3- 取代剑麻皂素的合成

甘春芳，刘 亮，林啟福，陆秀莲，崔建国

（广西师范学院化学系，广西 南宁 530001）

从自然界存在的生物体中分离出具有生理活性的天然产物[1]，对它们进行结构分析、药理研究和临床试验[2~3]，从而发现能够治疗某种疾病的药物，是人们发现新药的一条主要途径。

剑麻皂素（Tigogenin）是从生产剑麻纤维传统产品之后废弃的麻汁和麻渣中提取的天然植物皂苷元，是合成甾体激素类药物的医药中间体和重要原料，广泛应用于肾上腺皮质激素、性激素及蛋白同化激素3大类200多种药物的制造[4~5]。

从文献上看，目前对剑麻皂素的研究，大多数都是对其醚键进行改造得到多种具有良好药用价值的化合物。本课题组在研究中发现，在甾核的3- 位引入肟基、腙基等不同的官能团时，这些甾体类化合物具有良好的细胞活性和生理药性[6~7]。剑麻皂素是天然存在的具有生理活性的物质，其具有甾核的基本结构，那么在其3- 位引入不同含氮的官能团是否也具有较好的抗肿瘤活性呢？因此，本文试图通过改造剑麻皂素的3- 位羟基成为不同的含氮基团，希望得到一些有用的具有特殊生理活性的化合物，为新药的研发提供有用的理论参考。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

Nicolet Avater FT-IR 360傅立叶红外光谱仪，Bruker 300 MHz超导核磁共振仪，BS200S电子天平，以及实验室常用的一些仪器。实验试剂均为分析纯。

1.2 合成路线

试剂与条件：（a）Collins/CH2Cl2；（b）NaAc·3H2O，NH2OH·HCl；（c）NH2-NH2·H2O/CH3CH2OH；（d）NH2NHCSNH2/CH3CH2OH。

1.3 实验步骤

1.3.1 三氧化铬吡啶（Collins reageat）的制备

在冰浴条件下，将10g CrO3（0.1mol）缓慢加入过量的吡啶（约20mL）中，不断搅拌，直至生成的黄色晶体转变成深红色。抽滤，石油醚洗涤，干燥，放入真空干燥箱中抽干备用。

1.3.2 3- 羰基 - 剑麻皂素（2）的制备

在100mL反应瓶中加入202mg（0.486mmol）剑麻皂素，加入30mL CH2Cl2溶解后，搅拌条件下，一次性加入526mg（2.04mmol）Collins试剂，溶液迅速变成深褐色，反应在室温条件下搅拌进行。TLC监测（展开剂：V乙酸乙酯∶V石油醚=1∶4），反应大约 30h后没有原料点，停止反应。反应物倾进硅胶短柱，乙酸乙酯洗脱，减压蒸出溶剂，使用0.038~0.048mm硅胶柱层析分离（洗脱剂：V乙酸乙酯∶V石油醚=1∶4），得到白色固体142mg。产率：72%，θmp：214~215℃。该化合物的光谱数据： IR（KBr，υ/cm-1）： 2945，1732，1437，1380，1249，1053；1H NMR（CDCl3，300MHz）δ：4.37~4.39（1H，m，C16-H）， 3.321~3.391（2H，m，C26-H），1.106（3H，s， 27-CH3）， 0.954（3H， d，J=6.6 Hz， 21-CH3）， 0.780（s，6H，18-CH3and 19-CH3）；13C NMR（CDCl3，75MHz） δ：213.0（3-C）， 109.2（22-C），80.7（16-C），66.8（26-C），62.1（17-C），56.1（14-C），53.7（9-C），46.6（5-C）， 44.7（4-C），41.6（20-C），40.5（13-C），39.9（12-C），38.5（1-C），38.1（2-C），35.7（10-C）， 35.0（8-C），31.8（15-C），31.7（23-C），31.3（7-C），30.3（24-C），28.8（6-C），28.7（25-C），21.2（11-C），17.1（27-C），16.5（18-C），14.5（19-C），11.5（21-C）。

