技术领域
本发明涉及化工医药技术领域，更具体为氯可托龙新戊酸酯衍生物及其制备方法。
背景技术
已知，氯可托龙（Clocortolone）是一种甾体类化合物，其分子式为C22H28ClFO4，分子量为410.91，CAS登录号为4828-27-7，化学名为(6S,9R,16R)-9-氯-6-氟-11-羟基-17-(2-羟基乙酰基)-10,13,16-三甲基-7,8,11,12,14,15,16,17-壬氢-6H-环戊[α]苯蒽-3-酮，结构式为（式IV）所示，
早在1969年，de Sevilla等人就应用了氯可托龙来治疗皮肤疾病（de Sevilla et. al., Experiences with clocortolone in treating of skin diseases in hospital and ambulatory care. Med Welt. 1969 Sep 27; 39: 2142-2145），Mackey等人进一步对将氯可托龙作为治疗皮肤相关疾病的新型甾体类药物进行了描述（Mackey, J. P. Clocortolone, a new topical steroid in dermatoses. J Ir Med Assoc. 1973 Mar 24; 66(6): 157-159）。Borelli更深入地研究了氯可托龙治疗皮肤疾病的效果（Borelli, S et. al., Clocortolone (Cl 68) versus fluocinolone, a double-blind, randomized lateral comparison. Hautarzt. 1973 Jul 01; 24(7):294-297）。
然而，氯可托龙在临床使用过程中也存在一些副作用，包括，但不限于，激动、失眠、抑郁等症状。随着化学合成技术的不断发展，研究人员一直在致力寻找效果优于氯可托龙的化合物。
Rosenthal, A. L.于1980年研究了一种氯可托龙衍生物、氯可托龙新戊酸酯对于湿疹和特应性皮炎的临床应用效果（Rosenthal, A. L. Clocortolone pivalate: a paired comparison clinical trial of a new topical steroid in eczema/atopic dermatitis. Cutis. 1980 Jan 01; 25(1):96-98.），认为氯可托龙新戊酸酯效果要优于传统的氯可托龙。氯可托龙新戊酸酯（Clocortolone Pivalate）的分子式为C27H36ClFO5，分子量为495.02，CAS登录号为34097-16-0，结构式为（式V）所示，化学名为9-氯-6a-氟-11β,21-二羟基-16a-甲基孕甾-1，4-二烯-3，20-二酮-21-戊酸酯（9-Chloro-6alpha-fluoro-11beta,21-dihydroxy-16alpha-methylpregna-1,4-diene-3,20-dione 21-pivalate）。
Niermann, M. M.随后于1981年对0.1%氯可托龙新戊酸酯软膏在治疗特应性皮炎等皮肤疾病中的效果进行了研究（Niermann, M. M. Safety and efficacy of clocortolone pivalate 0.1 percent cream in the treatment of atopic dermatitis, contact dermatitis, and seborrheic dermatitis. Cutis. 1981 Jun 01; 27(6): 670-671），结果同样支持氯可托龙新戊酸酯的效果要优于氯可托龙。