一种紫杉醇的半合成方法.pdf

本发明属于医药技术领域，提供了一种紫杉醇的半合成方法，本发明的紫杉醇半合成路线主要由氧化、乙酰化、肼解三个步骤组成。以含量为1-100％的10-去乙酰基-7-木糖紫杉醇为起始原料，通过将7位的木糖基氧化，然后在10位和2’位的羟基上引入乙酰基，最后肼解得到目标产物紫杉醇。本发明的制备方法具有合成步骤少，后处理简单，易于实现工业化的特点，且主要原料为10-去乙酰基-7-木糖紫杉醇，增加了植物资源的利用率高，较大幅度地降低了生产成本。对于保护红豆杉植物物种及资源、降低肿瘤治疗费用、扩大肿瘤临床的应用等，都具有极为重要的意义和巨大的经济价值。

1、  一种紫杉醇的半合成方法，其特征在于，包含如下三个步骤：
(1)氧化步骤：在混合溶剂和能够氧化邻二醇的氧化剂存在下，7-木糖甙-10-脱乙酰基紫杉醇(式2)或7-木糖甙-10-脱乙酰基紫杉醇与三尖杉宁碱，紫杉醇C的混合物的7位木糖基被氧化，得到中间体(式3)。
(2)乙酰化步骤：在乙酰化试剂和有机碱的混合溶液中，中间体(式3)在10位和2’位的羟基被乙酰化，得到中间体(式4)
(3)肼解步骤：将中间体4在酸条件下用肼脱去7位的木糖基和2’位的乙酰基，得到目标产物式1的紫杉醇。


2、  如权利要求1所述的紫杉醇半合成方法，其特征在于所述的7-木糖甙-10-脱乙酰基紫杉醇为红豆杉树皮、枝叶、根分离生产紫杉醇所得的副产物，含量为1％-100％之间。

3、  如权利要求1所述的紫杉醇的半合成方法，其特征在于，所述氧化步骤中，氧化剂为能够氧化邻二醇的高碘酸，四乙酸铅，铬酸；所述的混合溶剂为甲醇与氯仿的任意比例的混合溶液。

4、  如权利要求1所述的紫杉醇的半合成方法，其特征在于，所述氧化步骤中，反应温度为-10℃～80℃。

5、  如权利要求1所述的紫杉醇的半合成方法，其特征在于，乙酰化步骤中，乙酰化试剂为能够将醇羟基乙酰化的所有乙酰化试剂，所述的有机碱为能够催化乙酰化反应进行的所有有机碱。

6、  如权利要求1或5所述的紫杉醇的半合成方法，其特征在于，乙酰化试剂优选醋酸酐，乙酰氯，醋酸乙酯；有机碱优选吡啶，三乙胺，4-二甲氨基吡啶，四甲基乙二胺。

7、  如权利要求1所述的紫杉醇的半合成方法，其特征在于，所述的乙酰化步骤中，反应温度为0℃～100℃之间。

8、  如权利要求1所述的紫杉醇的半合成方法，其特征在于，所述的肼解步骤中，酸为能使缩醛水解所有的有机酸和无机酸，肼为苯肼或肼的系列衍生物。

9、  如权利要求1或8所述的紫杉醇的半合成方法，其特征在于，酸优选醋酸，三氟乙酸，丙酸，丁酸，硫酸，盐酸，硝酸，磷酸。肼优选苯肼，2，4-二硝基苯肼，2-硝基苯肼，3-硝基苯肼，水合肼，4-硝基苯肼，异烟肼，乙酰肼。

10、  如权利要求1所述的紫杉醇的半合成方法，其特征在于，所述的肼解步骤中，反应温度为20℃～80℃。

一种紫杉醇的半合成方法
技术领域：
本发明涉及医药合成领域，涉及一种紫杉醇的半合成方法，具体地说涉及一种由7-木糖甙-10-脱乙酰基紫杉醇(7-Xylosyl-10-deacetyltaxol)向紫杉醇(pacilitaxel)转化的合成新方法。
背景技术：
紫杉醇(pacilitaxel)，1967年美国化学家Wall和Wani等首先从太平洋紫杉(短叶红豆杉，Taxus.brevifolia)树皮中提取出来的具有独特抗癌活性的二萜类化合物。该药于1990年进入III期临床试验，1992年底获美国FDA批准上市，用于治疗对常规化疗无效的卵巢癌和乳腺癌。

