延龄草苷的合成方法研究

2018年度北京中医药大学基本科研业务费（在读研究生项目）资助项目（项目编号：2018-JYBZZ -X S 068)2020-06-12钟婷（1995_)，女，湖南省岳阳市人，硕士研究生，研究方向：天然产物合成与结构修饰E -m ail : 1759566710@ 张®园（ 1979-)，女，副教授，博士研究生，研究方向：天然产物合成与结钩咚饰：E -m ail : choenen @
第50卷第3期2021年3月当
代化工
C o n te m p o ra r y C h e m ic a l I n d u s t r y
V o l .50, N o .3
M a rc h , 2021
延龄草苷的合成方法研究
钟嫜，何贝桥，苏进，杨淑珍，张园园
(北京中医药大学中药学院.
北京102488 )
摘 要：延龄草苷为簧蓣皂苷元-3-04-D -吡喃葡萄糖苷，来源于中药延龄草.为尚体皂f f 类化合物，具有
广泛的生物活性通过两种方法合成延龄草苷：Koenigs-Knorr 法，以溴代搪为糖基供体，以碳酸银作为催化 剂，将薯蓣皂苷儿与溴代-«-D -四乙酰葡萄糖成苻合成延龄草昔；（氟化硼-乙醚催化法，全乙酰葡萄糖作为糖 供体，将冓蓣皂苷元与《-D -五乙酰葡萄糖成苷合成延龄草苷合成产物和中间体的结构经1H-NM R 和UC-NMR 法确认.比较两种合成方法：Koenigs-Knorr 法路线较长，步骤略为繁琐，收率较高，为74.7 氣化硼-乙醚催化法路线较短，反应迅速，成本电低，但收率较低，为34.9 %:采用的两种方法均具有操作简单.反应条 件温和的优点，可为延龄草ff•的广泛应用提供物质保证，并为®体皂苷类化合物的化学合成提供技术支持 关键词：延龄草苷；Koenigs-Knorr 法；三氟化硼-乙醚催化；合成中图分类号：TQ464.3 文献标识码：A 文章编号：1671-0460(2021)03-0594-04
Study on the Synthesis of Trillin
ZHONG Ting , HE Bei -qiao , SU Jin , YANG Shu -zhen , ZHANG Yuan-yuan
(School o f Chinese Materia Medica, Beijing University o f Chinese Medicine, Beijing 102488, China)
Abstract: Trillin (diosgenin-3-O-^-d-glucopyranoside) is a kind o f steroidal saponin, which is derived from the traditional Chinese medicine Trillium tschonoskii Maxim. In this paper, trillin was synthesized by two methods. In Koenigs-Knorr method, bromosaccharidc was used as sugar donor and silver carbonate was used as catalyst,trillin was synthesized from diosgenin and bromo-a-D-tetraacetyl glucose into glycosides. In boron trifluoride ether catalysis method, total acetyl glucose was used as sugar donor,trillin was synthesized from diosgenin and a-D-pentaacetyl glucose into glycosides. The structures o f the products and intermediates were confirmed by 'H-NMR and i 3C_NMR. The two synthetic methods were compared: Koenigs-Knorr method had a longer route and a slightly more complicated step, with a higher yield o f 74.7%; and the catalytic method of boron trifluoride ether had a shorter route and a faster reaction, the cost was lower, but the yield was lower (34.9%). Both methods had the advantages o f simple operation and mild reaction conditions, which could provide material guarantee for the wide application o f trillin glycosides and provide technical support for the chemical synthesis o f steroidal saponins.
Key words: Trillin; Koenigs-Knorr method; Boron trifluoride-ether catalysis; synthesis
延龄草（7W ///_ Asc/z (川〇?々/•/• M
a x i m
.)又名头顶一颗珠，是百合科延龄草属多年生草本植物，土家 族四大神药之一。