Torok等人进一步研究了氯可托龙新戊酸酯0.1%软膏和他克莫斯（Tacrolimus）0.1%软膏联合应用的效果（Torok, H. M. et. al., Clocortolone pivalate cream 0.1% used concomitantly with tacrolimus ointment 0.1% in atopic dermatitis. Cutis. 2003 Sep 05; (72):2: 161-166.）；Conde等人进一步在其研究中表示出了对在儿童患者中使用氯可托龙新戊酸酯进行特应性皮炎治疗的支持（Conde. J. F. et. al., Adherence to clocortolone pivalate cream 0.1% in a pediatric population with atopic dermatitis. Cutis. 2008 Jun 12; 81(5): 435-441.）。
以上研究公开了氯可托龙及一种氯可托龙新戊酸酯在治疗皮肤相关疾病中的应用。但并未公开其制备方法。而且也没有其他衍生物的相关报道。
发明内容
本发明提供了如通式I和II所示的氯可托龙新戊酸酯衍生物，同时提供了该类衍生物的制备方法。
其中R1选自H，CnH（2n-1）On（n=1-5），R2选自H，C5H9O，R3选自H或F，R4选自F或H。
该类衍生物的合成路线如下：
在本发明中，具有通式I和通式II所示的化合物均可通过从通式III化合物(2-羟基孕甾-4,9(11),16-三烯-3,20-二酮-21-乙酸酯)出发，通过甲基化、环氧化、氟化、脱氢化、氯化、水解和酯化等7个步骤制得。
其中步骤1甲基化反应，通式III化合物溶于四氢呋喃或者乙醚，但不限于四氢呋喃、乙醚，通过与甲基化格式试剂，包括，CH3MgBr，CH3MgCl，CH3MgI但不限于CH3MgBr，CH3MgCl，CH3MgI，在氯化亚铜存在条件下，控制温度在-30-0°C保持0.5-10小时时间完成甲基化的，反应产物经氯化铵水溶液（1%-20%），或者其他弱酸性水溶液直接水解得到甲基化产物。
步骤2环氧化反应，上述甲基化产物加入常见环氧化试剂，包括过氧苯甲酸、双氧水、间氯过氧苯甲酸，但不限于过氧苯甲酸、双氧水、间氯过氧苯甲酸，在二氯甲烷、氯仿、四氢呋喃、水，各种醚（C数为4~10）、有机酸（C数为1~10）等作为溶剂的条件下，保温0~100℃维持1~10小时反应时间，经过滤，可得到环氧化产物。
步骤3氟化反应，上述环氧化物中加入常见氟化试剂，包括selecflour或HF、高氯酰氟，N-F 试剂，但不限于selecflour或HF、高氯酰氟，N-F 试剂，将二者溶解于有机溶液中，包括如乙腈、DMF、DMSO、醇（C数位1~6），保温0~100℃，维持5~24h时间，加水，经过滤得到氟化产物，产物可经过柱层析进一步分离、纯化。
步骤4脱氢反应，选用脱氢试剂，包括SeO2、DDQ（二氯二氰基苯醌），特别是DDQ，但不限于SeO2、DDQ。将上述氟化产物、DDQ溶解于无水二氧六环或无水苯，在60~120℃，维持反应6~24小时而完成脱氢化反应。后处理经抽滤、溶于有机溶剂，包括二氯甲烷、氯仿、丙酮、乙酸乙酯等，加入氢氧化钠水溶液去除二氯二氰基苯醌，蒸馏、重结晶得到脱氢产物，或再经硅胶柱层析分离、纯化得到脱氢产物。
步骤5氯化反应，将上述脱氢产物溶解于有机酸，包括甲酸、乙酸、丙酸中，加入常见氯化试剂，特别是浓盐酸，但不限于浓盐酸，保温在0~100℃在反应，保持反应0.5-10小时，加水稀释，抽滤，再经过脱酸处理得到氯化产物。
步骤6水解反应，将上述氯化产物溶解于甲醇、乙醇或者含有甲醇、乙醇的混合溶剂中，加入氢氧化物，特别是氢氧化钠、氢氧化钾，但不限于氢氧化钠、氢氧化钾，在20~100℃下维持反应10分钟~2小时，再经过浓缩，水洗，重结晶得到水解产物。重结晶溶剂可以使甲醇、乙醇、乙酸乙酯、丙酮，或者是含有上述溶剂的混合溶剂。
