红藻氨酸的合成方法

摘要

本发明公开了一种红藻氨酸的合成方法，该方法以(S)‑5‑氧代‑四氢呋喃‑3‑氨基甲酸苄酯为原料，采用串联N‑烯丙基化‑SN2’反应一步构建了红藻氨酸核心骨架—2,3‑顺‑3,4‑反三取代吡咯烷中间体，该中间体中的酯基经还原、氧化成醛基后，再经霍纳尔‑沃兹沃思‑埃蒙斯反应、汞离子促进甲醇水解反应得到增加一个碳原子的酯基，最后经酯交换、氧化、水解得到红藻氨酸。本发明所用原料价格低廉、反应步骤短、操作工艺简便、红藻氨酸总收率高，可大大降低其合成成本，有望实现红藻氨酸的工业化生产。

权利要求

1.一种红藻氨酸的合成方法，其特征在于它由下述步骤组成：

(1)将(S)-5-氧代‐四氢呋喃-3-氨基甲酸苄酯与乙醇钠在室温条件下反应，得到结构式如下的化合物1；

(2)以干燥的N,N-二甲基甲酰胺为溶剂，在惰性气氛保护、-20～-60℃下，将化合物1与氢化钠、(E)-4-溴代-1-氯代-2-甲基-2-丁烯反应30～60分钟，升温至0℃～室温，加入碘化钾和双三甲基硅基氨基锂，反应3～8小时，分离纯化产物，得到结构式如下的化合物2，其中化合物1与氢化钠、(E)-4-溴代-1-氯代-2-甲基-2-丁烯、碘化钾、双三甲基硅基氨基锂的摩尔比为1:1.1～1.5:1.1～1.5:5～15:1.5～2.5；

(3)以干燥的四氢呋喃为溶剂，在惰性气氛保护、-10～-30℃下，将化合物2与氢化铝锂反应15～45分钟，过滤、减压浓缩除去溶剂，将所得浓缩液溶解于二氯甲烷中，加入氧化剂，室温反应，得到结构式如下的化合物3；

(4)将二乙基苯并[d][1,3]二硫代-2-磷酸酯溶解于干燥的四氢呋喃中，在惰性气氛保护、-78℃下，加入正丁基锂，搅拌10～30分钟后，加入溶解于干燥的四氢呋喃的化合物3，搅拌15～45分钟，得到结构式如下的化合物4；

(5)将化合物4溶解于水和甲醇的体积比为1:5～10的混合液中，加入二氯化汞，60～80℃反应2～4小时，得到结构式如下的化合物5；

(6)将化合物5依次经酯交换反应、氧化反应、水解反应，得到红藻氨酸。

2.根据权利要求1所述的红藻氨酸的合成方法，其特征在于：所述步骤(2)中，以干燥的N,N-二甲基甲酰胺为溶剂，在惰性气氛保护、-40℃下，将化合物1与氢化钠、(E)-4-溴代-1-氯代-2-甲基-2-丁烯反应60分钟，升温至0℃，加入碘化钾和双三甲基硅基氨基锂，反应5小时，分离纯化产物，得到结构式如下的化合物2，其中化合物1与氢化钠、(E)-4-溴代-1-氯代-2-甲基-2-丁烯、碘化钾、双三甲基硅基氨基锂的摩尔比为1:1.2:1.3:10:2。

3.根据权利要求1或2所述的红藻氨酸的合成方法，其特征在于：在步骤(3)中，所述的氧化剂是重铬酸吡啶盐、戴斯-马丁氧化剂、氯铬酸吡啶盐、琼斯氧化剂中的任意一种。

4.根据权利要求1或2所述的红藻氨酸的合成方法，其特征在于：在步骤(4)中，所述化合物3与二乙基苯并[d][1,3]二硫代-2-磷酸酯、正丁基锂的摩尔比为1:2～5:2～5。

5.根据权利要求1或2所述的红藻氨酸的合成方法，其特征在于：在步骤(5)中，所述化合物4与二氯化汞的摩尔比为1:2～4。

说明书

红藻氨酸的合成方法

技术领域

[0001] 本发明属于天然产物的合成技术领域，具体涉及一种天然产物红藻氨酸的合成方法。

背景技术

[0002] 癫痫是神经系统一种常见的疾病，其发病机理目前还不是十分清楚，因此其机理研究受到科学界广泛重视。红藻氨酸(kainic acid，CAS：58002-62-3)是从日本红海藻中提取的一种具有双羧基的酸性氨基酸，为谷氨酸的结构类似物，它对神经细胞有较高的选择性损伤作用。脑内定向注射或系统给予惊厥剂量的红藻氨酸，可诱发动物出现实验性癫痫发作，这一模型与人类颞叶癫痫的临床表现和神经病理方面的改变高度相似，被学术界公认为较理想的人类颞叶癫痫的动物模型，此外红藻氨酸还可作为驱虫剂治疗肠虫。

