薯蓣皂苷的汇聚式合成❋

马明旭， 陈朋伟， 周 薪， 王 鹏， 李 明

(中国海洋大学医药学院海洋药物教育部重点实验室，山东 青岛 266003)

薯蓣皂苷的汇聚式合成❋

马明旭， 陈朋伟， 周 薪， 王 鹏， 李 明❋❋

(中国海洋大学医药学院海洋药物教育部重点实验室，山东 青岛 266003)

采用汇聚式合成策略高效完成了天然产物薯蓣皂苷的合成。在PhCF3/tBuCN/CH2Cl2溶剂中，以HB(C6F5)4作为催化剂，-20 ℃条件下马铃薯三糖三氯亚胺酯供体与薯蓣皂苷元反应，以β/α=11.8/1的立体选择性和97%的产率得到糖苷化产物，然后脱除保护基得到薯蓣皂苷。

汇聚式合成；薯蓣皂苷；马铃薯三糖三氯亚胺酯；糖苷化

薯蓣皂苷(dioscin)是一种螺甾皂苷，由薯蓣皂苷元的3位羟基与马铃薯三糖以β糖苷键连接而成，结构式见图1。薯蓣皂苷通常存在于薯蓣属植物如穿龙薯蓣、盾叶薯蓣、黄山药等的根茎中，具有抗肿瘤[1]、改善心血管功能[2]、抗病毒[3]、调节免疫[4]、抗血小板凝集[5]、降血脂[6]等药理作用，是上市药物地奥心血康的主要活性成分之一[7]。

图1 薯蓣皂苷的结构

目前，合成薯蓣皂苷主要有线性逐步合成和汇聚式合成两种策略。俞飚小组[8]于1998年采用线性逐步合成策略首次完成薯蓣皂苷的全合成，之后该小组分别以N-苯基三氟亚胺酯供体[9]与邻己炔基苯甲酸酯供体[10]对上述方法进行改进。雷平生[11-12]等也采用线性逐步合成策略完成了薯蓣皂苷的合成工作。线性逐步合成策略可以通过葡萄糖2位保护基的邻基参与作用很好地解决糖基和苷元之间β糖苷键的形成问题，但该策略步骤长，苷元多次参与糖苷化反应。Nohara[13-14]等在促进剂BF3·Et2O的作用下，以马铃薯三糖三氯亚胺酯为供体和薯蓣皂苷元为受体，CH2Cl2为溶剂的条件下，采用汇聚式合成策略，以81.5%的产率得到糖苷化产物，但反应的立体选择性差，其β/α的比率为1/2.78；2008年，该课题组[15]在探索不同类型马铃薯三糖供体对糖苷化立体选择性影响时发现：以TMSOTf为促进剂，马铃薯三糖亚磷酸二乙酯供体与薯蓣皂苷元反应的立体选择性可提高至β/α=3.2/1，但糖苷化产率则降为53%。这些结果表明马铃薯三糖供体由于没有邻基参与基团，在采用汇聚式合成策略合成薯蓣皂苷时，其糖苷化立体选择性的控制是合成的难点。2013年，本文课题组通过HB(C6F5)4催化的汇聚式合成方法[16]，高收率、高立体选择性的完成了26位硫代和硒代薯蓣皂苷的合成，并在此基础上成功完成了澳洲茄边碱的全合成[17]。本文通过系统的条件优化，采用汇聚式合成策略高效地完成了薯蓣皂苷的合成。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

TMSOTf(三氟甲磺酸三甲基硅酯)，HB(C6F5)4(四-(五氟苯基)硼酸)，DBU(1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯)等均为安耐吉试剂公司产品，纯度99%。薯蓣皂苷元购于南京广润生物制品有限公司，纯度98%。未经特殊说明，其余所用试剂均为国产分析纯。乙腈、CH2Cl2经过CaH2重蒸回流处理，所用石油醚沸程为60～90 ℃。柱层析所用硅胶由青岛海洋化工厂分厂购置，规格为300～400目。TLC显色剂为8%的硫酸甲醇溶液。

主要仪器有JEOLJNM-ECP(600MHz)和Bruker ARX500 (500 MHz)核磁共振波谱仪;JASCO P-1020比旋光仪;85-2型磁力搅拌器;旋转蒸发仪(EYELA,N-1100;BUCHI,R-114)。