步骤7酯化反应，将上述将上述水解产物溶于非质子溶剂中，包括二氯甲烷、丙酮、氯仿、四氢呋喃、DMSO、DMF、吡啶，但不限于上述七种溶剂，溶解后加入新戊酸酐或者新戊酰氯，加入催化剂，包括吡啶、三乙胺、对甲苯磺酸，保温40~150℃，维持1~10小时。反应结束后加入到水中析出产物，经过滤、除酸，或者进一步重结晶得到新戊酸酯产物。
本发明提供了氯可托龙新戊酸酯衍生物，并提供了其制备方法，其制备方法简单，所制备的衍生物具有抗炎作用。
附图说明：
图1为化合物I的液相色谱图;
图2为化合物II的液相色谱图;
图3为化合物III的液相色谱图;
图4为化合物I的质谱图;
图5为化合物II的质谱图;
图6为化合物III的质谱图;
图7为化合物I的1H NMR图;
图8为化合物II的1H NMR图;
图9为化合物III的1H NMR图;
图10为化合物I的13C NRM图;
图11为化合物II的13C NRM图;
图12为化合物III的13C NRM图。
图13为实施例8的合成路线。
图14为实施例9的合成路线。
具体实施方式
实施例1
甲基化反应
将式III化合物10g溶于50mL四氢呋喃中，加入0.2g氯化亚铜，在冰盐浴下，加入1.2摩尔倍量的的格氏试剂CH3MgBr，持续搅拌反应3h后，缓慢加入10%氯化铵溶液500mL，使反应温度不超过0℃，保温搅拌0.5h,过滤，干燥得到甲基化产物9.1g。
实施例2
环氧化反应
将上述甲基化产物9.1g溶于50mL二氯甲烷中，冰水浴下滴加70%间氯过氧苯甲酸的二氯甲烷溶液（13g溶于50mL），室温下搅拌至反应完全。有机层分别用 NaHSO3、 NaHCO3以及饱和NaCl水溶液洗，无水 MgSO4 干燥，蒸出二氯甲烷，所得粗品用甲醇重结晶，可得目标产物9g。
实施例3
氟化反应
将反应器除水除氧后, 氮气保护下, 向已除水除氧的1 L 三口反应瓶中加入环氧化物5 g的乙腈溶液( 40 mL) , 将反应体系冷却至 -10℃, 继续搅拌0. 5 h, 由恒压滴液漏斗缓慢滴加Selectflour ( 4.6 g) 与乙腈( 10mL) 的悬浊液, 滴加完毕持续搅拌10h, 经TLC 点板监测反应, 指示反应完毕, 反应液倒入50mL含有0.3g亚硫酸钠的水溶液中，搅拌，过滤得到粗品, 析出白色晶体,减压抽滤, 收集有机相溶液, 浓缩, 得到粗品4.2g，硅胶柱层析分离纯化得到氟化产物。
实施例4
脱氢反应
氩气保护下, 向已除水除氧的三口瓶中加入所制备的氟化产物 5 g 、二氯二氰基苯醌 5g, , 加入无水二氧六环 60 mL , 加热回流反应16 h, 经T LC 点板监测反应完毕, 反应液冷却静置至室温, 析出固体, 减压抽滤, 浓缩得到棕色固体。将棕色固体溶于二氯甲烷( 40 mL) 中, 用氢氧化钠水溶液( 20 mL) 洗涤3次去除过量的二氯二氰基苯醌, 有机相用去离子水( 15 mL) 洗涤3次、饱和氯化钠溶液( 10 mL) 洗涤2 次, 无水硫酸镁干燥后, 减压抽滤, 浓缩, 得到棕黄色固体4.1g。硅胶柱层析分离纯化得到脱氢产物。
实施例5
氯化反应
将5g上述产物溶解于20mL甲酸中，室温下加入3mL浓盐酸，保温50℃，加班反应2h,薄层色谱检测至原料反应完全。将反应液导入到200mL冰水中稀释，静置，过滤得到粗品，过滤水洗除酸，干燥，得到粗品，用甲醇进行重结晶。
实施例6
水解反应
将5g氯代产物溶解于100mL的甲醇中，冷却至0℃，加入1.2g氢氧化钾和10mL甲醇配成的溶液，加热回流反应1h, 冷却，减压蒸出甲醇，加入100g冰水搅拌、过滤，干燥，用甲醇重结晶，得到水解产物，HPLC检测含量>97%。
实施例7
酯化反应
将上述水解产物5g，30mL吡啶投入反应瓶中，搅拌溶解后，加入新戊酸酐5mL，升温至90℃，保温搅拌反应5h, 反应结束后，加入10倍冰水稀释，搅拌2h，静置2h，过滤，水洗除酸，干燥可得新戊酸酯5.1g。
实施例8
根据上文所述制备方法，可得到具有通式I的化合物I和化合物II，如图13所示：