紫杉醇(pacilitaxel)
紫杉醇是一种高效的细胞毒素，具有独特的抗癌机理。它作用于微管蛋白。微管是真核细胞的一种纤维蛋白，与细胞的有丝分裂有关，对于迅速分裂的肿瘤细胞，紫杉醇“冻结”有丝分裂纺锤体，从而使肿瘤细胞停止在G2期和M期，直至死亡。紫杉醇表现出广谱而高效的抗癌活性，对人的卵巢癌、乳腺癌、官颈癌、肺癌、CNS癌、肝癌和白血病细胞系等有细胞毒作用。
目前，紫杉醇主要来源于红豆杉植物的树皮，其含量极低，仅为0.008～0.01％。全世界每年需要紫杉醇大约500Kg，则需毁掉至少500万棵红豆杉。红豆杉是冰川时期的孑遗物种，我国和世界各国资源很少，在我国已列为国家一级保护植物。
从20世纪80年代后期开始，众多化学家致力于紫杉醇的全合成和半合成工作，但进展缓慢，这很大程度上是由于这一化合物复杂的结构因素。尤其是全合成的步骤长达40～60步，产率只有0.3～0.9％，因而至今没有得到实际的应用。所以红豆杉树皮提取物的综合利用就显得尤为重要。
在红豆杉树皮提取紫杉醇的工艺过程中，附带有大量的紫杉醇类似物被提取出来，它们与紫杉醇具有相似的化学结构。所以，以其紫杉醇类似物为起始原料合成紫杉醇，为化学半合成紫杉醇开创了一条新的思路。化学半合成紫杉醇的工业化实现，红豆杉树皮综合利用度的提高，也大大降低紫杉醇价格，为人类健康作出杰出贡献。
7-木糖甙-10-脱乙酰基紫杉醇(7-Xylosyl-10-deacetyltaxol)作为红豆杉树皮分离生产过程中的副产物之一，从化学结构上分析，它与紫杉醇具有相似的化学结构。

