專利名稱：一種合成異丙基-β-D-硫代半乳糖苷的方法
技術領域：
本發明涉及一種誘導劑的合成方法，尤其涉及化學合成異丙基_β-D-硫代半乳糖苷的方法，屬于異丙基-β -D-硫代半乳糖苷的合成領域。
背景技術：
異丙基_β-D-硫代半乳糖苷是一種優秀的誘導劑，不易被細菌代謝，可誘導外源基因表達。用于原核表達系統，異丙基-β-D-硫代半乳糖可增高表達量。在異丙基-β -D-硫代半乳糖苷存在下，原核表達的產物穩定，容易鑒定，易純化。由是，異丙基-β-D-硫代半乳糖苷在生物醫藥領域有廣泛的應用。建立便利的合成方法，是異丙基-β -D-硫代半乳糖苷研究的重要方面。作為硫苷類化合物，異丙基-β -D-硫代半乳糖苷可通過三步化學反應合成得到。第一步反應是對D-半乳糖實施乙酰化，以便用乙酰基保護D-半乳糖的羥基。第一步反應是常規反應。第二步反應是用異丙基硫取代D-乙酰半乳糖I位的乙酰氧，以便生成硫苷。第二步反應需要催化劑，是關鍵反應。第三步反應是脫去其它四個乙酰保護基，以便生成異丙基-D-硫代半乳糖苷。第三步反應也是常規反應。異丙基-β-D-硫代半乳糖苷的合成方法研 究的重點，公認是第二步生成硫苷的反應。文獻 (Aixiao Li, Bioorg. Med. Chem. 2005, 13, 839-853; RuthBirk, Ariel Ikan, Appl. Biochem. Biotechnol. 1997, 66，25-30)報道的第二步生成硫苷的反應分別采用三氟化硼乙醚絡合物和無水四氯化錫加4A分子篩作催化劑。采用三氟化硼乙醚絡合物作催化劑， 容易著火。采用無水四氯化錫加4A分子篩作催化劑，后處理工作量和環境負擔都大。發明內容
本發明所要解決的技術問題是克服現有的異丙基-D-硫代半乳糖苷的合成方法中存在的容易著火或后處理工作量和環境負擔大的缺陷，提供一種新的異丙基-β -D-硫代半乳糖苷的合成方法。
本發明所要解決的技術問題是通過以下技術方案來實現的
一種合成異丙基_β -D-硫代半乳糖苷的方法，該方法包括(I)將D-半乳糖和醋酐進行乙酰化反應制備得到五-O-乙酰基-β-D-半乳糖；(2)在催化劑作用下， 五-O-乙酰-β -D-半乳糖與2-丙硫醇進行催化反應制備2，3，4，6-四-O-乙酰基-1-異丙基_ β -D-硫代半乳糖苷；(3)脫去2，3, 4, 6-四-O-乙酸基-1-異丙基-β -D-硫代半乳糖的四個乙酰基保護基，得到異丙基-β-D-硫代半乳糖苷；其中，步驟(2)中所述的催化劑是無水二氣化招。
其中，步驟(2)中當催化劑、五-O-乙酰-β-D-半乳糖與2-丙硫醇三者按照2:1:1. 3 1. 5的摩爾配比進行催化反應時，催化反應具有最佳的反應效果。
步驟(I)中所述的乙酰化反應優選是將D-半乳糖和醋酐進行反應制備得到五-O-乙酰基-β-D-半乳糖；其中，在進行乙酰化反應之前，用乙酸酐處理D-半乳糖；所述的乙酰化反應溫度優選為100 - 110 0C ;所述的乙酰化反應時間優選為1-2小時。
步驟(2)中所述的催化反應溫度優選為20_40°C，更優選為20-25°C。
步驟(2)中所述的催化反應優選采用無水二氯甲烷為催化反應溶劑。
步驟(3)中是在甲醇納存在下脫去2，3, 4, 6-四_0_乙酸基_1-異丙基-D-硫代半乳糖的四個乙酰基保護基。
本發明采用無水三氯化鋁作催化劑，常溫下完成了生成硫苷的反應。與文獻 (Aixiao Li, Bioorg. Med. Chem. 2005, 13, 839-853; RuthBirk, Ariel Ikan, App1. Biochem. Biotechnol. 1997, 66, 25-30)報道的這步反應采用三氟化硼乙醚絡合物或無水四氯化錫加4A分子篩作催化劑相比較(制備和使用三氟化硼乙醚絡合物都容易著火，而采用無水四氯化錫加4A分子篩作催化劑，后處理工作量和環境負擔都大)，本發明采用無水三氯化鋁作催化劑，既不存在容易著火的危險性，也不存在后處理工作量和環境負擔都大的弊端。本發明的方法具有原料便宜、易得、工藝安全和便于操作的明顯優勢。