作为我M 传统名贵中药，主要分 布在湖北神农架、恩施自治州、郧阳、四川中南部、 甘肃东南部和云南北部。

延龄草具有镇静、止痛、 活血、止血之功效，主治高血压、神经衰弱、眩晕 头痛、腰腿疼痛、月经不调、崩漏、外伤出血、跌 打损伤等。

近年来研究表明，延龄草中的留体皂苷 类化合物具抗衰老、抗肿瘤等生理活性h 1。

但由于 受到环境恶化、乱砍滥伐、过度采挖等人为因素， 以及种子休眠期较长、发芽率低等生物学特性的影 响，延龄草种群的数目剧烈下降，已被列为国家三 级珍稀濒危植物' 延龄草总皂苷中的主要成分延 龄草苷化学结构为薯蓣皂苷元-3 - O -A - D -吡喃葡萄 糖苷研究表明该化合物妓有多种生物活性，在抗
肿瘤方面，延龄草苷对H
e L a
、K 562、H
L
60等肿瘤
细胞均具有良好的抑制作用，其主要通过抑制肿瘤 细胞增殖、诱导肿瘤细胞凋亡、抑制肿瘤细胞转移、 逆转耐药性、调节机体免疫力、增强化疗药物的疗 效等发挥抗肿瘤的作用―51。

在抗炎方面，延龄草开
能显著提高H 202损伤的P C 12细胞活力、提高细胞 抗氧化能力、降低炎症因子损伤，延龄草苷还可抑 制L P S 诱导的小胶质细胞的炎性激活，抑制炎性基 因的表达|M |延龄草苷对大鼠脊髓损伤有保护作 用，可通过抑制组织内氧化应激反应改善运动功 能' 此外，延龄草苷对肺炎链球菌（S P )感染的 肺泡t 皮细胞损伤也具有较好的保护作用' 还可 显著抑制牛黄胆酸钠诱导的腺泡细胞坏死，降低胰 腺淀粉酶和脂肪酶的升高，改善胰腺和肺的病理损 伤，即显著减轻A
P
诱导的胰腺和肺损伤
目期介者
项日简作 金稿者讯 基
收作通
第50卷第3期
Ac.O
体需使用昂贵而且不稳定的核苷酸葡萄糖，合成成
本高、T.艺不成熟。

关于延龄草苷的化学合成，文
献采用S c h m i d t法，即在路易斯催化下，将葡萄糖钟婷，等：延龄草苷的合成方法研究________________________________595_
OAc
OAc 的三氯乙酰亚胺酯与薯蓣皂苷元进行成苷反应，方 法较复杂繁琐[11]，本文参考糖苷类化合物的经典制 备方法112],设计出如图1的两种合成路线，可方便、快捷、高效地大量合成延龄草苛，为该化合物更广 泛应用提供技术支持与物质储备：
1实验部分
1.1试剂与仪器
A S C E N D-400型核磁共振仪，瑞士
B r u k e r公-司；旋转蒸发仪，R E-52A A,上海亚荣生化仪器厂；电子天平，J M-B5002,余姚市纪铭称重校验设备有限 公司；显微熔点测定仪，X-5,巩义市科瑞仪器有 限公司；78-1磁力搅拌器，江苏荣华仪器制造厂：
b.B F,.E t,0 a.Ag,CO,
CH,O H-CH,ONa
目前，关于皂苷类化合物的制备方法主要有以 下几类：天然提取、酶催化合成及化学合成。

由于 延龄草中皂苷类成分复杂、结构类似、含量较低，且药材也面临濒危灭绝、资源稀缺，因此难以利用 从药材中提取、分离等手段高效制备延龄草苷，从 而限制了其活性、机理等方面的深入研究与开发。

目前，化学法和酶法是利用体外糖基化实现阜苷类 成分制备的主要途径：酶法中糖基转移酶的糖基供
薯蓣皂苷元，宝鸡辰光生物科技有限公司；三 氟化硼-乙醚溶液，北京百灵威科技有限公司；乙酸 酐、高氯酸、无水硫酸钠、二氯甲烷、乙酸乙酯、石油醚、氯仿、甲醇，北京化工厂；33%H B r-A c O H
溶液，北京伊诺凯科技有限公司；碳酸银，天津福 晨化学试剂厂；D-葡萄糖，阿达玛斯试剂有限公司；以上试剂均为分析纯。