1.3.3 3- 肟基 - 剑麻皂素（3）的制备

86mg（0.208mmol）化合物2溶于95%乙醇中，溶解完全后加入28mg（0.208 mmol）NaAc·3H2O，搅拌10min 后，加入 19mg NH2OH·HCl（0.273mmol），保持水浴温度为60℃，TLC监测（V乙酸乙酯∶V石油醚= 1∶4），反应28h后没有原料点，停止反应。减压蒸去大部分乙醇，得到白色固体，加入适量的水，用乙酸乙酯（10mL×3）萃取，有机相用饱和食盐水洗至中性，无水硫酸钠干燥，过滤，减压蒸去溶剂，粗产品使用硅胶柱层析分离（洗脱剂：V乙酸乙酯∶ V石油醚=1∶4）， 得到白色固体80mg。产率90%，θmp∶249~250℃。化合物 3 的光谱数据：IR（KBr，υ/cm-1）：3383，2921，1642，1552，1446，1385，1344，1242；1H NMR（CDCl3，300MHz） δ：8.697（1H，s，N-OH），4.39~4.41 （1H，m，C16-H），3.37~3.50（2H，m，C26-H），0.970（3H，br s，21-CH3），0.916（3H，s，27-CH3），0.784（6H，br s，18-CH3and 19-CH3）;13C NMR（CDCl3，75MHz） δ：160.5（3-C），109.2（22-C），80.8（16-C），66.8（26-C），62.1（17-C），56.2（14-C），54.0（9-C）， 46.4（5-C），45.3（4-C），41.6（20-C），40.5（13-C），40.0（12-C），38.3（2-C），37.1（1-C）， 36.3（10-C），35.0（8-C），32.0（15-C），31.7（23-C），31.4（7-C），30.3（24-C），28.8（6-C）， 28.5（25-C），20.4（11-C），17.2（18-C），16.5（27-C），14.5（19-C），11.4（21-C）。

1.3.4 3- 腙基剑麻皂素（4）的制备

170mg（0.411mmol）3- 羰基剑麻皂素溶于30mL无水乙醇中，溶解完全后滴入3~4滴冰醋酸调节溶液的pH值为3~5，然后加入45μL水合肼（80%）溶液，保持水浴温度为60℃，TLC监测（V乙酸乙酯∶V石油醚=1∶4）反应，大约1h后没有原料点，停止反应。减压蒸去无水乙醇，得到白色固体，加入适量CH2Cl2溶解，再加入适量水，然后用二氯甲烷（10mL×3）萃取。有机相用饱和食盐水洗至中性，无水硫酸钠干燥，过滤，减压蒸去溶剂，粗产品使用0.048~0.075mm硅胶柱层析分离（洗脱剂：V乙酸乙酯∶V石油醚= 1∶4），得到白色固体144mg。产率85%，θmp：263~265℃。化合物 4 的光谱数据为：IR（KBr）（υ/cm-1）：3473，2921，2856，1732，1642，1445，1381，1238，1054；1H NMR（CDCl3，300MHz）：4.404（1H，dd，J=14.7，7.5Hz，C16-H），3.34~3.51（2H，m，C26-H），0.975（1H，d，J=8.1Hz，21-CH3），0.930（1H，d，J=8.1Hz，27-CH3）0.790（6H，s，18-CH3and 19-CH3）；13C NMR（CDCl3，75MHz） δ：165.7（3-C），109.3（22-C），80.8（16-C），66.8（26-C），62.2（17-C），56.19（14-C），54.1（9-C），41.6（5-C），40.6（4-C），40.5（20-C），40.0（13-C），38.9（12-C），38.0（2-C），36.2（1-C），35.0（10-C），32.0（8-C），31.75（15-C），31.4（23-C），30.7（7-C），30.3（24-C），29.7（6-C），28.8（25-C），21.0（11-C），17.1（18-C），16.5（27-C），14.5（19-C），11.5（21-C）。

