李健，賴平安

（1.桂林吉福思羅漢果有限公司，廣西桂林 541006；2.桂林暉昂生化藥業(yè)有限責(zé)任公司，廣西桂林 541004）

紫杉醇（Paclitaxel）是從紅豆杉科紅豆杉屬植物中分離得到的一種四環(huán)二萜生物堿，Schiff等[1]發(fā)現(xiàn)其在促進(jìn)微管蛋白的聚合以及防止解聚具有良好的作用。美國食品和藥物管理局（FDA）于1992年正式批準(zhǔn)其用于臨床治療晚期卵巢癌，之后其臨床應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)展至乳腺癌、肺癌、頭頸癌、前列腺癌等多種癌癥的治療，是多年來治療癌癥的藥物中療效最為顯著的化療藥物之一。

迄今為止，紫杉醇主要是從紅豆杉屬植物的枝葉或莖皮中提取得到，但由于紅豆杉中的紫杉醇含量極低，純天然來源的紫杉醇很難滿足患者需求。為此，研究人員嘗試開展了多種其他來源的紫杉醇制備方法的研究。其中，利用紅豆杉中的杉烷類似物為前體，經(jīng)過半合成方式獲得紫杉醇及其衍生物是目前最有效的方法之一[2]。三尖杉寧堿（Cephalomannine，CE）是紅豆杉中的紫杉烷類成分，其成分結(jié)構(gòu)與紫杉醇的差異僅在C13位側(cè)鏈上NH-的連接基團(tuán)。在目前國內(nèi)人工種植的主要紅豆杉品種南方紅豆杉中，三尖杉寧堿在樹枝和樹葉中的含量達(dá)392.69 μg/g和75.31 μg/g，遠(yuǎn)高于同部位中紫杉醇的含量77.03 μg/g和64.82 μg/g[3]。枝葉是紫杉醇提取可再生紅豆杉資源的關(guān)鍵部位，人們?cè)谝阅戏郊t豆杉枝葉提取分離得到紫杉醇的同時(shí)，會(huì)得到比紫杉醇產(chǎn)量更大的主含三尖杉寧堿的副產(chǎn)物，如果能以簡單且低成本的工藝將其轉(zhuǎn)化為紫杉醇及其衍生物，將會(huì)大幅提高紅豆杉資源的利用率，降低生產(chǎn)成本。

有專利提供了一種方法，將寧堿側(cè)鏈的酰胺通過Schwartz's試劑轉(zhuǎn)化為氨基[4-6]，然后?；被@得紫杉醇及其他類似物，但該法使用的Schwartz's試劑較為昂貴，市場上并不容易獲得，且反應(yīng)條件要求很高，不利于實(shí)際的生產(chǎn)應(yīng)用。本研究同樣以紫杉烷側(cè)鏈的酰胺基的裂解方法作為研究對(duì)象，發(fā)現(xiàn)以頭孢菌素C為原料制備7-氨基頭孢烷酸的化學(xué)裂解工藝原理[7]是可以被借鑒并應(yīng)用在紫杉烷側(cè)鏈酰氨基的裂解以獲得可以被選擇性酰化的活性氨基，并以此為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)了對(duì)應(yīng)的合成工藝，成功將三尖杉寧堿通過側(cè)鏈的結(jié)構(gòu)改造使之轉(zhuǎn)化為紫杉醇。

1 合成路線設(shè)計(jì)

以三尖杉寧堿作為起始原料，通過三氯化鈰作用對(duì)側(cè)鏈的C2’-OH進(jìn)行選擇性苯甲?；痆8]，然后以氯甲酸三氯乙酯對(duì)C7-OH進(jìn)行酰化使接上保護(hù)基團(tuán)，再對(duì)側(cè)鏈上的酰氨基進(jìn)行鹵化反應(yīng)和醇解使獲得活性氨基，然后通過提供適合的條件使C2’-O位的苯甲?；l(fā)生重排反應(yīng)遷移到氨基上，最后脫保護(hù)反應(yīng)獲得紫杉醇[9]。整個(gè)反應(yīng)路線不需要引入昂貴的側(cè)鏈，反應(yīng)條件簡單可控，可根據(jù)目標(biāo)產(chǎn)物需求調(diào)整C2’-OH的?；鶊F(tuán)，實(shí)現(xiàn)氨基N-連接基團(tuán)差異化的紫杉烷類似物的制備。具體的合成路線見圖1。

