專利名稱：一類20－羥基－16α－溴代－甾體化合物、合成方法及其用途的制作方法
技術領域：
本發明涉及一類結構新穎的20-羥基-16α-溴代-甾體化合物、它們的合成方法及用途。20-羥基乙酸酯-16α-溴代甾體化合物在堿性條件下水解脫除乙酰基，得到20-羥基-16α-溴代-甾體化合物；這類化合物在堿性條件下發生碎裂反應可以得到雄甾-16-烯-3β-醇，是合成豬外激素雄甾-16-烯-3-酮和雄甾-16-烯-3α-醇等甾體藥物的關鍵中間體。
背景技術：
公豬的尿液中含有雄甾-16-烯-3-酮(1)和雄甾-16-烯-3α-醇(2)，它們是已知的兩種豬外激素，可以誘導母豬的性行為，縮短發情周期，并可在人工授精時用于檢測豬的配種反應，提高受胎率，在國外養豬業中已經有比較廣泛的應用(中國藥科大學學報，1991，22，367)。
這兩個化合物一般以表雄酮(3)為原料合成關鍵中間體雄甾-16-烯-3β-醇(4a)，然后再經過氧化或反轉3-位羥基得到。目前比較常用的合成路線如下所示(Tetrahedron Lett.，1962，26，1261；藥學學報，1982，17，696) 表雄酮3在工業上是以劍麻皂甙元(tigogenin)為原料降解得到的，即在高壓釜中皂甙元和乙酸酐加熱到200℃裂解成假甾體皂甙元，再經鉻酐氧化以及消除反應和重排反應制備(J.Am.Chem.Soc.，1940，62，3350；J.Org.Chem.，1956，21，520)，生產過程中污染十分嚴重 a，Ac2O，200℃；b，CrO3；c，NaOAc；d，NH2OH；e，POCl3，Py；f，K2CO3，MeOH。
田偉生小組發展了用雙氧水降解甾體皂甙元成為孕甾醇、甾體內酯、孕甾酮和雄甾醇的方法(中國專利，ZL 96116304.6；中國專利，ZL 00127974.2；中國專利，ZL 01113196.9；中國專利，ZL 03141641.1)，新的降解方法不僅消除了經典降解方法中存在的重金屬鉻的環境污染問題，同時還提高了甾體皂甙元的利用度和降解產物的收率。在此基礎上，發現了孕甾-3，16，20-三醇的區域選擇性乙酰化溴代反應(中國專利，ZL 200610024097.5)，得到20-羥基乙酸酯-16α-溴代甾體化合物5a 文獻報道，甾體-20-羥基-16-磺酸酯可以發生異裂重排得到雄甾-16-烯-3β-醇，但是產物復雜，雄甾-16-烯-3β-醇的收率較低(J.Org.Chem.，1970，35，561) Ts是對甲苯磺酰基，Ms是甲磺酰基本發明以化合物5a及其類似物為原料，順利得到了一類結構新穎的20-羥基-16α-溴代-甾體化合物，然后在堿性條件下發生碎裂反應可以得到3β-羥基-甾體-16-烯(化合物4a及其類似物)。以化合物4a為原料，參考文獻的方法，就可以合成豬外激素化合物1和化合物2。

發明內容
本發明的目的是提供一類結構新穎的20-羥基-16α-溴代-甾體化合物。
本發明的另一目的是提供合成上述甾體化合物的方法。
本發明的目的還提供一種上述甾體化合物的用途，這些化合物是合成豬外激素及其類似物的重要中間體。
本發明所述的20-羥基-16α-溴代-甾體化合物的結構如下 代表朝上或者朝下；R1為OH、OAc、OMOM、OBn或者OTBDPS；R2為H、OH、Cl、Br或者R2與R3成5，6-雙鍵；R3為H、OH、Cl、OAc或者Br；R4為H、OH、OAc或者OMOM；其中，Ac是乙酰基，TBDPS是叔丁基二苯基硅基，MOM是甲氧亞甲基，Bn是芐基。