薄层层析用硅胶板G、柱层 析用硅胶200〜300目（0.075〜0.048 m m),青岛海洋 化工有限公司；阳离子交换树脂，天津津达树脂厂。

1.2合成
1.2.1ct-D-五乙酰葡萄糖（化合物1 )的合成
取乙酸酐15.7 m L,冰浴下滴加高氯酸30
搅拌10 m i n后，将D-葡萄糖5.0 g分批次投人反应 瓶，恢复室温后反应4 h，将反应液分散于200 m L
冰水中，二氯甲烷萃取3次，合并有机相，依次用 稀氢氧化钠溶液、蒸馏水、饱和N a C l溶液洗涤，取有机层，无水硫酸钠干燥过夜，抽滤，干燥后得 白色固体，产率97.2%,熔点112~114 °C，与文献 报道™—致。

丨.2.2溴代-ct-D-四乙酰葡萄糖（化合物2)的合成取化合物1 5 g，加入适量二氯甲烷使之完全溶 解，冰浴下滴加33%H B r-A c O H溶液3.3 m L,反应
l h后恢复至室温，室温继续反应3.5 h,取反应液，分散于100 m L冰水，依次用稀氢氧化钠溶液、冰
水、饱和氯化钠溶液洗涤，有机层以无水硫酸钠干 燥，过滤，浓缩，得透明浆状物，乙酸乙酯-石油醚 (体积比为1 : 3 )过硅胶柱层析纯化，得到无色油 状液体，产率80.4%，熔点86~88 °C,与文献报 道|ni—致。

'H-N M R (C D C l j, 400 M H z)S：6.55 (d, 7=4.0 H z,1H,H-l),5.57 (t,J=9.9H z,1H,H-3)
,
5T 9 (t , 7=9.8H z , 1 H , H -4) , 4.77 (d d , J =9.8,
4.0 H z , 1 H , H -2) , 4.30 (m , 2 H , H -5, H -6), 4.15 (m ，1H , H -6)，2.11 (s ’ 3H , C H 3) , 2.09(s , 3H , C H 3) , 2.05 (s , 3H , C H 3) , 2.04 (s , 3H ，C H 3)〇 丨3C -N M R (C D C 13, 100M H z )A 170.6, 169.5, 169.4, 169.4 (C =0) , 86.7 (C -l )，72.3 (C -5) , 70.8 (C -3) , 70.9 (C -2) , 67.4 (C -4)，61.1 (C -6) , 21.0，20.9，20.9, 20.7 (C H 3) 〇 1.2.3薯蓣皂苷元-3-0-/?-D -四乙酰葡萄糖（化合物
3 )的合成
K e o n i g s -k n o r r
成背法：取薯截皂苷元1 g ,加
入适量二氯甲烷使之溶解，加入碳酸银0.8 g ,取化 合物2 3.0 g ，分3批加入反应瓶，避光状态下室温 反应，T
L C
监测反应，反应时间约为72 h ，抽滤回
收碳酸银，母液浓缩后以乙酸乙酯-石油醚（体积比 为1 : 3)过硅胶柱层析纯化，无水乙醇重结晶，得 白色粉末状固体，产率83.3 %:
三氟化硼-乙醚催化成苻法：取薯蓣皂苷元1 g 、
化合物12.0 g ，溶于二氯甲烷，加入少量无水硫酸 钠充分搅拌，冰浴下滴加三氟化硼-乙醚溶液 1.5m L ，反应12h ,力口入稀N a H C 03溶液淬灭，依 次用饱和N
a H C O
;、蒸馏水洗涤取有机层浓缩后，
以乙酸乙酯-石油醚（体积比为1 : 3 )过硅胶柱层 析纯化，无水乙醇重结晶，得白色间体，产率38.9 % 'H -N M R (C D C 13, 400 M H z ) d ： 5.37 (d , J =4.2
H z , 1 H , H -5) , 5.21 (d , 1 H , H -4') , 5.08 (t , J =7.5, 9.0H z , 1 H ，H -2、），4.96 (d d ，J 二7.5，6.3 H z , 1 H , H -3') , 4.60 (d , J =6.3 H z , 1 H , H -l ), 4.42 (d d , 7=12.0, 5.5 H z , 1 H , H -16) , 4.26 (d d , J =10.0, 4.0H z , 1 H , H -6'a ) , 4.11 (d d , J =2.0,10.0 H z , 1 H , H -6'b ) , 3.69 (m , 1 H , H -5'),3.49 (m , 2 H , H -26b , H -3) , 3.38 (m , 1 H , H -26a ),2.08 (s , 3H , C H 3C O ) , 2.06 (s , 3 H , C H 3C O ),2.03 (s , 3H , C H 3C O ) , 2.01 (s , 3 H , C H 3C O ),1.01 (s , 3H , C H 3-19) , 0.98 (d , J =7.9H z , 3 H ,C H 3-27), 0.87(m ，6 H ，C H r 18, C H r 21) 〇 i3C -N M R (C D C I 3, 100 M H z ) (5： 170.7, 170.3, 169.4, 169.3 (C =0), 140.4C C -5), 121.8C C -6), 109.3C C -22), 99.6 (g l c -1) , 80.8 (C -16) , 80.0 (C -3) , 72.9 (g l c -5) , 71.6(g l c -3) , 71.4(g l c -2) , 68.5(g l c -4),66.8 (C -26) , 62.1 (g l c -6, C -17) , 56.4 (C -14),50.0 (C -9) , 41.6 (C -20) , 40.2 (C -13) , 39.7 (C -12) , 38.8 (C -4) , 37.1 (C -l ) , 36.8 (C -10),32.0C C -8) , 31.8C C -15) , 31.4C C -9) , 29.4C C -23),28.8 (C -2) , 20.8 (C -15) , 20.7 (C -14) , 20.7 (C -l l ) , 20.6 (C -18) , 20.6 (C -27) , 19.3 (C -19),17.1 (C -21)。