2 材料與方法

2.1 儀器與試劑

DLSB-20/40低溫冷卻循環(huán)泵，鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司；Waters2695高效液相色譜儀，沃特世科技有限公司（Waters）；IRPrestige-21傅立葉變換紅外光譜儀，日本島津；UV-3600Plus紫外分光光度計(jì)，日本島津；液相色譜/安捷倫6140液質(zhì)聯(lián)用儀，安捷倫科技有限公司。

三尖杉寧堿色譜純度98%，由桂林暉昂生化藥業(yè)有限責(zé)任公司提供；苯甲酸酐、丙酮、氯甲酸三氯乙酯、五氯化磷、1,2-丙二醇、吡啶、三乙胺和鋅粉為分析純?cè)噭?，購買自百靈威公司。

2.2 2'-O-Bz-三尖杉寧堿的合成

圖1

三尖杉寧堿50 g置干燥反應(yīng)燒瓶中，加入400 mL經(jīng)脫水處理的丙酮，攪拌溶解，加入1.25 g三氯化鈰，攪拌20 min后加入15 g苯甲酸酐，加熱使溶液溫度升至40～50 ℃。攪拌3 h，TLC（展開劑：CHCl3∶CH3OH=20∶1）監(jiān)測反應(yīng)進(jìn)度，待原料斑點(diǎn)完全消失，反應(yīng)完畢。加入飲用水稀釋后，以二氯甲烷萃取，有機(jī)層用水洗滌3次，分出有機(jī)層，濃縮；在濃縮液中加入200 mL石油醚，攪拌，靜置分層，傾出上清液，沉淀物干燥，以丙酮/石油醚重結(jié)晶得微黃色干燥粉末A 59.5 g，轉(zhuǎn)化率98%。產(chǎn)物在TLC展開劑條件下的Rf=0.64。產(chǎn)物氫譜數(shù)據(jù)為：1H-NMR（CDCl3，500MHz）：5.64（d，J=7.0Hz，1H）；3.85（d，J=7.0Hz，1H）；4.93（d，J=10.0Hz，1H）；2.54（ddd，J=6.9,9.5,15.0Hz，1H）；1.86（m）；5.55（m，1H）；6.31（s，1H）；6.21（t，J=8.0Hz，1H，）；2.3（m，1H）；1.14（s，3H）；1.26（s，3H）；1.86（s，3H）；1.79（s，3H）；4.32（d，J=8Hz，1H）；4.17（d，J=8Hz，1H）；5.65（d，J=2.8Hz，1H）；8.11（1H）；8.94（d，J=1Hz，2H）；6.35（m，2H）；7.92（t，J=6Hz，1H）；7.35～8.20（m，2H）；2.34（s，3H）；2.22（s，3H）；7.40～7.65（OBz）。波譜分析數(shù)據(jù)推斷產(chǎn)物A為2'-O-Bz-三尖杉寧堿。

2.3 2'-O-Bz-7-Troc-三尖杉寧堿的合成

稱取50 g產(chǎn)物A置反應(yīng)燒瓶以250 mL二氯甲烷溶解，充入氮?dú)?，滴加吡?2.5 mL。攪拌30 min，緩慢滴加氯甲酸三氯乙酯42.5 g，持續(xù)攪拌2 h，TLC監(jiān)控反應(yīng)進(jìn)度（展開劑：CHCl3∶C2H5OAC=9∶2），待原料A斑點(diǎn)消失，停止反應(yīng)。往反應(yīng)混合溶液中加入0.5 mol/L鹽酸水溶液250 mL，攪拌，靜置分層，有機(jī)層再以250 mL/次的0.5 mol/L鹽酸洗滌。分出有機(jī)層，減壓濃縮，往濃縮液中加入150 mL石油醚，攪拌使石油醚與濃縮液混合均勻，靜置，倒出上清液，底部沉淀物干燥，以丙酮/石油醚重結(jié)晶，得淡黃色粉末B 63.3 g，轉(zhuǎn)化率97%。產(chǎn)物在展開劑CHCl3∶C2H5OAC=9∶2條件下TLC的Rf=0.71。產(chǎn)物氫譜數(shù)據(jù)為1H-NMR（CDCl3，500 MHz）：5.65（d，J=7.0Hz，1H）；3.95（d，J=7.0Hz，1H）；4.95（d，J=10.0Hz，1H）；2.54（ddd，J=6.9,9.5,14.9Hz，1H）；1.86（m）；5.65（m，1H）；6.35（s，1H）；6.17（t，J=8.0Hz，1H）；1.14（s，3H）；1.21（s，3H）；1.96（s，3H）；1.81（s，3H）；4.34（d，J=8Hz，1H）；4.17（d，J=8Hz，1H）；5.65（d，J=2.8Hz，1H）；8.15（1H）；8.95（d，J=1Hz，2H）；6.35（m，2H）；7.95（t，J=6Hz）；7.35～8.20（m，2H）；2.35（s，3H）；2.17（s，3H）；5.05（d，J=12，2H，OCOOCH2CCl3），7.40～7.65（OBz）。波譜分析數(shù)據(jù)與專利文獻(xiàn)[10]一致，推斷產(chǎn)物B為2'-O-Bz-7-Troc-三尖杉寧堿。