其中，当优选R1=H，R2=C5H9O，R3=H，R4=F时，具有通式I的化合物可为(6R,9R,16R)-9-氯-6β-氟-11β,21-二羟基-16α-甲基孕甾-1,4-二烯-3, 20-二酮-21-新戊酸酯（化合物I）。
其中，当优选R1=H，R2=C5H9O，R3=F，R4=H时，具有通式I的化合物可为(9R,16R)-9-氯-4-氟-11β,21-二羟基-16α-甲基孕甾-1,4-二烯-3, 20-二酮-21-新戊酸酯（化合物II）。
实施例9
根据上文所述制备方法，可得到具有通式II的化合物III，如图14所示：
其中，当优选R1=C5H9O，R2=C5H9O，R3=H，R4=F时，具有通式II的化合物可为(9R,16R)-9-氯-6α-氟-11β,21-二羟基-16α-甲基孕甾-1,4-二烯-3, 20-二酮-11，21-新戊酸酯（化合物III）。
实施例10
在经过本发明上述7步合成步骤之后，本申请人采用HPLC对合成产物进行了检测，检测条件为：
色 谱 柱：Diamonsil C18柱 (200 mm x 4.6 mm, 5 μm, Dikma)
流 动 相：乙腈-水（V:V =60∶40）
流 速：1.0 mLmin-1
检 测 器：ELSD
柱 温：30°C
色谱型号：LC-1500高效液相色谱系统（JASCO，日本）。
检测结果如附图1-3所示。
实施例11
本申请人进一步对合成产物进行质谱学测定，检测条件为：
仪 器：Water公司Micromass? Quattro microTM API 质谱仪
测试条件：锥体/毛细管电压：20/2000V
离子源/毛细管温度：110/400°C
API-ES 离子源；正离子（ES+）（式I和式II），负离子（ES-）（式III）
数据收集：Waters公司MassLynxTM NT 4.0软件。
所得质量数为分别为494，494和576见附图4-6。
实施例12
本申请人进一步对合成产物进行了核磁共振分析，条件如下：
仪 器：Bruker公司ARX-300和AV-600核磁共振仪
溶 剂：CDCl3
将本发明所得合成产物（式I，式II和式III）的1H和13C核磁共振数据与从USP购买所得氯可托龙新戊酸酯进行比较，结果如附表1所示。
综合以上数据，可以鉴定本发明所得化合物I为(6R,9R,16R)-9-氯-6β-氟-11β,21-二羟基-16α-甲基孕甾-1,4-二烯-3, 20-二酮-21-新戊酸酯（(6R,9R,16R)-9-chloro-6β-fluoro-11β,21-dihydroxy-16α-methylpregna-1,4-diene-3, 20-dione-21-pivalate）；化合物II为(9R,16R)-9-氯-4-氟-11β,21-二羟基-16α-甲基孕甾-1,4-二烯-3, 20-二酮-21-新戊酸酯（(9R,16R)-9-chloro-4-fluoro-11β,21-dihydroxy-16α-methylpregna-1,4-diene-3,20-dione-21-pivalate）；化合物III为(9R,16R)-9-氯-6α-氟-11β,21-二羟基-16α-甲基孕甾-1,4-二烯-3, 20-二酮-11, 21-新戊酸酯
（(9R,16R)-9-chloro-6α-fluoro-11β,21-dihydroxy-16α-methylpregna-1,4-diene-3, 20-dione-11,21-dipivalate）。
实施例13
取Sprague Dawley(SD)大鼠若干，体重为(250±20)g，大肠杆菌LPS（O55：B5）购自Sigma。
大鼠称重乙醚麻醉之后, 分为5组、每组6只，第一组为生理盐水尾静脉注射0.6ml，第二组为LPS尾静脉注射（8mg/kg），第三组为LPS+化合物I。
对实验动物的支气管肺泡灌洗液中的细胞总数和分类计数进行了检测，结果如下：
以上实验表明，化合物I-III在静脉注射后能够对LPS模型大鼠中的肺部炎症损伤具有明显的治疗作用。