[0003] 红藻氨酸市场价为240元/毫克，价格十分昂贵。目前，商品化的红藻氨酸均来源于对红藻的提取分离，其工艺复杂，代价昂贵，尽管国内外关于红藻氨酸的全合成报道有30篇之多，但是其合成路线较长，选用的原料及相关试剂相对比较昂贵，国内外尚未形成一种成熟的红藻氨酸工业化生产技术。鉴于此，探索发明一种高效快速的红藻氨酸人工合成工艺具有非常高的实用价值。

发明内容

[0004] 本发明所要解决的技术问题在于克服现有红藻氨酸合成方法存在的问题，提供一种原料价格低廉、反应步骤短、操作工艺简便、产物总收率高的合成红藻氨酸的方法。

[0005] 解决上述技术问题所采用的技术方案由下述步骤组成：

[0006] 1、将(S)-5-氧代‐四氢呋喃-3-氨基甲酸苄酯与乙醇钠在室温条件下反应，得到化合物1。

[0007] 2、以干燥的N,N-二甲基甲酰胺为溶剂，在惰性气氛保护、-20～-60℃下，将化合物1与氢化钠、(E)-4-溴代-1-氯代-2-甲基-2-丁烯反应30～60分钟，升温至0℃～室温，加入碘化钾和双三甲基硅基氨基锂，反应3～8小时，分离纯化产物，得到化合物2，其中化合物1与氢化钠、(E)-4-溴代-1-氯代-2-甲基-2-丁烯、碘化钾、双三甲基硅基氨基锂的摩尔比为
1:1.1～1.5:1.1～1.5:5～15:1.5～2.5。

[0008] 3、以干燥的四氢呋喃为溶剂，在惰性气氛保护、-10～-30℃下，将化合物2与氢化铝锂反应15～45分钟，过滤、减压浓缩除去溶剂，将所得浓缩液溶解于二氯甲烷中，加入氧化剂，室温反应，得到化合物3。

[0009] 4、将二乙基苯并[d][1,3]二硫代-2-磷酸酯溶解于干燥的四氢呋喃中，在惰性气氛保护、-78℃下，加入正丁基锂，搅拌10～30分钟后，加入溶解于干燥的四氢呋喃的化合物3，搅拌15～45分钟，得到化合物4。

[0010] 5、将化合物4溶解于水和甲醇的体积比为1:5～10的混合液中，加入二氯化汞，60～80℃反应2～4小时，得到化合物5。

[0011] 6、将化合物5依次经酯交换反应、氧化反应、水解反应，得到红藻氨酸，其合成路线如下：

[0012]

[0013] 上述步骤2中，优选以干燥的N,N-二甲基甲酰胺为溶剂，在惰性气氛保护、-40℃下，将化合物1与氢化钠、(E)-4-溴代-1-氯代-2-甲基-2-丁烯反应30分钟，升温至0℃，加入碘化钾和双三甲基硅基氨基锂，反应5小时，分离纯化产物，得到结构式如下的化合物2，其中化合物1与氢化钠、(E)-4-溴代-1-氯代-2-甲基-2-丁烯、碘化钾、双三甲基硅基氨基锂的摩尔比为1:1.2:1.3:10:2。

[0014] 上述步骤3中，所述的氧化剂是重铬酸吡啶盐、戴斯-马丁氧化剂、氯铬酸吡啶盐、琼斯氧化剂等中的任意一种。

[0015] 上述步骤4中，优选化合物3与二乙基苯并[d][1,3]二硫代-2-磷酸酯、正丁基锂的摩尔比为1:2～5:2～5。

[0016] 上述步骤5中，优选化合物4与二氯化汞的摩尔比为1:2～4。

[0017] 本发明以(S)-5-氧代-四氢呋喃-3-氨基甲酸苄酯为原料，采用氢化钠拔除其N位的氢，再与(E)-4-溴代-1-氯代-2-甲基-2-丁烯发生亲核加成反应即N-烯丙基化，然后与双三甲基硅基氨基锂发生SN2’反应，一步构建红藻氨酸的核心骨架—2,3-顺-3,4-反三取代吡咯烷中间体，该中间体中的酯基经还原、氧化成醛基后，再经霍纳尔-沃兹沃思-埃蒙斯反应、汞离子促进的甲醇水解反应得到增加一个碳原子的酯基，最后经酯交换、氧化、水解得到红藻氨酸。本发明所用原料价格低廉、反应步骤短、操作工艺简便、红藻氨酸总收率高，可大大降低其合成成本，有望实现红藻氨酸的工业化生产。