7-木糖甙-10-脱乙酰基紫杉醇(7-Xylosyl-10-deacetyltaxol)
与紫杉醇比较，7-木糖甙-10-脱乙酰基紫杉醇在7位上多了一个木糖基，10位上少了一个乙酰基。7-木糖甙-10-脱乙酰基紫杉醇中含有4个羟基，其活性顺序早期报道为7-0H>2’-OH>10-OH>1-OH，如何去除7位的木糖基和选择性的将10位的羟基进行乙酰化成了此发明的关键所在。
另外，从7-木糖甙-10-脱乙酰基紫杉醇(7-Xylosyl-10-deacetyltaxol)提取分离的角度来看，  由于  7-木糖甙-10-脱乙酰基紫杉醇(7-Xylosyl-10-deacetyltaxol)与三尖杉宁碱，紫杉醇C具有非常相似的化学结构，而且极性相差很小，普通的色谱分离方法很难将其分开，国内外文献报道过几种将其分开的方法，但都由于工艺相当繁琐，成本较高，最终不能实现工业化。  这就为  7-木糖甙-10-脱乙酰基紫杉醇(7-Xylosyl-10-deacetyltaxol)向紫杉醇(pacilitaxel)转化带来相当大的难度。
目前，7-木糖甙-10-脱乙酰基紫杉醇(7-Xylosyl-10-deacetyltaxol)作为红豆杉树皮分离生产过程中的副产物，大多被遗弃或转化成10-DAB(10-Deacetylbaccatin III)，没有被直接转化成具有医药价值的紫杉醇，这对于珍贵而又有限的红豆杉树皮资源是一种极大的浪费。单一分离生产红豆杉树皮中的紫杉醇也大大提高了紫杉醇的生产成本，使企业在价格竞争中处于劣势地位。因此开发一种新的既能提高红豆杉树皮资源综合利用率，又能大大降低紫杉醇的生产成本的紫杉醇的制备方法是非常必要的。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题是提供一种全新的紫杉醇半合成方法。
本发明突破化学合成中起始原料为纯净物的传统观念，以7-木糖甙-10-脱乙酰基紫杉醇(7-Xylosyl-10-deacetyltaxol)，与三尖杉宁碱，紫杉醇C的混合物为起始原料(其中有效成分7-木糖甙-10-脱乙酰基紫杉醇的含量为1-100％)，经三步反应得到高含量的紫杉醇终产物。起始原料经提取或购买获得。
本发明是通过如下技术方案完成的：
一种紫杉醇的半合成方法，包含氧化、乙酰化、肼解三个步骤：
a.氧化步骤：在混合溶剂和能够氧化邻二醇的氧化剂存在下，7-木糖甙-10-脱乙酰基紫杉醇(7-Xylosyl-10-deacetyltaxol)  (式2)或其混合物(7-木糖甙-10-脱乙酰基紫杉醇与三尖杉宁碱，紫杉醇C任意比例的混合物)的7位木糖基被氧化，得到中间体(式3)。7-木糖甙-10-脱乙酰基紫杉醇或其混合物氧化剂的比例为0.2-2.0倍，与混合溶剂的比例为2-20倍。
其中所述的氧化剂为能够氧化邻二醇的所有氧化剂如：高碘酸(HIO₄)，四乙酸铅(Pb(OAc)₄)，铬酸(H₂Cr₂O₇)等，所述的混合溶剂为甲醇与氯仿的任意比例的混合溶液。反应温度为-10℃～80℃。
b.乙酰化步骤：然后在乙酰化试剂和有机碱的混合溶液中，中间体(式3)在10位和2’位的羟基被乙酰化，得到中间体(式4)。中间体3与乙酰化试剂的比例为1-30倍，与有机碱的比例为0.5-5倍。
其中所述的乙酰化试剂为能够将醇羟基乙酰化的所有乙酰化试剂，如醋酸酐(Ac₂O)，乙酰氯(CH₃COCl)，醋酸乙酯(AcOC₂H₅)等，有机碱为能够催化乙酰化反应进行的所有有机碱，如吡啶(Py)，三乙胺(Et₃N)，4-二甲氨基吡啶(DMAP)，四甲基乙二胺(TMEDA)等。反应温度为0℃～100℃之间。
c.肼解步骤：将中间体(式4)在酸条件下用肼脱去7位的木糖基和2’位的乙酰基，得到目标产物紫杉醇(式1)；中间体4与肼的比例为1-20倍。
肼解步骤中，所述的肼为苯肼(phenylhydrazine)或肼的系列衍生物，如苯肼(phenylhydrazine)，2，4-二硝基苯肼(2，4-dinitrophenylhydrazine)，2-硝基苯肼(2-Nitrophenylhydrazine)，3-硝基苯肼(3-Nitrophenylhydrazine)水合肼(hydrazine hydrate)，4-硝基苯肼(4-Nitrophenylhydrazine)，异烟肼(isoniazid)，乙酰肼(Acethydrazide)等。反应温度为20℃～80℃。
反应中间产物或最终产物可以通过层析的方法进一步纯化。反应最终产物通过200～300目硅胶层析，洗脱溶剂为氯仿-甲醇，先用氯仿洗脱3个柱床体积，然后换为氯仿：甲醇＝97：3混合溶液洗脱至紫杉醇出完，流份TLC检测，分段合并，50℃真空减压浓缩至干，浓缩物丙酮-正己烷结晶，过滤，干燥得到紫杉醇纯品。
本发明使原本无用的副产物7-木糖甙-10-脱乙酰基紫杉醇(7-Xylosyl-10-deacetyltaxol)变废为宝，转化为具有抗癌作用的紫杉醇，大大提高了红豆杉树皮资源综合利用率，也大大降低了紫杉醇的生产成本，提高了企业的市场竞争力。
附图说明：
图1为紫杉醇半合成路线
图2为紫杉醇核磁共振氢谱1
图3为紫杉醇核磁共振氢谱2
图4为紫杉醇核磁共振氢谱3
图5为紫杉醇核磁共振碳谱1
图6为紫杉醇核磁共振碳谱2
图7为紫杉醇核磁共振碳谱3
图8为紫杉醇质谱
具体实施方式：
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明，应理解为，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未汪明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商提供或所建议的条件。
除非另有定义或说明，本文中所使用的所用专业与科学用语与本领域技术熟练人员所熟悉的意义相同。此外任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。
实施例1：
步骤一：