1.2 实验操作

1.2.1 2-O-苯甲酰基肟-2-氰基乙酸乙酯(3)的合成 氩气保护，将商品化原料1(16 mL,0.15 mol)与NaNO2(12.5 g,0.18 mol)溶解在水(60 mL)中，冰浴下逐滴加入乙酸(11.5 mL,0.15 mol)，反应恢复至室温，搅拌4h，TLC检测反应完全，冰浴下加入浓盐酸调pH=1，EtOAc萃取，收集有机相，无水MgSO4干燥，过滤、浓缩得到黄色固体2。将化合物2(500 mg,3.52 mmol)溶解在CH2Cl2(5 mL)中，加入Et3N(0.55 mL,3.88 mmol)，缓慢滴加苯甲酰氯(0.41 mL,3.52 mmol)，室温搅拌反应，12 h后TLC检测反应完全，加入CH2Cl2稀释，用饱和NaHCO3溶液洗涤，收集有机相，无水MgSO4干燥，过滤、浓缩、重结晶(PE/CH2Cl2,60 ℃)得黄色固体3(510 mg,2.07 mmol,59% for two steps)。1H NMR(600 MHz,CDCl3)δ8.18(d,J=8.0 Hz,2H),7.71(d,J=7.2 Hz,1H),7.54(t,J=7.8 Hz,2H),4.50(q,J=7.1 Hz,2H),1.43(t,J=7.1 Hz,3H)。

1.2.2S-对甲苯基-1-硫代-3,6-二-O-苯甲酰基-β-D-吡喃葡萄糖苷(5)的合成 氩气保护，将化合物4(50 mg，0.17 mmol)，活化酯3(108 mg,0.44 mmol)加入到CH2Cl2(2 mL)中，加入Et3N(66 μL,0.47 mmol)，室温下反应。12h后TLC检测反应完全，减压浓缩，(PE/EtOAc/CH2Cl2=5/1/1)柱层析分离得白色固体5(56 mg,0.11 mmol,65%)。1H NMR(600 MHz,CDCl3)δ2.33-2.27(s,3H),3.01-2.69(m,2H),3.58(t,1H,J=9.5 Hz),3.70(t,1H,J=9.5 Hz),3.79-3.74(m,1H),4.62(d,1H,J=9.7 Hz),4.72-4.64(m,2H),5.27(t,1H,J=9.0 Hz),6.98(d,2H,J=7.7 Hz),7.40(t,2H,J=7.7 Hz),7.49-7.43(m,4H),7.55(t,1H,J=7.4 Hz),7.62(t,1H,J=7.4 Hz),8.08-8.02(m,4H)。

1.2.3 薯蓣皂苷元2,4-二-O-(2,3,4-三-O-乙酰基-α-L-吡喃鼠李糖基)-3,6-二-O-苯甲酰基-β-D-吡喃葡萄糖苷(10)的合成 氩气保护，将三糖供体9(33.8 mg,0.031 mmol)，薯蓣皂苷元(10 mg,0.024 mmol)和活化的5Å分子筛(90 mg)加入到干燥的PhCF3/tBuCN/CH2Cl2(5/1/1.3)的混合溶液(2.1 mL)中，-20 ℃搅拌30 min后，加入HB(C6F5)4(0.0048 mmol)的CH2Cl2(100 μL)新制溶液，-20 ℃下反应2 h，TLC检测反应完全，加入Et3N淬灭反应，减压浓缩，柱层析分离(PE/EtOAc=2/1)得糖苷化产物10(β/α=11.8/1) (31 mg,0.023 mmol,97%)。β构型数据：1H NMR(600 MHz,CDCl3)δ0.67(d,3H,J=6.2 Hz),0.80-0.75(m,6H),0.94(s,3H),0.97(d,3H,J=7.0 Hz),1.14(d,3H,J=6.3 Hz),1.73(s,3H),1.87(s,3H),1.91(s,3H),1.94(s,3H),1.97(d,6H,J=1.6 Hz),2.26-2.19(m,1H),2.41-2.36(m,1H),3.36(t,1H,J=11.0 Hz),3.49-3.44(m,1H),3.60-3.52(m,1H),3.73-3.67(m,1H),3.78(t,1H,J=8.2 Hz),3.87-3.83(m,1H),3.96(t,1H,J=9.5 Hz),4.36-4.31(m,1H),4.41(q,1H,J=7.3Hz),4.50(dd,1H,J=12.2,5.5 Hz),4.66(d,1H,J=7.7 Hz),4.75(s,1H),4.78(dd,1H,J=12.4,2.3 Hz),4.92-4.83(m,3H),4.96(dd,1H,J=3.6,1.7 Hz),5.12-5.09(m,1H),5.17-5.13(m,2H),5.33(d,1H,J=5.1 Hz),5.60(t,1H,J=9.1 Hz),7.46-7.40(m,4H),7.58-7.53(m,2H),8.03(t,4H,J=7.2 Hz);13C NMR(125 MHz,CDCl3)δ14.6,16.4,17.0,17.26,17.28,19.3,20.4,20.7,20.82,20.85,20.89,20.93,28.9,29.8,30.4,31.5,31.9,32.2,36.9,37.0,38.6,39.8,40.4,41.7,50.0,56.6,62.2,62.9,65.7,66.6,66.9,67.6,68.6,68.8,69.2,70.1,70.6,71.1,73.1,76.0,76.3,77.5,79.6,80.9,98.1,99.1,99.6,109.4,122.1,128.48,128.52,128.9,129.2,129.9,130.0,130.2,131.0,133.1,133.4,140.1,165.1,165.9,169.0,169.7,169.97,170.00,170.07,170.12。