1.2.4延龄草背的合成
将化合物4 1.0 g 溶于二氯甲烷-甲醇（体积比 为1 : 1 )混合溶液，加甲醇钠调p
H
值9〜10,室温
596下反应4 h ，取反应液加阳离子树脂充分搅拌3 h 后， 调
p H
值6〜7,过滤，分离阳离子树脂，取母液浓
缩、蒸干，残渣经V (氯仿）：V
(甲醇）=8 : 1
硅胶柱层析纯化，无水乙醇重结晶，得粉末状白色 固体，产率89.7%
h -N M R (p y r i d i n e -d 5，400 M H z ) 5.29 (s ，
1 H ，H -5)，5.04、5.0
2 (d ，1 H ，H -l ') , 4_92 (s ,1 H , H -3'O H ) , 4.5
3 (m , 2H , H -3, H -16) , 4.41 (m , 1 H , H -6'b ) , 4.27 (m , 2H , H -3', H -4'),4.0
4 (m , 1 H , H -5') , 3.96 (m , 2H , H -6'a , H -2'), 3.58 (d , 1 H , H -4a ) , 3.48 (t , 1 H , H -26a ), 2.70 (d , 1 H , H -4b )，2.44 (t ，1 H , H -4a ) , 1.12(d , 3 H , C H 3-2D , 0.89 (s , 3 H , C H 3-19), 0.81 (s , 3H ，C H r 18) , 0.68 (s , 3H , C H r 27) 〇 ,3C -N M R (p y r i d i n e -c /5, 100 M H z ) (5： 140.6 (C -5),121.4 (C -6) , 109.0 (C -22) , 102.3 (g l c -1) , 80.8 (C -16) , 78.4 (C -3) , 78.2 (g l c -5) , 77.8 (g l c -3),75.1 (g l c -2) , 71.4 (g l c -4) , 66.6 (C -26) , 62.6 (g l c -6,C -17) , 56.4 (C -14) , 50.0 (C -9) , 41.7 (C -20) , 40.2 (C -13) , 39.6 (C -12) , 39.0 (C -4), 37.2C C -1), 36.8C C -10), 32.0C C -8), 31.9C C -15), 31.5C C -9) , 31.4C C -23) , 30.3 C C -2), 30.0C C -25),29.0 (C -24) , 20.8 (C -l l ) , 19.1 (C -18) , 17.1 (C -27) , 16.1 (C -19) , 14.8 (C -21) 〇
2讨论
糖苷类化合物的合成中，须要进行有选择的保 护和脱保护，并要使端基碳暴露且转化成官能团- 在合成过程中，要充分考虑反应物分子的大小、立 体构象效应和保护基的影响作用，尤其是立体异构
方面，单糖分子本身就具有C (和#两种构®，所以 合成时要尽量保持立体专一性本文在《-〇-五乙酰 葡萄糖的合成中，采用葡萄糖和醋酐反应生成五乙 酰葡萄糖在该反)i Z 中催化剂对产物的立体构型有 影响，用高氯酸、浓硫酸、氯化锌等酸性催化剂得
c t
构型的五乙酰葡萄糖，用吡啶等碱性催化剂得夕
构型的五乙酰葡萄糖[13]:此外，由于该反丨i Z 是放热 反应，因此葡萄糖的加入速度直接影响收率，如加 入过快，导致局部温度过高，葡萄塘会碳化，因此 应尽可能缓慢投料，并辅以冰浴降温
合成路线a 中由于溴代糖不稳定，在常温下不 宜长时间保存，且反应需在遮光条件下进行[^15]。