取50克7-木糖-10-去乙酰基紫杉醇式(2)混合物，加入到2升的圆底烧瓶中，加入甲醇480毫升，氯仿120毫升，搅拌，待固料全部溶解后，再加入高碘酸钠20克，1M硫酸200毫升。加毕，室温下搅拌2小时左右，TLC判断反应终点！
将反应后的溶液转移到2升的分液漏斗中，加入500毫升蒸馏水，2升乙酸乙酯分三次萃取。将萃取液合并，蒸馏水2L洗涤有机层至中性(PH＝7)，饱和食盐水洗涤三次，无水硫酸钠干燥，40℃减压浓缩至干，即得深黄色固体中间体式(3)45克。
步骤二：

取步骤一的产物50克加入到500毫升的圆底烧瓶中，加入醋酸酐200毫升缓慢加热，剧烈搅拌，待固体原料全部溶解后，再加入吡啶50毫升，保温反应35℃，搅拌2小时，TLC判断反应终点。
在2L的烧杯中加满冰水混合物，搅拌下将反应液慢慢转移至冰水混合物中，淬灭反应并析出黄色固体，机械搅拌2小时。抽滤，60℃真空干燥箱干燥得深黄色粉末中间体式(4)55克。
步骤三：

取步骤二的产物50克，加入到2升的圆底烧瓶中，冉加入甲醇480毫升，氯仿120毫升，加热搅拌，使其固体原料充分溶解。加入苯肼50毫升，醋酸100毫升，恒温30-35℃，搅拌12小时。HPLC监测反应进行，判断反应终点的到达。
40℃浓缩反应后的溶液，浓去大部分的甲醇，转移反应液到2升的分液漏斗中，加水500毫升。2升乙酸乙酯萃取分三次萃取。合并萃取液，用1升2M的盐酸清洗有机层至酸性(PH＝4-5)，1升清水洗有机层一次，1升饱和碳酸氢钠清洗有机层至碱性(PH＝7-8)，蒸馏水洗涤有机层至中性(PH＝7)，最后有机层用饱和食盐水洗涤三次。无水硫酸钠干燥有机相，40℃减压浓缩至干，即得红褐色固体75g。
步骤四：
取步骤三的产物10g，加40ml氯仿溶解，加200～300目硅胶22g拌合均匀，室温晾干得拌料硅胶，直径3cm的玻璃层析柱中填装200～300目硅胶300g，上层再填装拌料硅胶，振摇使柱床紧密均匀，首先加1000ml氯仿洗脱，然后加4000ml氯仿：甲醇＝97：3混合溶液洗脱，每50ml接一个流份，TLC检测，分段合并，50℃真空减压浓缩至干，得紫杉醇段浓缩物1.7g，加17ml丙酮溶解，加54ml正己烷结晶，静置析晶12小时，过滤，滤饼50℃干燥48小时，得紫杉醇0.65g，经HPLC，NMR，UV，IR确证后，与天然提取紫杉醇无异！
实施例2：
步骤一：

取100克7-木糖-10-去乙酰基紫杉醇式(2)混合物，加入到3升的圆底烧瓶中，加入甲醇1000毫升，氯仿400毫升，搅拌，待固料全部溶解后，再加入高碘酸钠50克，1M硫酸400毫升。加毕，室温下搅拌4小时左右，TLC判断反应终点。
将反应后的溶液转移到5升的分液漏斗中，加入1000毫升蒸馏水，2升乙酸乙酯分三次萃取。将萃取液合并，蒸馏水洗涤有机层至中性(PH＝7)，饱和食盐水洗涤三次，无水硫酸钠干燥，40℃减压浓缩至干，即得深黄色固体中间体式(3)105克。
步骤二：

取步骤一的产物100克加入到500毫升的圆底烧瓶中，加入醋酸酐300毫升缓慢加热，剧烈搅拌，待固体原料全部溶解后，再加入吡啶100毫升，保温反应35℃，搅拌2小时，TLC判断反应终点。
在5L的烧杯中加满冰水混合物，搅拌下将反应液慢慢转移至冰水混合物中，淬灭反应并析出黄色固体，机械搅拌3小时。抽滤，60℃真空干燥箱干燥得深黄色粉末中间体式(4)105克。
步骤三：