1.2.4 薯蓣皂苷的合成 氩气保护，将β构型化合物10(45 mg, 0.034 mmol)溶于CH3OH/CH2Cl2(v/v=1/1)的混合溶液(2 mL)中，加入甲醇钠至pH=12，室温下反应24 h，TLC检测反应完全。酸性树脂中和至pH=6，过滤、浓缩，(CH2Cl2/MeOH(7/1) with 8% H2O)柱层析分离得白色固体薯蓣皂苷(28 mg,0.032 mmol,95%)。1H NMR(600 MHz, pyridine-d5)δ0.71(d,3H,J=5.2 Hz),0.85(s,3H),1.07(s,3H),1.15(d,3H,J=7.0 Hz),1.65(d,3H,J=6.1 Hz),1.78(d,3H,J=6.2 Hz),2.74(t,1H,J=11.6 Hz),2.85-2.79(m,1H),3.52(t,1H,J=10.3 Hz),3.62-3.58(m,1H),3.66(d,1H,J=9.5 Hz),3.94-3.85(m,1H),4.10(dd,1H,J=12.1,3.5 Hz),4.28-4.21(m,3H),4.45-4.33(m,3H),4.56(dd,2H,J=14.2,6.2 Hz),4.65(dd,1H,J=9.2,3.4 Hz),4.70(s,1H),4.85(d,1H,J=1.9 Hz),5.00-4.93(m,3H),5.33(d,1H,J=4.9 Hz),5.88(s,1H),6.43(s,1H);13C NMR(125 MHz,pyridine-d5)δ15.0,16.4,17.3,18.5,18.7,19.4,21.1,29.3,30.0,30.2,30.6,31.7,31.8,32.2,32.3,37.2,37.5,39.0,39.9,40.5,42.0,50.3,61.3,61.5,62.9,66.9,69.5,70.4,72.6,72.8,72.9,73.9,74.1,77.0,77.8,78.0,78.1,78.6,81.1,100.3,102.0,102.9,109.3,121.8,140.8。

2 结果与讨论

采用1-O-苯甲酰基苯并三唑(BBTZ)[18]对化合物4的3,6-位羟基苯甲酰化，尽管以72%的产率得到3,6-位苯甲酰基保护的葡萄糖硫苷5，但柱层析分离除去1-羟基苯并三唑(HOBt)非常困难。最近，研究发现[19]在形成酰胺键时，2-肟氰乙酸乙酯能够取代HOBt用于酰胺键的形成，且该化合物能够方便地用水洗除去，热稳定性也较HOBt好。受此启发，我们以氰基乙酸乙酯与现制的亚硝酸反应得到2-肟氰乙酸乙酯，再与苯甲酰氯反应，2步以59%的产率得到活化酯3。在2.7当量的三乙胺，CH2Cl2为溶剂，2.5当量的活化酯3与葡萄糖对甲苯硫苷4反应，以65%的产率得到3,6-位羟基苯甲酰化的产物5(如图2所示)。与采用BBTZ相比，尽管化合物5的产率略低，但其纯化非常容易。最近，Williams小组[20]系统地研究了活化酯3选择性保护羟基的方法。

(试剂与条件:a)NaNO2,AcOH,H2O,r.t.,4h;b)BzCl,Et3N,CH2Cl2,r.t.,12h,59% from 1 to 3;c) 3,CH2Cl2, Et3N, r.t., 12 h, 65%。)