圖1異丙基-β-D-硫代半乳糖的合成路線。
具體實施方式
為了進一步闡述本發明，下面給出一系列實施例。這些實施例完全是例證性的，它們僅用來對本發明進行具體描述，不應當理解為對本發明的限制。
實施例1異丙基_ β _D_硫代半乳糖昔制備
制備五-O-乙酰基-β -D-半乳糖
1.將125 ml乙酸酐和20 g無水乙酸鈉加到500 ml的反應瓶中，慢慢加熱至回流，使固體完全溶解，然后分批小心加入25 g D-半乳糖。加完后，反應化合物再回流反應 120分鐘。之后，將反應液倒入300 ml冰水混合液中并劇烈攪拌30分鐘,有土黃色固體析出。過濾、 濾餅用水洗2-3次、70° C以下烘干。得到的37. 9 g五_0_乙酰基-β-D-半乳糖用乙醇作溶劑，重結晶，烘干，得到31.1 g純五-O-乙酰基-β -D-半乳糖，為無色固體， 收率約57%。
2.將150 ml乙酸酐和20 g無水乙酸鈉加到500 ml的反應瓶中，慢慢加熱至回流，使固體完全溶解，然后分批小心加入25 g D-半乳糖。加完后，反應化合物再回流反應 60分鐘。之后，將反應液倒入300 ml冰水混合液中并劇烈攪拌30分鐘,有土黃色固體析出。過濾、濾餅用水洗2-3次、70° C以下烘干。得到的36. O g五-O-乙酰基-β-D-半乳糖用乙醇作溶劑，重結晶，烘干，得到30. 5 g純五-O-乙酰基-β -D-半乳糖，為無色固體， 收率約56%。
制備2，3, 4, 6-四乙酸基-1-異丙基-β -D-硫代半乳糖苷
將19. 5 g純五-O-乙酰基半乳糖和100 ml無水二氯甲烷加入到250 ml的反應瓶中，攪拌溶解。常溫下往溶液中快速加入13. 5 g無水三氯化鋁，控制反應溫度在25°C。往反應瓶中慢慢滴加6. 5 ml 2-丙硫醇。滴加完畢之后，反應混合物在室溫下攪拌8小時，結束反應。將反應混合物傾入100 ml含少量濃鹽酸的冰水混合物中，分層。有機相分別經酸洗、堿洗、去離子水洗、減壓濃縮、得到17. O g淡黃色油狀物即為2，3，4，6-四乙酰基-1-異丙基-β-D-硫代半乳糖苷。H-NMR (CDCl3, TMS) : δ ppm =1. 31 (d, 6H, CH(CH3)2, 2. 01,2.03,2.05, 2.07 (s, 12H, 4CH3)，3. 17 (m, 1H, CH (CH3)2), 3.6-4. 3 (m, 3H, H—5, H_6ab)。
制備異丙基-β -D-硫代半乳糖苷
1.將10.0 g純2，3，4，6-四乙酰基-1-異丙基-β-D-硫代半乳糖苷、80 ml甲醇和O. 4 g甲醇鈉加到250 ml反應瓶中，攪拌使固態溶解，控制體系pHIO左右，室溫下攪拌反應5小時以上,反應結束。向反應體系中加入約5 IOg氫型陽離子交換樹脂將反應液處理至中性(攪拌10分鐘后檢測pH值為中性)，濾去樹脂，濾液減壓濃縮得到粘稠油狀粗產品。該粘稠油狀粗產品用50ml甲醇結晶，經純化得到4. 2 g無色固體。收率71.7%。熔點 112-116 ° C。1H-HMR(D2O) : δ ppm =1. 32 (d, 6H, CH(CH3)2), 3.2 (m, I H, CH(CH3)2)， 3. 4-3. 6 (m, 5H, H_2, H_3, H_5, H_6ab)，3. 86 (m, 1H, H_4)，4. 55 (d, 1H, H_l)。