本發明所述的20-羥基-16α-溴代-甾體化合物通過如下方法合成在極性溶劑中，20-羥基乙酸酯-16α-溴代甾體化合物5與堿在室溫到回流溫度下反應0.5-50小時，得到20-羥基-16α-溴代甾體化合物6；化合物5與堿的摩爾比為1∶0.01～20；所述的極性溶劑是醇類溶劑、丙酮、水、四氫呋喃(THF)、二氧六環、乙腈、DMSO、乙醇、甲醇、N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、叔丁醇、異丙醇、或者它們組成的混合溶劑；所述的堿為LiOH、NaOH、KOH、MeONa、EtONa、Li2CO3、Na2CO3、K2CO3、Cs2CO3、NaHCO3或KHCO3。
本發明所述的20-羥基-16α-溴代-甾體化合物可以用來合成豬外激素的關鍵中間體雄甾-16-烯-3β-醇及其類似物20-羥基-16α-溴代甾體化合物6或其溶解在有機溶劑中的溶液，在-78℃到回流溫度下加入到有機溶劑與強堿的混合物中，反應0.2-24小時，得到雄甾-16-烯-3β-醇4；化合物4與強堿的摩爾比為1∶0.5～50；所述的有機溶劑是醇類溶劑、四氫呋喃、二氧六環、苯、甲苯、N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、N，N-二甲基乙酰胺(DME)、二甲基亞砜(DMSO)或者它們的混合物；所述的強堿為氫化鉀(KH)、氫化鈉(NaH)、氨基鈉(NaNH2)、氨基鋰(LiNH2)、六甲基二硅基氨基鉀(KHMDS)、六甲基二硅基氨基鈉(NaHMDS)、六甲基二硅基氨基鋰(LiHMDS)、二異丙基氨基鋰(LDA)、甲基鋰(MeLi)、正丁基鋰(n-BuLi)、仲丁基鋰(s-BuLi)、叔丁基鋰(t-BuLi)、甲醇鈉(MeONa)、乙醇鈉(EtONa)或者叔丁醇鉀(t-BuOK)。
上述反應中所述的醇類溶劑是甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、丁醇、異丁醇、仲丁醇、叔丁醇(t-BuOH)、二甘醇、丙三醇或者它們的混合物；所述的化合物4～6的結構式如下所示 其中 、R1～R4的定義如前所述，Ac是乙酰基。
本發明具有如下優點1.以甾體皂甙元為基本原料，通過降解、溴代、脫除乙酰基和碎裂反應得到了合成豬外激素的關鍵中間體雄甾-16-烯-3β-醇。這種合成策略利用了甾體皂甙元新的降解方法，避免了鉻酐降解的污染嚴重的問題。
2.本發明合成雄甾-16-烯-3β-醇的方法操作簡便、試劑價格低廉、產物收率高。
具體實施方法通過以下具體實施方法將有助于理解本發明，但并不限制本發明的內容。
本發明的化合物5a、5d、5e、5g、5h參照文獻的方法合成(中國專利，ZL200610024097.5)；以化合物4a為原料，參照文獻的方法可以合成豬外激素雄甾-16-烯-3-酮和雄甾-16-烯-3α-醇(Tetrahedron Lett.，1962，26，1261；藥學學報，1982，17，696)。
實施例1化合物6a的合成 稱取500mg化合物5a溶于適量MeOH，加入429mg(3eq.)K2CO3進行水解反應，43℃反應10小時。濃縮近干，乙酸乙酯收集殘留物，有機相用飽和食鹽水洗，無水硫酸鎂干燥，靜置30min，過濾，旋蒸乙酸乙酯，柱層析分得178mg化合物6a(89.2％)。
化合物6a，mp 168℃，[α]25D+9.2(c 0.765，CHCl3)；1H-NMR(CDCl3，400MHz)δ0.63(s，3H，18-H)，0.85(s，3H，19-H)，3.33(m，1H，3-H)3.74(m，1H，20-H)，4.42(m，1H，16-H)；IR ν3415，2921，2847，1442，1372，1041cm-1；元素分析計算值C25H39O4BrC 63.15，H 8.83；實測值C 63.36，H 8.47.