具体实施方式

[0018] 下面结合实施例对本发明进一步详细说明，但本发明的保护范围不仅限于这些实施例。

[0019] 实施例1

[0020] 1、将1.37g(59.6mmol)金属钠加入120mL干燥的无水乙醇中，室温搅拌2小时，使金属钠完全溶解，得到0.5mol/L的乙醇钠溶液。将5.6g(23.8mmol)(S)-5-氧代-四氢呋喃-3-氨基甲酸苄酯加入烧瓶中，室温搅拌3小时，加入60mL 1mol/L的盐酸水溶液淬灭反应，用100mL乙酸乙酯萃取3次，合并有机相，用无水硫酸钠干燥，过滤，采用旋蒸仪浓缩后，采用柱层色谱纯化(洗脱剂选用石油醚与乙酸乙酯体积比为3:1的混合液)，得到4.0g白色固体化合物1，其收率为97％。

[0021] 2、将277mg(6.93mmol)氢化钠和200mL干燥的N,N-二甲基甲酰胺加入反应瓶中，在氩气保护下，冷却至-40℃；将1.0g(5.77mmol)化合物1溶于50mL干燥的N,N-二甲基甲酰胺中，用注射器将其缓慢注入反应瓶中，在-40℃下搅拌30分钟；将1.07g(6.35mmol)(E)-4-溴代-1-氯代-2-甲基-2-丁烯溶于50mL干燥的N,N-二甲基甲酰胺中，用注射器缓慢注入反应瓶中，在-40℃下继续搅拌30分钟；将反应升温至0℃，加入9.6g(57.75mmol)干燥的碘化钾和5.0mL(7.15mmol)双三甲基硅基氨基锂，搅拌5小时，反应完成后用饱和氯化铵水溶液淬灭反应，用300mL乙酸乙酯萃取3次，合并有机相，依次经饱和氯化钠水洗(3×100mL)、无水硫酸钠干燥、减压浓缩后，采用柱层色谱纯化(洗脱剂选用石油醚与乙醚体积比为3:2的混合液)，得到550mg白色固体化合物2，其收率为40％，结构表征数据为：1H NMR(400MHz，CDCl3)δ(ppm)：4.89-4.90(m，1H)，4.79(s，1H)，4.58(dd，J＝9.1、8.0Hz，1H)，4.44(td，J＝7.9、3.5Hz，1H)，4.06-4.19(m，3H)，3.91(dd，J＝11.8、7.6Hz，1H)，3.28(dd，J＝11.9、
6.5Hz，1H)，3.16-3.21(m，1H)，2.94(dd，J＝9.2、7.9Hz，1H)，1.76(s，1H)，1.24(t，J＝
7.1Hz，3H)；13C NMR(100MHz，CDCl3)δ(ppm)：170.6，161.5，142.0，114.2，67.6，61.1，60.3，
52.8，50.5，49.1，22.0，14.1；IR：2929，1742，1460，1400，1310，1245，1186，1039，1009，
903cm-1；HRMS(ESI)m/z：C12H17NNaO4(M+Na)+理论值：262.1050，实测值262.1050；OR：[α]D20＝(c 0.13，CHCl3)42°。