2.將10.0 g純2，3，4，6-四乙酰基-1-異丙基-β-D-硫代半乳糖苷、10 ml甲醇和O. 32 g甲醇鈉加到250 ml反應瓶中，攪拌使固態溶解，控制體系pHIO左右，室溫下攪拌反應5小時，反應結束。向反應體系中加入約5g氫型陽離子交換樹脂將反應液處理至中性 (攪拌10分鐘后檢測pH值為中性)，濾去樹脂，濾液減壓濃縮得到粘稠油狀粗產品。該粘稠油狀粗產品用60ml甲醇結晶，經純化得到4. O g無色固體。收率71.5%。熔點112-116 °C。1H-HMR(D2O)=S ppm =1. 32 (d, 6H, CH(CH3)2), 3.2 (m, I H, CH(CH3)2)，3. 4-3. 6 (m, 5H, H-2, H-3, H-5, H_6ab)，3. 86 (m, 1H, H_4)，4. 55 (d, 1H, H_l)。
實施例2異丙基_ β-D-硫代半乳糖苷的制備
制備五-O-乙酰基-β -D-半乳糖
1.將125 ml乙酸酐和20 g無水乙酸鈉加到500 ml的反應瓶中，慢慢加熱至回流，使固體完全溶解，然后分批小心加入25 g D-半乳糖。加完后，反應化合物再回流反應 140分鐘。之后，將反應液倒入300 ml冰水混合液中并劇烈攪拌35分鐘,有土黃色固體析出。過濾、濾 餅用水洗2-3次、70° C以下烘干。得到的37. 9 g五_0_乙酰基-β-D-半乳糖用乙醇作溶劑，重結晶，烘干，得到31.1 g純五-O-乙酰基-β -D-半乳糖，為無色固體， 收率約58%。
2.將150 ml乙酸酐和20 g無水乙酸鈉加到500 ml的反應瓶中，慢慢加熱至回流，使固體完全溶解，然后分批小心加入25 g D-半乳糖。加完后，反應化合物再回流反應 60分鐘。之后，將反應液倒入300 ml冰水混合液中并劇烈攪拌30分鐘,有土黃色固體析出。過濾、濾餅用水洗2-3次、70° C以下烘干。得到的36. O g五-O-乙酰基-β-D-半乳糖用乙醇作溶劑，重結晶，烘干，得到30. 5 g純五-O-乙酰基-β -D-半乳糖，為無色固體， 收率約56%。
制備2，3, 4, 6-四乙酸基_1_異丙基-β -D-硫代半乳糖苷
將19. 5 g純五-O-乙酰基半乳糖和100 ml無水二氯甲烷加入到250 ml的反應瓶中，攪拌溶解。常溫下往溶液中快速加入13. 5 g無水三氯化鋁，控制反應溫度在20°C。往反應瓶中慢慢滴加6. O ml 2-丙硫醇。滴加完畢之后，反應混合物在室溫下攪拌9小時，結束反應。將反應混合物傾入100 ml含少量濃鹽酸的冰水混合物中，分層。有機相分別經酸洗、堿洗、去離子水洗、減壓濃縮、得到16. 2g淡黃色油狀物即為2，3，4，6-四乙酰基-1-異丙基-β-D-硫代半乳糖苷。H-NMR (CDCl3, TMS) : δ ppm =1. 31 (d, 6H, CH(CH3)2, 2. 01,2.03,2.05, 2.07 (s, 12H, 4CH3)，3. 17 (m, 1H, CH (CH3)2), 3.6-4.3 (m, 3H, H-5,H_6ab)。
制備異丙基-β -D-硫代半乳糖苷
1.將10. O g純2，3，4，6-四乙酰基-1-異丙基-β-D-硫代半乳糖苷、80 ml甲醇和O. 4 g甲醇鈉加到250 ml反應瓶中，攪拌使固態溶解，控制體系pHIO左右，室溫下攪拌反應5小時以上,反應結束。向反應體系中加入約5 IOg氫型陽離子交換樹脂將反應液處理至中性(攪拌10分鐘后檢測pH值為中性)，濾去樹脂，濾液減壓濃縮得到粘稠油狀粗產品。該粘稠油狀粗產品用50ml甲醇結晶，經純化得到4. 2 g無色固體。收率71.4%。熔點 112-116 ° C。1H-HMR(D2O) : δ ppm =1. 32 (d, 6H, CH(CH3)2), 3.2 (m, I H, CH(·CH3)2)， 3. 4-3. 6 (m, 5H, H-2, H-3, H-5, H_6ab)，3. 86 (m, 1H, H_4)，4. 55 (d, 1H, H_l)。