1.3.5 3- 缩氨硫脲基剑麻皂素（5）的制备

将 204mg（0.492mmol） 3- 羰 基 剑 麻 皂 素 溶于20mL无水乙醇中，滴入冰醋酸调节溶液pH值为3~5，保持反应温度为60℃，20min内分批加入54mg（0.261mmol）氨基硫脲，有白色固体析出。继续反应10min，TLC监测（V乙酸乙酯∶V石油醚=1∶4），没有原料点后停止反应，自然冷却。减压蒸去大部分溶剂，加入少量蒸馏水，用乙酸乙酯萃取，减压蒸干得到白色固体。硅胶拌样柱层析分离，先使用洗脱剂（V乙酸乙酯∶V石油醚=1∶4）将原料分离出来，再换用洗脱剂（V甲醇∶ V二氯甲烷=1∶20）将产品洗脱，得到白色固体214mg， 产率91.5%，θmp：270~271℃。化合物5的光谱数据：IR（KBr）（υ/cm-1）：3456，3195，2929，2847，1683，1568，1454，1380，1246，1176，1066；1H NMR（CDCl3，300MHz）δ：8.762（1H，br s，-NH2），7.23（1H，s，-NH2），6.358（1H，s，-NH），4.38~4.41（1H，m，C16-H），3.33~3.49（2H，m，C26-H），0.968（3H，d，J=8.1Hz，21-CH3），0.928（3H，s，27-CH3），0.783（6H，s，18-CH3and 19-CH3）；13C NMR（CDCl3，75MHz） δ：178.7（C=S），156.6（3-C），109.2（22-C），80.7（16-C），66.8（26-C），56.06（14-C），53.7（9-C），46.6（5-C），45.6（4-C），41.6（20-C），40.5（13-C），39.9（12-C），38.5（2-C），37.6（1-C），36.2（10-C），35.0（8-C），31.8（15-C），31.7（23-C），31.3（7-C），30.3（24-C），28.8（6-C），28.5（25-C），21.2（11-C），17.1（18-C），16.5（27-C），14.5（19-C），11.5（21-C）。

2 结果与讨论

2.1 产物的谱图分析

从化合物2的谱图看，羟基峰消失，在1732cm-1处出现了羰基峰，这就说明剑麻皂素3- 位羟基已被氧化生成了羰基，也就是生成3- 羰基剑麻皂素（2）。

化合物3的红外谱图显示在3383cm-1有肟羟基吸收峰，在1552cm-1出现了碳氮双键的振动吸收峰，说明3- 位的羰基已被取代形成了肟羟基。在化合物3的1H NMR中在8.29×10-6处有一共振信号为肟羟基，这样我们可以认为肟基已经存在于甾核，另外结合化合物3的13C NMR中出现161×10-6C=N官能团中C的吸收，进一步说明3- 位羰基被肟化。

与化合物2的谱图相比，化合物4的红外图谱中出现氨基的特征峰，1642cm-1为碳氮双键的吸收，再结合化合物4的13C NMR 中165.23×10-6出现3-位碳的碳氮双键吸收，说明3- 位羰基已成功被腙基取代。

化合物5的红外图谱中1589cm-1为碳氮双键的吸收，1503cm-1为碳硫双键的吸收，1292cm-1为碳硫键的吸收。化合物5的1H NMR中低场出现了-NH2信号，6.39×10-6为-NH的共振信号， 说明3-位羰基已经转变成为缩氨硫脲基。另外化合物5的13C NMR 中，原来化合物2的3- 位羰基碳的化学位移为210×10-6，在化合物5中已经向高场位移至156.6×10-6，178.7×10-6为碳硫双键中C的化学位移，这说明化合物2的3- 羰基已经转变成为3- 缩氨硫脲基，生成了3- 缩氨硫脲剑麻皂素（5）。

2.2 实验结果与讨论

在制备3- 羰基剑麻皂素（2）时，所加的原料与Collins试剂的量比例不同（1∶4、1∶5、1∶6），产率也不同，结果如表1所示。当剑麻皂素与Collins试剂的物质的量之比是1∶4，且在室温条件下反应时，产率最高；同时反应也会受到温度的影响，比较室温和在35℃下的反应产率，可以知道升高温度产率有所提高。

表1 Collins试剂用量与反应物产率

在制备3- 肟基剑麻皂素时（3）时，实验过程中发现3- 羰基剑麻皂素（2）在95%乙醇中溶解性很好，而且反应中加入了CH3COONa·3H2O调节溶液的pH值为碱性，提高了羰基的亲和性，使反应变得更容易，所以反应的产率很高，达到了90%以上。

3 结论

本文合成了3个新的不同的3- 取代剑麻皂素化合物，产率85%以上，合成方法简单可行。合成产物的生理活性研究有待于进一步进行。

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