[0022] 3、将500mg(2.09mmol)化合物2和30mL干燥的四氢呋喃加入反应瓶中，在氩气气氛保护、-20℃下，用注射器将0.3mL0.35mol/L的氢化铝锂四氢呋喃溶液缓慢滴加至反应瓶中，滴加完后搅拌30分钟，用水猝灭反应，垫硅藻土抽滤，除去不溶物，收集有机相，减压浓缩后，将所得浓缩液溶解于10mL二氯甲烷中，加入1.52g(4.04mmol)重铬酸吡啶盐，室温搅拌24小时，垫硅藻土抽滤，用二氯甲烷冲洗，采用柱层色谱纯化(洗脱剂选用石油醚与乙酸乙酯体积比为1:1的混合液)，得到326mg无色透明液体化合物3，其收率为90％，结构表征数据为：1H NMR(400MHz，CDCl3)δ(ppm)：9.65(s，1H)，4.92(s，1H)，4.86(s，1H)，4.52-4.58(m，1H)，4.39(td，J＝7.8、3.4Hz，1H)，4.10(dd，J＝9.2、3.4Hz，1H)，3.9(dd，J＝12.1、7.9Hz，
1H)，3.39(dd，J＝16.9、7.4Hz，1H)，3.12(dd，J＝12.1、6.6Hz，1H)，2.94-2.99(m，1H)，1.71(s，3H)；13C NMR(100MHz，CDCl3)δ(ppm)：199.8，161.4，141.0，115.0，67.5，57.9，57.8，
50.2，47.7，21.5；IR：3432，1754，1633，1392，1106，998cm-1；HRMS(ESI)m/z：C10H13NNaO3(M+Na)+理论值218.0788，实测值218.0791；OR：[α]D20＝(c 0.73，CHCl3)-66.5°。

[0023] 4、将1.5g(5.15mmol)二乙基苯并[d][1,3]二硫代-2-磷酸酯和15mL干燥的四氢呋喃加入反应瓶中，在氩气气氛保护、-78℃下，用注射器将2.1mL2.5mol/L的正丁基锂四氢呋喃溶液缓慢滴加至反应瓶中，滴加完后搅拌15分钟；将200mg(1.03mmol)化合物3溶于5mL干燥的四氢呋喃中，用注射器缓慢滴加至反应瓶中，滴加完后搅拌30分钟，用饱和氯化铵水溶液淬灭反应，依次经乙酸乙酯萃取、无水硫酸钠干燥、过滤、减压浓缩后，采用柱层色谱法纯化(洗脱剂选用石油醚与乙酸乙酯体积比为4:1的混合液)，得到296mg淡黄色固体化合物4，其收率为88％，结构表征数据为：1H NMR(400MHz，CDCl3)δ(ppm)：7.07-7.20(m，4H)，5.21(d，J＝9.6Hz，1H)，4.97(s，1H)，4.79(s，1H)，4.50(dd，J＝9.1、8.1Hz，1H)，4.22(dd，J＝9.1、3.3Hz，1H)，3.91(dd，J＝12.1、7.9Hz，1H)，3.84(td，J＝8.4、3.3Hz，1H)，3.31(dd，J＝12.1、
4.4Hz，1H)，3.10(td，J＝8.3、4.4Hz，1H)，2.65(dd，J＝17.9、8.8Hz，1H)，1.75(s，3H)；13C NMR(100MHz，CDCl3)δ(ppm)：161.8，143.9，135.8，135.5，134.9，126.0，125.7，121.7，
121.3，113.4，109.2，67.1，63.2，51.2，51.0，48.7，23.6；IR：2914，1757，1592，1448，1392，
1201，1036，741cm-1；HRMS(ESI)m/z：C17H17NNaO2S2(M+Na)+理论值354.0593，实测值
354.0590；OR：[α]D20＝(c 0.24，CHCl3)175°。

[0024] 5、将200mg(0.61mmol)化合物4溶于5mL甲醇和水的体积比为9:1的混合溶剂中，再加入328mg(1.21mmol)氯化汞，在70℃下反应2小时，垫硅藻土抽滤，减压浓缩，用柱层色谱法纯化(洗脱剂选用石油醚与乙酸乙酯体积比为2:1的混合液洗脱剂)，得到101mg无色油状液体化合物5，其收率为79％，结构表征数据为：1H NMR(600MHz，CDCl3)δ(ppm)：4.95(s，1H)，4.76(s，1H)，4.23(dd，J＝9.2、4.8Hz，1H)，3.81-3.85(m，2H)，3.68(s，3H)，3.18(dd，J＝
11.9、6.2Hz，1H)，3.00(dd，J＝14.6、7.6Hz，1H)，2.41-2.46(m，2H)，2.21-2.26(m，1H)，1.73(s，1H)；13C NMR(150MHz，CDCl3)δ(ppm)：172.7，161.4，142.2，114.7，68.8，63.6，51.9，
49.6，49.3，43.1，33.1，22.5；IR：2965，2915，2853，1734，1643，1394，1265，1173，1090，
1019，799cm-1；HRMS(ESI)m/z：C12H17NNaO4(M+Na)+理论值262.1050，实测值262.1047；OR：
[α]D20＝(c 0.39，CHCl3)-10.7°。

[0025] 6、按照文献(P.Andrew Evans*and Phillip A.Inglesby，J.Am.Chem.Soc.2012，134，3635-3638)的方法将化合物5经酯交换反应、氧化反应、水解反应，得到红藻氨酸，其总收率为17.2％。