2.將10.0 g純2，3，4，6-四乙酰基-1-異丙基-β-D-硫代半乳糖苷、10 ml甲醇和O. 32 g甲醇鈉加到250 ml反應瓶中，攪拌使固態溶解，控制體系pHIO左右，室溫下攪拌反應5小時，反應結束。向反應體系中加入約5g氫型陽離子交換樹脂將反應液處理至中性 (攪拌10分鐘后檢測pH值為中性)，濾去樹脂，濾液減壓濃縮得到粘稠油狀粗產品。該粘稠油狀粗產品用60ml甲醇結晶，經純化得到4. O g無色固體。收率71.3%。熔點112-116 °C。1H-HMR(D2O)=S ppm =1. 32 (d, 6H, CH(CH3)2), 3.2 (m, I H, CH(CH3)2)，3. 4-3. 6 (m, 5H, H-2, H-3, H-5, H_6ab)，3. 86 (m, 1H, H_4)，4. 55 (d, 1H, H_l)。
實施例3異丙基_ β-D-硫代半乳糖苷的制備
制備五-O-乙酰基-β -D-半乳糖
1.將125 ml乙酸酐和20 g無水乙酸鈉加到500 ml的反應瓶中，慢慢加熱至回流，使固體完全溶解，然后分批小心加入25 g D-半乳糖。加完后，反應化合物再回流反應 120分鐘。之后，將反應液倒入300 ml冰水混合液中并劇烈攪拌30分鐘,有土黃色固體析出。過濾、濾餅用水洗2-3次、70° C以下烘干。得到的37. 9 g五_0_乙酰基-β-D-半乳糖用乙醇作溶劑，重結晶，烘干，得到31.1 g純五-O-乙酰基-β -D-半乳糖，為無色固體， 收率約57%。
2.將150 ml乙酸酐和20 g無水乙酸鈉加到500 ml的反應瓶中，慢慢加熱至回流，使固體完全溶解，然后分批小心加入25 g D-半乳糖。加完后，反應化合物再回流反應 60分鐘。之后，將反應液倒入300 ml冰水混合液中并劇烈攪拌30分鐘,有土黃色固體析出。過濾、濾餅用水洗2-3次、70° C以下烘干。得到的36. O g五-O-乙酰基-β-D-半乳糖用乙醇作溶劑，重結晶，烘干，得到30. 5 g純五-O-乙酰基-β -D-半乳糖，為無色固體， 收率約58%。
制備2，3, 4, 6-四乙酸基_1_異丙基_ β -D-硫代半乳糖昔
將19. 5 g純五-O-乙酰基半乳糖和100 ml無水二氯甲烷加入到250 ml的反應瓶中，攪拌溶解。常溫下往溶液中快速加入13. 5 g無水三氯化鋁，控制反應溫度在40°C。往反應瓶中慢慢滴加6. 6 ml 2-丙硫醇。滴加完畢之后，反應混合物在室溫下攪拌6-8小時，結束反應。將反應混合物傾入100 ml含少量濃鹽酸的冰水混合物中，分層。有機相分別經酸洗、堿洗、去離子水洗、減壓濃縮、得到17. 6 g淡黃色油狀物即為2，3，4，6-四乙酰基-1-異丙基-β-D-硫代半乳糖苷。H-NMR (CDCl3, TMS) : δ ppm =1. 31 (d, 6H, CH(CH3)2, 2. 01,2.03,2.05, 2.07 (s, 12H, 4CH3)，3. 17 (m, 1H, CH (CH3)2), 3.6-4.3 (m, 3H, H-5, H_6ab)。
制備異丙基-β -D-硫代半乳糖苷
1.將10. O g純2，3，4，6-四乙酰基-1-異丙基-β-D-硫代半乳糖苷、80 ml甲醇和O. 4 g甲醇鈉加到250 ml反應瓶中，攪拌使固態溶解，控制體系pHIO左右，室溫下攪拌反應5小時以上,反應結束。向反應體系中加入約5 IOg氫型陽離子交換樹脂將反應液處理至中性(攪拌10分鐘后檢測pH值為中性)，濾去樹脂，濾液減壓濃縮得到粘稠油狀粗產品。該粘稠油狀粗產品用50ml甲醇結晶，經純化得到4. 2 g無色固體。收率71.9%。熔點 112-116 ° C。1H-HMR(D2O) : δ ppm =1. 32 (d, 6H, CH(CH3)2), 3.2 (m, I H, CH(CH3)2)，