實施例2化合物6d的合成 稱取500mg化合物5d溶于10mL EtOH/THF(1∶1)，加入22mg(1.0eq.)LiOH進行水解反應，回流至原料消失。旋干，柱層析分得345mg化合物6d(89.9％)。
化合物6d，1H-NMR(CD3OD，300MHz)δ0.86(s，3H，19-Me)，1.02(s，3H，18-Me)，1.41(d，J＝6.8Hz，3H，21-Me)，3.24(dd，J＝11.1，4.7Hz，1H，12-H)，3.50(m，1H，3-H)，4.38(m，1H，20-H)，4.57(m，1H，16-H)；IRν3421，1442，1372，1041cm-1；元素分析計算值C21H35BrO3C 60.72，H 8.49；實測值C 59.96，H 8.68.
實施例3化合物6e的合成 稱取500mg化合物5e溶于8mL MeOH，加入255mg(1.0eq.)Cs2CO3進行水解反應，室溫反應至原料消失。濃縮近干，乙酸乙酯收集殘留物，有機相用飽和食鹽水洗，無水硫酸鎂干燥，靜置30min，過濾，旋蒸乙酸乙酯，柱層析分得298mg化合物6e(68.6％)。
化合物6e，1H-NMR(CDCl3，300MHz)δ0.75(s，3H)，0.82(s，3H)，1.35(d，J＝5.2Hz，3H)，3.53(m，1H)，3.84(m，1H)，4.54(m，1H)，4.81(m，1H)；元素分析計算值C21H33Br3O2C 45.27，H 5.97；實測值C 45.02，H 5.63.
實施例4化合物6g的合成 稱取500mg化合物5g溶于8mL MeOH，加入4mg(0.1eq.)MeONa進行水解反應，回流5小時。濃縮近干，乙酸乙酯收集殘留物，有機相用飽和食鹽水洗，無水硫酸鎂干燥，靜置30min，過濾，旋蒸乙酸乙酯，柱層析分得445mg化合物6g(94.9％)。
化合物6g，1H-NMR(CDCl3，300MHz)δ0.79(s，3H)，1.05(s，3H)，1.07(d，J＝6.3Hz，3H)，3.51(m，1H)，3.82(m，1H)，4.58(m，1H)，5.37(d，J＝4.8Hz，1H)；MS m/z(％)636(89)，634(91).
實施例5化合物6h的合成 稱取500mg化合物5h溶于8mL MeOH，加入381mg(3eq.)K2CO3進行水解反應，回流5小時。濃縮近干，乙酸乙酯收集殘留物，有機相用飽和食鹽水洗，無水硫酸鎂干燥，靜置30min，過濾，旋蒸乙酸乙酯，柱層析分得371mg化合物6h(80.4％)。
化合物6h，1H-NMR(CDCl3，300MHz)δ0.68(s，3H)，0.89(s，3H)，1.35(d，J＝5.2Hz，3H)，3.37(s，3H，3-OCH2OCH3)，3.38(s，3H，12-OCH2OCH3)，3.49(m，1H，3-H)，3.55(m，1H，12-H)，4.29(m，1H，16-H)，4.68(s，2H，3-OCH2OCH3)，4.80，4.62(AB，2H，JAB＝6.9Hz，12-OCH2OCH3)，4.87(m，1H，20-H)；MS m/z(％)502(91)，504(92)；元素分析計算值C25H43BrO5C 59.63，H 8.61；實測值C 59.71，H 8.42.
實施例6化合物4a的合成條件一 576mg(5.14mmol，10eq.)t-BuOK加入3ml DMSO中，加熱至80℃后，將溶于2ml DMSO的210mg 6a滴入反應體系中。升溫至125℃反應2h，原料消失，反應良好。加水淬滅，乙酸乙酯萃取，合并的有機相用飽和食鹽水洗滌2次，無水硫酸鎂干燥。過濾，濃縮，殘余物柱層析分離，得產物4a 128mg(88.5％)和4ab 15mg(9.0％)。
條件二
200mg 6a和281mg(5eq.)t-BuOK在t-BuOH中回流7h，原料消失。加水淬滅，乙酸乙酯萃取，合并的有機相用飽和食鹽水洗滌2次，無水硫酸鎂干燥。過濾，濃縮，殘余物柱層析分離，得產物4a 65mg(47.2％)和4ac 76mg(47.6％)。
化合物4a，mp 127℃；[α]25D+13.3(c 1.30，CHCl3)；1H-NMR(CDCl3，300MHz)δ5.83(d，J＝3.9Hz，1H，16-H)，5.69(br s，1H，17-H)，3.66-3.54(m，1H，3-H)，0.84(s，3H，18-H)，0.75(s，3H，19-H)；13C-NMR(CDCl3，80MHz)δ144.19；129.51；71.52；56.33；55.42；45.80；45.31；38.44；37.08；36.17；36.00；34.34；32.36；32.248；31.74；28.93；21.45；17.31；12.57；IRν3346，3040，2938，2844 cm-1.