本实验中投料间隔为8〜12 h ,每次投入1.2〜1.5当量 的溴代糖以及等量的催化剂碳酸银。

路线b 中对催 化剂三氟化硼-乙醚的投入量以及反应时间需严格控 制，投人量较少难以催化反应进行，若过量则可能 发生类似于三氟化硼-乙醚-乙酸酐催化的薯蓣皂苷 元的开环反应副产物更多且反应难以控制：
2021年3月
当 代化工
糖苻的合成中，主要采用岗代糖、硫代糖、三 氯乙酰亚胺酯糖、全乙酰糖、原酸酯糖、等作为糖 基供体：本文合成路线a 采用传统的K e o n i g s -k n o r r 糖秆化法，以溴代-a -D -四乙酰葡萄糖为糖基供体， 以碳酸银作为催化剂，在避光条件下分批加人溴代 糖和碳酸银，合成延龄草苷该路线的优势包括： 收率较高，达到76.7%;反应温和不需要加热；碳 酸银作为催化剂，降低了对类似醋酸汞盐[17]等有毒 催化剂的使用，减少污染劣势包括：反应时间较 长；成苷反应用到的碳酸银价格昂贵，反应成本高； 中间体溴代-ct -D -四乙酰葡萄糖不稳定，反应条件较 苛刻因此K e o n i g s -k n o r r 糖f f 化法更适用于实验室 小规模的延龄草苷合成研究路线b 采用3~5当量 的三氟化硼-乙醚溶液进行催化，ct -D -五乙酰葡萄糖 作为糖基供体，得到延龄草苻该反应路线的优势 包括：步骤更简单、速度快；糖基供体《-0-五乙酰 葡萄糖较稳定、易保存；催化剂成本低、安全稳定、 无重金属残留劣势在于收率低于路线a ,仅为 34.9%。

与文献报道的5氯乙酰亚胺酯法相比，本文所 采用的两种方法均具有步骤简单、反应条件温和的 优点，且使用乙酸酯作为保护基保证了反应过程中 的立体选择性和区域选择性
3结论
延龄草苷等留体皂苻类化合物在中药中普遍存
在，这一类化合物结构多样且具有广泛的生物活性。

由于其在天然产物中含量较低,分离纯化较为W 难， 阻碍了其大量制备以进行作用机制等深入研究。

本 研究以两种方法对延龄草苻进行合成并进行了工艺 研究，为延龄草苷等留体皂苷类化合物的化学合成 提供了研究思路，也为该类化合物更广泛深入的研
第50卷第3期究提供技术支持与物质储备
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597
钟婷，等：延龄草苷的合成方法研究盘锦辽东湾新区石化及精细化工产业园区简介
盘锦辽东湾新区石化及精细化T.产业园区（以下简称“园区”）成立于2005年12 /],是W 家级经济技术开发区一盘锦 辽东湾新区重要组成部分，是盘锦市发展石化及精细化产业的«要载体，也是辽宁省“丨-三五”规划确定的按照世界级石 化基地的冃标开发违设的两大基地之一：2012年被丨家工信部评为“M 家新型T.业化产业示范基地（石油化丨:产业），同 年盘锦石化和精细化I.产业成为辽宁第一个超千亿的产业集群丨S1区始终坚持绿色、环保、循环、4持续的发展理念，按照 终端产品拉动中h 游产品，不断拉长拓宽产业链条的思路，现已实现产业差异化、规模化、集群化的发展格局：经过卜多年 的发展，园区基础设施建设和产业发展都取得了令人瞩h 成绩.实现r 在辽宁沿海经济带的率先崛起，是盘锦市乃至辽宁省 对外开放的平台勹前沿阵地，是环渤海地区最具冇发展潜力的产业*群集聚区。