.65,41.52,39.81,39.59,39.43,35.37,34.77,34.71,33.07,31.93,31.80,30.95,30.39,29.70,29.66,29.62,29.38,28.12,27.59,27.01,26.34,23.29,22.70,22.41,17.47,14.14,12.47；IR （ KBr,cm-1）ν 3313,2925,2854,1648,1552,1454,1374,1079；LC-MSm/z（%）:575.26[（M-H）-,100]。

1.5.2 N- 十四烷基-3α，7α，12α- 三羟基-5β-24-胆酸酰胺 白色固体，产率34%，m.p.：88～90℃；1H NMR （ CDCl3，600 MHz）δ 6.12（s,1H,CONH）,4.01 （s,1H,3α-H）,3.83 （m,1H,7α-H）,3.43（s,1H,12α-H）,3.21（m,5H,NHCH2,OH）,2.20（m,2H,CH2CO）,2.10（m,1H）,1.90～1.80（m,7H）,1.60～1.37（m,13H）,1.20～1.25（m,24H）,1.11（m,1H）,0.99（s,3H,18-CH3）,0.88（m,6H）,0.67（s,3H,19-CH3）；13C NMR（ CDCl3,150 MHz）δ 174.08,73.13,71.86,68.47,46.47,46.38,41.58,41.53,39.58,39.42,35.38,34.77,34.72,33.12,31.92,31.79,30.39,29.71,29.68,29.63,29.40,29.37,29.10,27.59,27.01,26.29,23.29,22.69,22.43,17.47,14.13,12.45；IR（KBr,cm-1）ν 3306,2925,2855,1647,1553,1462,1373,1078；LC-MSm/z（%）:603.29[（M-H）-,100]。

1.5.3 N- 十六烷基 -3α，7α，12α- 三羟基-5β-24-胆酸酰胺 白色固体，产率32%，m.p.：82～84℃；1H NMR （ CDCl3，600 MHz）δ 6.06（s,1H,CONH）,3.96 （s,1H,3α-H）,3.83 （s,1H,7α-H,）,3.43 （s,1H,12α-H）,3.22 （m,5H,NHCH2,OH）,2.21（m,2H,CH2CO）,2.10（m,1H）,1.93～1.77（m,8H）,1.60～1.37（m,12H）,1.20～1.25（m,28H）,1.10（m,1H）,0.96（m,3H,18-CH3）,0.88（m,6H）,0.67（m,3H,19-CH3）；13C NMR（ CDCl3,150 MHz）δ 174.03,73.13,71.90,68.49,46.52,46.39,41.62,41.53,39.59,39.44,35.39,34.78,34.71,33.17,31.93,31.79,30.42,29.73,29.67,29.63,29.40,29.38,28.12,27.60,27.02,26.31,23.30,22.70,22.11,17.48,14.14,12.47；IR （ KBr,cm-1）ν 3304,2925,2854,1647,1553,1463,1373,1078；LC-MSm/z（%）:631.37[（M-H）-,100]。

1.5.4 N- 十八烷基 -3α，7α，12α-三羟基-5β-24-胆酸酰胺 白色固体，产率35%，m.p.：78～80℃；1H NMR （ CDCl3，600 MHz）δ 6.16（s,1H,CONH）,3.98 （m,1H,3α-H）,3.83 （m,1H,7α-H）,3.43 （m,4H,12α-H,OH）,3.21 （m,2H,NHCH2）,2.21（m,2H,CH2CO）,2.10（m,1H）,1.90～1.83 （m,7H）,1.60～1.37 （m,16H）,1.20～1.25（m,33H）,0.96（m,3H,18-CH3）,0.88（m,7H）,0.67（m,3H,19-CH3）；13C NMR（ CDCl3,150 MHz）δ 173.39,73.13,71.90,68.49,46.54,46.39,41.62,41.53,39.61,39.58,39.41,35.39,34.77,34.73,33.20,31.93,31.74,30.43,29.72,29.67,29.63,29.40,29.37,28.13,27.72,27.60,27.01,26.32,23.30,22.70,22.44,29.18,17.48,14.13,12.47；IR （KBr,cm-1）ν 3314,2925,2855,1647,1552,1461,1372,1080；LC-MSm/z（%）:659.44[（M-H）-,100]。

2 结果与讨论

目标化合物的1H NMR显示了化合物分子中各特征氢原子的化学位移及峰面积。其中，胆酸母体表征结果与文献值类似，修饰后的酰胺氢分别在6.30×10-6左右处出峰，且根据图谱，积分后的氢个数与理论值一致，所以确定为目标化合物。目标化合物的13C NMR分别显示了化合物分子中各碳原子的出峰，其中，碳的个数均比目标化合物少，这是因为目标分子中仲碳数较多，在图中显示出重叠，修饰后的酰胺碳在170×10-6左右出峰，所以结合1H NMR表征，可确定目标化合物的特征结构单元的化学位移在1H NMR和13C NMR都有所归属。目标化合物的红外光谱图中，3303～3308cm-1为酰胺基N-H和羟基O-H的伸缩振动，1647cm-1为酰胺羰基的伸缩振动，说明酰胺键已经接到胆酸分子上。从目标化合物的质谱图中，可看出各化合物的分子离子峰，和目标化合物计算值完全一致，所以结合1H NMR,13C NMR，IR可以确定目标化合物结构正确。

配制浓度约为0.1mmol·L-1的系列溶液，通过DCATⅡ型表面张力仪（Data physics Instruments公司，Germany），采用吊片法，设测量误差为±0.01，测得各化合物的表面张力，结果见表1。

表1 化合物表面张力比较Tab.1 Comparison of surface tension

由表1中表面张力数据可见，与母体化合物胆酸相比较，修饰后的带有韧性的长链酰胺型胆酸化合物能够稍微降低对水的表面张力，降低表面张力的效率和脂链的长短有一定相关性。

3 小结

以商品胆酸和一系列的长链伯胺 （C12～C18）合成长链的N-烷基胆酸酰胺，先将胆酸羟基保护，再将侧链羧酸变成反应活性较高的酰氯，再与长链伯胺反应成酰胺，最后脱保护得到目标化合物。

设计合成得到的长链N-烷基胆酸酰胺化合物是一类非离子型的表面活性剂，为此，对它们的表面活性进行了一些初步的研究，研究了目标化合物在水中的表面张力。修饰后的带有韧性的长链酰胺型胆酸化合物能够降低对水的表面张力，降低表面张力的效率和脂链的长短有一定相关性。

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