假薯蓣皂苷元氧化方法的研究进展

崔晓雪，曹卫忠

（天津渤海职业技术学院，天津 300402）

甾体激素药物是全球药品产业的重要领域之一，据统计全球甾体药物年产值在2000 年已达到200 亿美元，仅次于抗生素。醋酸妊娠双烯醇酮（简称双烯）化学名为5,16-孕甾双烯-3β-醇-20-酮-3-醋酸酯,是合成甾体激素类药物的重要中间体，用于合成甾体抗炎药、避孕药、糖皮质激素类等多种药物[1]。制备双烯及其衍生物的基本原料是甾体皂苷元类，而中国具有丰富的甾体皂苷元资源，如薯蓣皂苷元、剑麻皂苷元、番麻皂苷元、知母皂苷元等。由于薯蓣皂素产量大,在黄姜、串地龙等植物中均有质量分数为2%以上的含量，因此一般以薯蓣皂素为原料,经开环反应得到中间产物假薯蓣皂素醋酸酯,然后经由各种方法将其氧化成为醋酸妊娠双烯醇酮。现有的方法如：Marker 降解法、氯化铵/吡啶催化降解法、高锰酸钾氧化法、光学氧化法、金属催化氧化法等。

1 国内外研究现状

1.1 Marker 降解法

制备醋酸妊娠双烯醇酮最经典的方法是Marker 方法[2]，也是目前工业上生产双烯最常用的方法。首先在高温（200℃以上）高压下将薯蓣皂苷元在乙酸酐中裂解成假薯蓣皂苷元，然后用三氧化铬氧化假薯蓣皂苷元，再经水解消除反应得到醋酸妊娠双烯醇酮（如图1 所示）。

图1 Marker 降解法

1.2 氯化铵/吡啶催化降解

1990 年，Micovic 等[3]对Marker 法进行改进，将薯蓣皂苷元和乙酸酐混合液在等摩尔的氯化铵和吡啶催化下回流8～9h，然后用三氧化铬氧化，再经酸解消除得到产物，降解总产率达到69%（如图2 所示）。

图2 氯化铵/吡啶催化降解法

1.3 高锰酸钾氧化法

2000 年，Goswami 等[4]报道了一种高锰酸钾氧化假薯蓣皂苷元的方法：在pH=3 下，用高锰酸钾氧化假薯蓣皂苷元，再经碱消除得到最终产物，总收率为75%（如图3 所示）。但该方法需要2 当量的高锰酸钾，导致副产物增多，后处理困难。

图3 Goswami 高锰酸钾氧化法

2008 年，Konwar 等[5]对Goswami 法进行了改进，用水和有机溶剂作为反应介质，仅使用催化量的高锰酸钾即可氧化假薯蓣皂苷元，助氧化剂如高碘酸钠、碘酸钠、高氯酸钠或氯酸钠等又能将生成的副产物二氧化锰氧化成高锰酸钾，进而继续对假薯蓣皂苷元进行氧化，解决了副产物二氧化锰增多的问题（如图4 所示）。

图4 Konwar 高锰酸钾氧化法

1.4 光化学氧化法

程学新等[6]采用光化学法对甾体皂苷元进行氧化，在光敏剂和光的存在下，与氧反应生成的氧化产物经酸解消除直接得到16-脱氢孕甾双烯酮醇醋酸酯（如图5 所示）该方法解决了降解反应中的环境污染问题。

图5 光化学氧化法

1.5 金属催化氧化

田伟生等[7]实现了金属催化氧化假甾体皂苷元。该法以甾体皂苷元为原料，经裂解得到假甾体皂苷元，然后在金属催化剂钨酸盐或钼酸盐和乙酸或磷酸催化下，用双氧水氧化，再经消除和水解得到16-脱氢孕烯酮醇（如图6 所示）。

图6 金属催化氧化法

2 分析与展望

通过前面的综述可以看出：工业中大量生产双烯的方法是Marker 法，虽然近年来有机化学专家学者对该法有所改进[3～7]，但仍存在下列弊端：

1）反应在有机溶剂中进行，溶剂用量大且不易回收，即增加成本又造成环境的污染。

2）反应过程中需要大量催化剂，不能回收使用。

3）氧化和消除反应不能一起进行，生产过程复杂。

因此，克服上述方法的诸多弊端，绿色合成，提高产率，降低生产成本成为目前亟待解决的问题。

2003 年，李春葆课题组首例报道了一种绿色催化氧化体系：水为反应介质，在五氧化二钒（V2O5）催化下、双氧水（H2O2）将卞醇、卞氯氧化成为芳香醛。该反应体系以水为反应媒介，减少了有机溶剂对环境的污染；V2O5作为催化剂便宜易得，可以重复回收使用；H2O2为氧化剂，产物为氧气和水，不产生其他副产物，是一种很好的绿色反应体系。在将来的研究中，可考虑将该反应体系用于假薯蓣皂苷元的氧化，将会大大降低生产成本，增大氧化反应对环境的友好性。