[0026] 实施例2

[0027] 在实施例1的步骤2中，将15mg(0.3753mmol)氢化钠和2mL干燥的N,N-二甲基甲酰胺加入反应瓶中，在氩气保护下，冷却至-40℃；将50mg(0.2887mmol)化合物1溶于1mL干燥的N,N-二甲基甲酰胺中，用注射器将其缓慢注入反应瓶中，在-40℃下搅拌30分钟；将58.2mg(0.3176mmol)(E)-4-溴代-1-氯代-2-甲基-2-丁烯溶于1mL干燥的N,N-二甲基甲酰胺中，用注射器缓慢注入反应瓶中，在-40℃下继续搅拌30分钟；将反应升温至室温，加入
480mg(2.887mmol)干燥的碘化钾和0.3mL(0.433mmol)双三甲基硅基氨基锂，搅拌3小时，反应完成后用饱和氯化铵水溶液淬灭反应，用10mL乙酸乙酯萃取3次，合并有机相，依次经饱和氯化钠水洗(3×10mL)、无水硫酸钠干燥、减压浓缩后，采用柱层色谱纯化(洗脱剂选用石油醚与乙醚体积比为3:2的混合液)，得到24mg白色固体化合物2，其收率为35％。其它步骤与实施例1相同，得到红藻氨酸，其总收率为15％。

[0028] 实施例3

[0029] 在实施例1的步骤3中，所用1.52g(4.04mmol)重铬酸吡啶盐用1.33g(3.14mmol)戴斯-马丁氧化剂替换，该步骤的其它步骤与实施例1相同，得到308mg无色透明液体化合物3，其收率为85％。其它步骤与实施例1相同，得到红藻氨酸，其总收率为16.2％。

[0030] 实施例4

[0031] 在实施例1的步骤2中，将27mg(0.693mmol)氢化钠和2mL干燥的N,N-二甲基甲酰胺加入反应瓶中，在氩气保护下，冷却至-40℃；将100mg(0.5775mmol)化合物1溶于2mL干燥的N,N-二甲基甲酰胺中，用注射器将其缓慢注入反应瓶中，在-40℃下搅拌30分钟；将116.4mg(0.635mmol)(E)-4-溴代-1-氯代-2-甲基-2-丁烯溶于2mL干燥的N,N-二甲基甲酰胺中，用注射器缓慢注入反应瓶中，在-40℃下继续搅拌30分钟；将反应升温至室温，加入865mg(5.775mmol)干燥的碘化钠和0.8mL(1.16mmol)双三甲基硅基氨基锂，搅拌3小时，反应完成后用饱和氯化铵水溶液淬灭反应，用15mL乙酸乙酯萃取3次，合并有机相，依次经饱和氯化钠水洗(3×15mL)、无水硫酸钠干燥、减压浓缩后，采用柱层色谱纯化(洗脱剂选用石油醚与乙醚体积比为3:2的混合液)，得到41.5mg白色固体化合物2，其收率为30％。其它步骤与实施例1相同，得到红藻氨酸，其总收率为12.9％。

[0032] 实施例5

[0033] 在实施例1的步骤2中，将27mg(0.693mmol)氢化钠和2mL干燥的N,N-二甲基甲酰胺加入反应瓶中，在氩气保护下，冷却至-40℃；将100mg(0.5775mmol)化合物1溶于2mL干燥的N,N-二甲基甲酰胺中，用注射器将其缓慢注入反应瓶中，在-40℃下搅拌30分钟；将116.4mg(0.635mmol)(E)-4-溴代-1-氯代-2-甲基-2-丁烯溶于2mL干燥的N,N-二甲基甲酰胺中，用注射器缓慢注入反应瓶中，在-40℃下继续搅拌30分钟；将反应升温至室温，加入2.13g(5.775mmol)干燥的四丁基碘化铵和1mL(1.44mmol)双三甲基硅基氨基锂，搅拌3小时，反应完成后用饱和氯化铵水溶液淬灭反应，用15mL乙酸乙酯萃取3次，合并有机相，依次经饱和氯化钠水洗(3×15mL)、无水硫酸钠干燥、减压浓缩后，采用柱层色谱纯化(洗脱剂选用石油醚与乙醚体积比为3:2的混合液)，得到36mg白色固体化合物2，其收率为26％。其它步骤与实施例1相同，得到红藻氨酸，其总收率为11.2％。