化合物4ab，1H-NMR(CDCl3，300MHz)δ5.92(d，J＝1.8Hz，1H，16-H)，5.80(brs，1H，17-H)，3.74-3.63(m，1H，3-H)，2.03(s，3H，OAc)，0.96(s，3H，18-H)，0.93(s，3H，19-H)；MS m/z(％)316(78).
化合物4ac，mp 195-196℃；[α]25D+19.6(c 1.39，CHCl3)；1H-NMR(CDCl3，400MHz)δ5.10-5.16(m，1H，16-H)，4.49-4.54(m，1H，17-H)，3.55-3.63(m，1H，3-H)，0.86(s，3H，19-H)，1.37(d，3H，21-H)，1.17(s，3H，18-H)；13C-NMR(CDCl3，80MHz)δ83.47；76.50；71.28；57.06；56.28；54.55；45.05；40.68；40.09；38.35；37.22；35.80；35.13；34.83；32.75；31.67；28.84；23.33；21.59；16.13；12.56；IRν3444，2925，2848cm-1；元素分析計算值C21H34O2C 79.19，H 10.76；實測值C 78.79，H 10.34.
實施例7化合物4d的合成 將200mg 6d溶于2ml THF，-78℃滴加5eq.LDA(1Min THF)，升至室溫反應2h，原料消失。加水淬滅，乙酸乙酯萃取，合并的有機相用飽和食鹽水洗滌2次，無水硫酸鎂干燥。過濾，濃縮，殘余物柱層析分離，得產物4d 112mg(79.9％)。
化合物4d，1H-NMR(CDCl3，400MHz)δ5.89 and 5.73(2H，16-H and 17-H)，3.50(m，1H，3-H)，3.42(m，1H，12-H)，1.02(s，3H，18-Me)，0.86(s，3H，19-Me)；元素分析計算值C19H30O2C 78.57，H 10.41；實測值C 78.42，H 10.74.
實施例8化合物4g的合成 353mg(10eq.)t-BuOK加入2ml DMSO中，加熱至80℃后，將溶于2mlDMSO的200mg 6g滴入反應體系中。升溫至125℃反應2h，原料消失。加水淬滅，乙酸乙酯萃取，合并的有機相用飽和食鹽水洗滌2次，無水硫酸鎂干燥。過濾，濃縮，殘余物柱層析分離，得產物4g 120mg(74.6％)。
化合物4g，1H-NMR(CDCl3，400MHz)δ5.75 and 5.61(2H，16-H and 17-H)，5.37(d，J＝4.8Hz，1H)，3.51(m，1H)，1.04(s，3H)，0.80(s，3H)；MS m/z(％)510(85).
實施例9化合物4h的合成 將200mg 6h溶于2ml THF，-78℃滴加1eq.t-BuLi(1Min THF)，升至室溫反應2h，原料消失。加水淬滅，乙酸乙酯萃取，合并的有機相用飽和食鹽水洗滌2次，無水硫酸鎂干燥。過濾，濃縮，殘余物柱層析分離，得產物4h 109mg(72.4％)。
化合物4h，1H-NMR(CDCl3，400MHz)δ5.75 and 5.61(2H，16-H and 17-H)，4.81-4.62(m，4H，OCH2OCH3)，3.57(m，1H，12-H)，3.49(m，1H，3-H)，3.37 and 3.38(each s，3H，OCH2OCH3)，0.89(s，3H)，0.68(s，3H)；MS m/z(％)378(95).