取步骤二的产物100克，加入到2升的圆底烧瓶中，再加入甲醇1000毫升，氯仿300毫升，加热搅拌，使其固体原料充分溶解。加入苯肼150毫升，醋酸200毫升，恒温30-35℃，搅拌12小时。HPLC监测反应进行，判断反应终点的到达。
40℃浓缩反应后的溶液，浓去大部分的甲醇，转移反应液到5升的分液漏斗中，加水1000毫升。2升乙酸乙酯萃取分三次萃取。合并萃取液，用1升2M的盐酸清洗有机层至酸性(PH＝4-5)，1升清水洗有机层一次，1升饱和碳酸氢钠清洗有机层至碱性(PH＝7-8)，蒸馏水洗涤有机层至中性(PH＝7)，最后有机层用饱和食盐水洗涤三次。无水硫酸钠干燥有机相，40℃减压浓缩至干，即得红褐色固体120g。
步骤四：
取步骤三的产物20g，加100ml氯仿溶解，加200～300目硅胶50g拌合均匀，室温晾干得拌料硅胶，直径3cm的玻璃层析柱中填装200～300目硅胶500g，上层再填装拌料硅胶，振摇使柱床紧密均匀，首先加2000ml氯仿洗脱，然后加6000ml氯仿：甲醇＝97：3混合溶液洗脱，每100ml接一个流份，TLC检测，分段合并，50℃真空减压浓缩至干，得紫杉醇段浓缩物3.5g，加30ml丙酮溶解，加100ml正己烷结晶，静置析晶12小时，过滤，滤饼50℃干燥48小时，得紫杉醇1.5g。
实施例3：
步骤一：

取500克7-木糖-10-去乙酰基紫杉醇式(2)混合物，加入到10升的圆底烧瓶中，加入甲醇5000毫升，氯仿1000毫升，搅拌，待固料全部溶解后，再加入高碘酸钠300克，1M硫酸2000毫升。加毕，室温下搅拌3小时左右，TLC判断反应终点。
将反应后的溶液转移到10升的分液漏斗中，加入5000毫升蒸馏水，20升乙酸乙酯分三次萃取。将萃取液合并，蒸馏水20L洗涤有机层至中性(PH＝7)，饱和食盐水洗涤三次，无水硫酸钠干燥，40℃减压浓缩至干，即得深黄色固体中间体式(3)480克。
步骤二：

取步骤一的产物500克加入到5000毫升的圆底烧瓶中，加入醋酸酐2000毫升缓慢加热，剧烈搅拌，待固体原料全部溶解后，再加入吡啶600毫升，保温反应35℃，搅拌2小时，TLC判断反应终点。
在10L的烧杯中加满冰水混合物，搅拌下将反应液慢慢转移至冰水混合物中，淬灭反应并析出黄色固体，机械搅拌4小时。抽滤，60℃真空干燥箱干燥得深黄色粉末中间体式(4)550克。
步骤三：

取步骤二的产物500克，加入到10升的圆底烧瓶中，再加入甲醇5000毫升，氯仿1500毫升，加热搅拌，使其固体原料充分溶解。加入苯肼500毫升，醋酸1000毫升，恒温30-35℃，搅拌8小时。HPLC监测反应进行，判断反应终点的到达。
40℃浓缩反应后的溶液，浓去大部分的甲醇，转移反应液到10升的分液漏斗中，加水5000毫升。20升乙酸乙酯萃取分三次萃取。合并萃取液，用10升2M的盐酸清洗有机层至酸性(PH＝4-5)，20升清水洗有机层一次，10升饱和碳酸氢钠清洗有机层至碱性(PH＝7-8)，蒸馏水洗涤有机层至中性(PH＝7)，最后有机层用饱和食盐水洗涤三次。无水硫酸钠干燥有机相，40℃减压浓缩至干，即得红褐色固体700g。
步骤四：
取步骤三的产物100g，加400ml氯仿溶解，加200～300目硅胶250g拌合均匀，室温晾干得拌料硅胶，直径15cm的玻璃层析柱中填装200～300目硅胶3000g，上层再填装拌料硅胶，振摇使柱床紧密均匀，首先加8000ml氯仿洗脱，然后加4L氯仿：甲醇＝97：3混合溶液洗脱，每500ml接一个流份，TLC检测，分段合并，50℃真空减压浓缩至干，得紫杉醇段浓缩物20g，加150ml丙酮溶解，加500ml正己烷结晶，静置析晶12小时，过滤，滤饼50℃干燥48小时，得紫杉醇6.8g。