图3为薯蓣皂苷的合成，按照文献方法[16]，鼠李糖三氯亚胺酯供体6，与化合物5在TMSOTf催化下进行2,4-位双糖苷化反应，脱除异头位硫苷得到化合物8。化合物8与Cl3CCN反应，得到马铃薯三糖三氯亚胺酯供体9。

对薯蓣皂苷元和马铃薯三糖供体9的糖苷化反应条件进行探索，结果如表1所示。以甲苯为溶剂，在TMSOTf (0.2 equiv)的催化下以β/α=1/1.2的立体选择性和88%的收率得到化合物10 (表1中的Entry 1)。参考汇聚式合成薯蓣皂苷类似物[16]与澳洲茄边碱[17]的糖苷化方法，当溶剂更换为PhCF3/tBuCN/CH2Cl2(5/1/1.3)，催化剂为HB(C6F5)4(0.2 equiv)时，0 ℃下反应以97%的收率得到β/α=7.3/1的糖苷化产物10 (表1中的Entry 2)；进一步降低反应温度至-20 ℃，反应的β/α立体选择性提高至11.8/1，而反应产率不受影响 (表1中的Entry 3)。硅胶柱层析分离得到β构型化合物10，经CH3ONa脱除所有的酰基保护基以95%的产率得到薯蓣皂苷。

表1 马铃薯三糖供体9与薯蓣皂苷元的糖苷化反应条件探索a

注：a反应体系中供体 (1.0 equiv)，受体 (1.3 equiv)，催化剂 (0.2 equiv)，加入5Å分子筛干燥。

aAll reactions were performed with1.0 equiv of donor, 1.3 equiv of acceptor, 0.2 equiv catalyst and dried by 5Å molecular sieve.

(试剂与条件: a) TMSOTf, CH2Cl2, -30 ℃, 3 h; b) NBS, acetone-H2O, 0 ℃, 0.5 h, 72% from 5 to 8; c) Cl3CCN, DBU, CH2Cl2, r.t., 24h, 91%; d) diosgenin, HB(C6F5)4, PhCF3/tBuCN/CH2Cl2, -20 ℃; e) CH3ONa, CH3OH/CH2Cl2=1/1, r.t., 24h, 95%.)

3 结语

本文采用汇聚式合成策略，完成了天然产物薯蓣皂苷的合成。制备的苯甲酰化2-肟氰乙酸乙酯3，用于葡萄糖对甲苯硫苷3,6-位苯甲酰基保护。马铃薯三糖供体9与薯蓣皂苷元在PhCF3/tBuCN/CH2Cl2(5/1/1.3), HB(C6F5)4(0.2 equiv), -20 ℃的条件下以97%的收率及β/α=11.8/1的立体选择性得到糖苷化产物，经CH3ONa以95%的产率脱除保护基得到薯蓣皂苷。

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责任编辑 徐 环

Convergent Synthesis of Dioscin

MA Ming-Xu, CHEN Peng-Wei, ZHOU Xin, WANG Peng, LI Ming

(The Key Laboratory of Marine Durgs, Ministry of Education, School of Medicine and Pharmacy, Ocean University of China, Qingdao 266003, China)

Convergent and efficient synthesis of dioscin was achieved. The glycosylation of the chacotrisyl trichloroacetimidate and diosgenin were promoted by HB(C6F5)4in PhCF3/tBuCN/CH2Cl2solvent at -20 ℃ to provide product with 97% yield and a β/α ratio of 11.8/1. Dioscin was obtained after removal of protecting groups.

convergent synthesis； dioscin； chacotrisyl trichloroacetimidate； glycosylation

国家自然科学基金项目(21002095；21272220)资助 Supported by the National Natural Science Foundation of China (21002095；21272220)

2015-12-02；

2016-04-14

马明旭(1991-)，男，硕士生。E-mail:mmx_1991@163.com

❋❋ 通讯作者：E-mail: lmsnouc@ouc.edu.cn

O621.3

A

1672-5174(2017)05-101-05

10.16441/j.cnki.hdxb.20150424

马明旭， 陈朋伟， 周薪, 等. 薯蓣皂苷的汇聚式合成[J]. 中国海洋大学学报(自然科学版), 2017, 47(5): 101-105.

MA Ming-Xu, CHEN Peng-Wei, ZHOU Xin, et al. Convergent synthesis of dioscin[J]. Periodical of Ocean University of China, 2017, 47(5): 101-105.