2.4 2'-O-BZ-7-troc-紫杉伯胺的合成

稱取15 g五氯化磷置于干燥反應(yīng)燒瓶中，加入150 mL二氯甲烷，冷卻使溶液溫度降至-15 ℃，攪拌，向燒瓶中滴加50 mL吡啶，攪拌反應(yīng)約30 min。稱取B產(chǎn)物50 g，以200 mL二氯甲烷溶解完全后緩慢加入反應(yīng)燒瓶中，持續(xù)攪拌2 h。然后滴加1,2-丙二醇200 mL，加完后升高溫度，控制溫度在10 ℃反應(yīng)，TLC（展開劑：CHCl3∶C2H5OAC=3∶1）監(jiān)測反應(yīng)進(jìn)度，反應(yīng)完畢，得到含有產(chǎn)物C（2'-Bz-7-Troc-紫杉伯胺）的反應(yīng)混合液；產(chǎn)物在展開劑CHCl3∶C2H5OAC=9∶2條件下TLC的Rf=0.33。

2.5 7-Troc-紫杉醇合成

向含有產(chǎn)物C的反應(yīng)混合液中加入250 mL二乙胺，使體系在堿性條件下攪拌反應(yīng)2 h；TLC （展開劑：CHCl3∶C2H5OAC=3∶1）監(jiān)控反應(yīng)，待反應(yīng)完畢，加入飲用水500 mL萃取，分出有機(jī)層，再以每次200 mL水洗滌3次，最后有機(jī)層再加入0.5 mol/L鹽酸，中和至水層pH值到5～6，分出有機(jī)層，濃縮干燥，以200目硅膠進(jìn)行層析分離，以乙酸乙酯∶石油醚=3∶7為洗脫劑洗脫，收集純化層析液干燥得35.7 g D產(chǎn)物，“2.3”和“2.4”兩步反應(yīng)綜合轉(zhuǎn)化率為77.2%。產(chǎn)物在展開劑CHCl3∶C2H5OAC=9∶2條件下TLC的Rf=0.65。產(chǎn)物的氫譜數(shù)據(jù)為1H-NMR（CDCl3，500MHz）：5.68（d，J=7.0Hz，1H，C2-H）；3.95（d，J=7.0Hz，1H）；4.95（d，J=10.0Hz，1H）；5.55（m，1H）；6.25（s，1H）；6.20（t，J=8.0Hz，1H）；1.17（s，3H）；1.26（s，3H）；1.85（s，3H）；1.84（s，3H）；4.36（d，J=8Hz，1H）；4.18（d，J=8Hz，1H）；4.85（d，J=3.0Hz，1H）；8.15（1H）；8.95（d，J=1Hz，2H）；6.36（m，2H）；7.95（t，J=6Hz，1H）；7.39-8.15（m，2H）；7.38～7.78（m，2H，NBz）；2.35（s，3H）；2.17（s，3H）；5.03（d，J=12，2H，OCOOCH2CCl3）。數(shù)據(jù)與專利文獻(xiàn)[11]一致，確認(rèn)產(chǎn)物D為7-Troc-紫杉醇。

2.6 7-Troc-紫杉醇脫保護(hù)反應(yīng)