3.4-3. 6 (m, 5H, H-2, H-3, H-5, H_6ab)，3. 86 (m, 1H, H_4)，4. 55 (d, 1H, H_l)。
2.將10. 0 g純2，3，4，6-四乙酰基-1-異丙基-β-D-硫代半乳糖苷、10 ml甲醇和O. 32 g甲醇鈉加到250 ml反應瓶中，攪拌使固態溶解，控制體系pHIO左右，室溫下攪拌反應5小時，反應結束。向反應體系中加入約5g氫型陽離子交換樹脂將反應液處理至中性 (攪拌10分鐘后檢測pH值為中性)，濾去樹脂，濾液減壓濃縮得到粘稠油狀粗產品。該粘稠油狀粗產品用60ml甲醇結晶，經純化得到4. O g無色固體。收率71.6%。熔點112-116 °C。1H-HMR(D2O)=S ppm =1. 32 (d, 6H, CH(CH3)2), 3.2 (m, I H, CH(CH3)2)，3. 4-3. 6 (m, 5H, H-2, H-3, H-5, H_6ab)，3. 86 (m, 1H, H_4)，4. 55 (d, 1H, H_l)。
權利要求
1.一種合成異丙基-β -D-硫代半乳糖苷的方法，該方法包括(1)將D-半乳糖和醋酐進行乙酰化反應制備得到五-O-乙酰基-β-D-半乳糖；(2)在催化劑作用下，五-O-乙酰-β-D-半乳糖與2-丙硫醇進行催化反應制備 2，3, 4, 6-四-O-乙酸基-1-異丙基-D-硫代半乳糖；(3)脫去2，3, 4, 6-四-O-乙酸基_1_異丙基_ β -D-硫代半乳糖的四個乙酸基保護基，得到異丙基_ β -D-硫代半乳糖苷; 其特征在于步驟(2)中所述的催化劑是無水三氯化鋁。
2.按照權利要求1所述的方法，其特征在于步驟(I)中所述的乙酰化反應是將D-半乳糖和醋酐進行反應制備得到五-O-乙酰基-β -D-半乳糖。
3.按照權利要求1或2所述的方法，其特征在于步驟(I)中在進行乙酰化反應之前， 先用乙酸酐處理D-半乳糖。
4.按照權利要求1所述的方法，其特征在于步驟(I)中所述的乙酰化反應溫度為100 -110 °C;所述的乙酰化反應時間為1-2小時。
5.按照權利要求1所述的方法，其特征在于步驟(2)中所述的催化反應溫度為 20-40。。。
6.按照權利要求5所述的方法，其特征在于步驟(2)中所述的催化反應溫度為 20-25。。。
7.按照權利要求1所述的方法，其特征在于步驟(2)中所述的催化反應采用無水二氯甲烷為催化反應溶劑。
8.按照權利要求1所述的方法，其特征在于步驟(2)中催化劑、五-O-乙酰-β-D-半乳糖與2-丙硫醇三者的摩爾比為2: 1:1. 3 1. 5。
9.按照權利要求1所述的方法，其特征在于步驟(3)中是在甲醇鈉存在下脫去 2，3, 4, 6-四-O-乙酸基-1-異丙基-D-硫代半乳糖的四個乙酸基保護基。
全文摘要
本發明公開了一種合成異丙基-β-D-硫代半乳糖苷的方法，該方法包括(1)將D-半乳糖和醋酐進行乙酰化反應制備得到五-O-乙酰基-β-D-半乳糖；(2)在催化劑作用下，五-O-乙酰-β-D-半乳糖與2-丙硫醇進行催化反應制備2,3,4,6-四-O-乙酰基-1-異丙基-β-D-硫代半乳糖；(3)脫去2,3,4,6-四-O-乙酰基-1-異丙基-β-D-硫代半乳糖的四個乙酰基保護基，得到異丙基-β-D-硫代半乳糖苷；其中，步驟(2)中所述的催化劑是無水三氯化鋁。本發明采用無水三氯化鋁作催化劑，常溫下完成生成硫苷的反應，原料便宜、易得、工藝安全和便于操作。
文檔編號C07H1/00GK102993246SQ20121055346
公開日2013年3月27日 申請日期2012年12月19日 優先權日2012年12月19日
發明者不公告發明人 申請人:北京利德曼生化股份有限公司