權利要求
1.一類20-羥基-16α-溴代-甾體化合物，其特征是具有如下結構 代表朝上或者朝下；R1為OH、OAc、OMOM、OBn或者OTBDPS；R2為H、OH、Cl、Br或者R2與R3成5，6-雙鍵；R3為H、OH、Cl、OAc或者Br；R4為H、OH、OAc或者OMOM；其中，Ac是乙酰基，TBDPS是叔丁基二苯基硅基，MOM是甲氧亞甲基，Bn是芐基。
2.一種如權利要求1所述的甾體化合物的合成方法，其特征是通過下述方法合成在極性溶劑中，20-羥基乙酸酯-16α-溴代甾體化合物與堿在室溫到回流溫度下反應0.5-50小時，得到20-羥基-16α-溴代甾體化合物；20-羥基乙酸酯-16α-溴代甾體化合物與堿的摩爾比為1∶0.01～20；所述的20-羥基乙酸酯-16α-溴代甾體化合物的結構式如下所示 其中、R1～R4的定義如權利要求1所述，Ac是乙酰基。
3.一種如權利要求2所述的甾體化合物的合成方法，其特征是所述的極性溶劑是醇類溶劑、丙酮、水、四氫呋喃、二氧六環、乙腈、二甲基亞砜、N，N-二甲基甲酰胺、或者它們組成的混合溶劑。
4.一種如權利要求2所述的甾體化合物的合成方法，其特征是所述的堿為LiOH、NaOH、KOH、MeONa、EtONa、Li2CO3、Na2CO3、K2CO3、Cs2CO3、NaHCO3或KHCO3。
5.一種如權利要求3所述的甾體化合物的合成方法，其特征是所述的醇類溶劑是甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、丁醇、異丁醇、仲丁醇、叔丁醇、二甘醇、丙三醇或者它們的混合物。
6.一種如權利要求1所述的甾體化合物的用途，其特征是通過下述方法合成豬外激素的關鍵中間體雄甾-16-烯-3β-醇及其類似物，所述的雄甾-16-烯-3β-醇的結構式如下所示 其中、R1～R4的定義如權利要求1所述。
7.如權利要求5所述的甾體化合物的用途，其特征是通過下述方法合成所述的雄甾-16-烯-3β-醇及其類似物，將權利要求1所述的20-羥基-16α-溴代甾體化合物或其溶解在有機溶劑中的溶液，在-78℃到回流溫度下加入到有機溶劑與強堿的混合物中，反應0.2-24小時，得到雄甾-16-烯-3β-醇；所述的20-羥基-16α-溴代甾體化合物與強堿的摩爾比為1∶0.5～50。
8.一種如權利要求6所述的甾體化合物的用途，其特征是所述的有機溶劑是醇類溶劑、四氫呋喃、二氧六環、苯、甲苯、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、二甲基亞砜或者它們的混合物。
9.一種如權利要求6所述的甾體化合物的用途，其特征是所述的強堿為氫化鉀、氫化鈉、氨基鈉、氨基鋰、六甲基二硅基氨基鉀、六甲基二硅基氨基鈉、六甲基二硅基氨基鋰、二異丙基氨基鋰、甲基鋰、正丁基鋰、仲丁基鋰、叔丁基鋰、甲醇鈉、乙醇鈉或者叔丁醇鉀。
10.一種如權利要求5所述的甾體化合物的用途，其特征是所述的醇類溶劑是甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、丁醇、異丁醇、仲丁醇、叔丁醇、二甘醇、丙三醇或者它們的混合物。
全文摘要
本發明涉及一類結構新穎的20－羥基－16α－溴代－甾體化合物、合成方法(a，酰基的水解)及用途(b，碎裂重排)，采用20－羥基乙酸酯－16α－溴代甾體化合物為原料獲得20－羥基－16α－溴代－甾體化合物，它們經過碎裂重排得到的雄甾－16－烯－3β－醇是合成豬外激素雄甾－16－烯－3－酮和雄甾－16－烯－3α－醇的關鍵中間體，進而就可以合成這兩個豬外激素。本發明的方法操作簡便、試劑價格低廉、產物收率高，適合工業化生產，這種方法實現了甾體皂甙元的降解產物——孕甾醇的進一步有效利用。
文檔編號C07J1/00GK1962680SQ20061011896
公開日2007年5月16日 申請日期2006年12月1日 優先權日2006年12月1日
發明者田偉生, 周南琰, 許啟海, 林靜容, 李伯玉 申請人:中國科學院上海有機化學研究所, 上海師范大學