將“2.5”項(xiàng)獲得的含D的7-Troc-紫杉醇反應(yīng)產(chǎn)物的二氯甲烷溶液中加入80 mL 0.5 mol/L鹽酸，攪拌，加入15 g鋅粉，攪拌，水浴加熱使在35 ℃反應(yīng)2 h。TLC（展開劑：CHCl3∶C3OH=20∶1）監(jiān)測反應(yīng)，待原料斑點(diǎn)消失，反應(yīng)完畢。過濾除去鋅泥，濾液有機(jī)層用飲用水洗滌3次至水層呈中性，分出有機(jī)層，減壓濃縮、干燥。得到產(chǎn)物以200目硅膠進(jìn)行層析分離，以C2H5OAC∶CHCl3=2∶8為洗脫劑洗脫，收集純化層析液，濃縮、干燥。干燥物以丙酮/石油醚重結(jié)晶得到白色晶體28.8 g，產(chǎn)物在展開劑CHCl3∶CH3OH=20∶1條件下的Rf=0.50，與紫杉醇對(duì)照品的Rf值一致；產(chǎn)物的液相色譜（流動(dòng)相為甲醇∶乙腈∶水=22∶42∶36；色譜柱為HYPREPHS C18，5μm，250 mm×4.6 mm，λ=227 nm；流速為1.0 mL/min）分析圖譜中與紫杉醇對(duì)照品的出峰時(shí)間一致，色譜純度為98%，反應(yīng)轉(zhuǎn)化率為96%。產(chǎn)物的氫譜數(shù)據(jù)為1H-NMR（CDCl3，500 MHz）：5.67（d，J=7.0Hz，1H）；3.79（d，J=6.5Hz，1H）；4.49（d，J=9.0Hz，1H）；2.54（ddd，J=7.0,9.5,15.0Hz，1H）；1.88（ddd，J=2.0,12.5,14.6Hz，1H）；4.39（dd，J=7.5,11.0Hz，1H）；6.27（s，1H）；6.23（t，J=9.0Hz，1H）；2.35（dd，J=9.0,15.5Hz，1H）；2.28（d，J=9.0,15.5Hz，1H）；1.14（s，CH3）；1.24（s，CH3）；1.79（s，CH3）；1.68（s，CH3）；4.30（d，J=8.5Hz，1H）；4.19（d，J=8.5Hz，1H）；4.79（d，J=2.0Hz，1H）；5.78（dd，J=2.5,9.0Hz，1H）；7.00（d，J=9.0Hz，NH）；8.13（d，J=7.5Hz，OBZ）；7.38～7.52（m，OBZ）；7.61（t，J=7.5Hz，OBZ）；7.38～7.52（m，Ph）；7.38～7.52（m，Ph）；2.38（s，OAC）；2.23（s，OAC）。

根據(jù)以上測試的光譜數(shù)據(jù)分析，產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)與紫杉醇文獻(xiàn)值[12～13]比較，二者基本一致，確認(rèn)工藝合成的樣品為紫杉醇。從起始原料三尖杉寧堿開始，至獲得紫杉醇的綜合轉(zhuǎn)化率約為70.5%。

3 結(jié)果與討論

3.1 工藝路線關(guān)鍵步驟分析

3.1.1 關(guān)于2'-O-Bz-三尖杉寧堿的合成

反應(yīng)中的Ce3+在?；磻?yīng)體系中分別與C7-OH和C9=O形成特定螯合結(jié)構(gòu)從而保護(hù)C7-OH不被?；粚?duì)C2’-OH位進(jìn)行?；奶匦訹8]，以很高的反應(yīng)轉(zhuǎn)化率獲得C2’-O-Bz-三尖杉寧堿。

3.1.2 2'-O-Bz-7-Troc-三尖杉寧堿合成中羥基保護(hù)劑的選擇

反應(yīng)原料三尖杉寧堿結(jié)構(gòu)中存在較高活性的C7-OH，為避免在后續(xù)的反應(yīng)中出現(xiàn)復(fù)雜的副反應(yīng)，對(duì)C7-OH的保護(hù)是必要的。有機(jī)合成中羥基保護(hù)基團(tuán)通常有三氯乙氧羰基（-troc），三乙基硅基（-Si(C2H5)3），叔丁氧羰基（-BOC）等，其對(duì)應(yīng)的常用保護(hù)劑分別為氯甲酸三氯乙酯、三乙基氯硅烷、BOC酸酐?？紤]到工藝路線設(shè)計(jì)中的后續(xù)反應(yīng)，特別是側(cè)鏈酰胺基的鹵化、醇水解反應(yīng)條件下三乙基硅基（-Si(C2H5)3）、叔丁氧羰基（-BOC）不穩(wěn)定，因此采用氯甲酸三氯乙酯作為保護(hù)劑更合理。

3.1.3 2'-O-BZ-7-troc-紫杉伯胺與7-Troc-紫杉醇的合成

側(cè)鏈C3’位的戊烯酰胺進(jìn)行裂解反應(yīng)使形成活性氨基是關(guān)鍵步驟，本研究借鑒了頭孢菌素C為原料經(jīng)化學(xué)裂解法制備7-氨基頭孢烷酸的工藝路線，利用五氯化磷對(duì)側(cè)鏈酰胺基的C1”-O進(jìn)行氯化取代反應(yīng)形成亞胺結(jié)構(gòu)，然后與1,2-丙二醇進(jìn)行醚化形成亞胺醚化物，該亞胺醚化物在醇環(huán)境中發(fā)生醇解形成紫杉伯胺產(chǎn)物。由于氯化反應(yīng)過程劇烈，反應(yīng)需要在-10～15 ℃進(jìn)行以減少副反應(yīng)的發(fā)生。在氯化反應(yīng)后，筆者曾經(jīng)選擇了甲醇、乙醇、正丁醇為醚化反應(yīng)提供醇基，但反應(yīng)轉(zhuǎn)化率較低，采用1,2-丙二醇后獲得了較高的得率，其原因仍有待進(jìn)一步分析。

工藝路線中另一重要步驟是C2’-O位的苯甲?；谇笆龃剂呀夥磻?yīng)獲得C3’-NH2后，在有機(jī)堿條件下發(fā)生重排轉(zhuǎn)移至氨基上，該反應(yīng)在相關(guān)研究中[4-6]已獲得成功的應(yīng)用。在本研究的工藝路線中，氯化反應(yīng)體系中加入了一定數(shù)量的吡啶，因此?；D(zhuǎn)移反應(yīng)實(shí)際在伯胺形成時(shí)就已經(jīng)緩慢發(fā)生，但加入二乙胺后對(duì)提高反應(yīng)速度和轉(zhuǎn)化率有很好的促進(jìn)作用。

3.1.4 7-Troc-紫杉醇脫保護(hù)反應(yīng)

對(duì)于羥基保護(hù)基（—Troc）的脫保護(hù)，常規(guī)的反應(yīng)環(huán)境一般選擇在甲醇中加入冰醋酸和鋅粒（粉），這一反應(yīng)環(huán)境有利于原料與酸、鋅反應(yīng)產(chǎn)生的氫的充分接觸而實(shí)現(xiàn)脫保護(hù)。但筆者在研究中發(fā)現(xiàn)紫杉醇在甲醇加熱條件下，C7-OH容易發(fā)生差向異構(gòu)化變成7-表-紫杉醇，因此，在該步驟的脫保護(hù)反應(yīng)中嘗試了稀鹽酸水溶液/二氯甲烷的兩相反應(yīng)體系。在攪拌足夠充分的情況下，脫保護(hù)反應(yīng)進(jìn)行順利，降低了目標(biāo)產(chǎn)物紫杉醇的差向異構(gòu)化風(fēng)險(xiǎn)。

3.2 工藝路線在合成其他紫杉烷類似物中的應(yīng)用

本工藝路線的核心步驟是C3’位酰胺的裂解反應(yīng)以形成活性的氨基C3’-NH2，而C2’-O位的?；筛鶕?jù)目標(biāo)產(chǎn)物的需要使用不同的?；瘎┒@得對(duì)應(yīng)的基團(tuán)，并在執(zhí)行后續(xù)酰基轉(zhuǎn)移步驟時(shí)使其轉(zhuǎn)移至氨基上。如要獲得多烯紫杉醇在C3’位對(duì)應(yīng)的叔丁氧甲酰胺基C3’-NH-BOC，則需要在對(duì)C2’-OH進(jìn)行?；瘯r(shí)選擇BOC酸酐作為?；瘎?。

當(dāng)然，反應(yīng)獲得活性氨基C3’-NH2后并不一定需要執(zhí)行后續(xù)的C2’-O-位的?；霓D(zhuǎn)移步驟，也可在獲得活性氨基后根據(jù)目標(biāo)產(chǎn)物的需要對(duì)氨基直接進(jìn)行?；磻?yīng)使形成酰胺基。

4 結(jié)論

本工藝路線采用的酰胺裂解反應(yīng)工藝也可應(yīng)用于具有C3’位酰胺基的其他紫杉烷類似物如10-去乙酰基三尖杉寧堿、7-表-三尖杉寧堿、紫杉醇C等的轉(zhuǎn)化。獲得的活性氨基也可根據(jù)需要通過?；磻?yīng)接上對(duì)應(yīng)的酰基。