(25R)-27 -羥基膽固醇的合成研究

陳聰地，王潔雪,杜 琳，楊 帆，張 琦

(成都師范學院化學與生命科學學院，四川 成都 611130)

膽固醇廣泛分布于高等生物的真核細胞中，它不僅參與形成細胞膜，而且是合成膽汁酸，維生素D以及甾體激素的原料[1]。膽固醇有多種代謝產物，其中27-羥基膽固醇是含量最高的一種羥基代謝物，它反映了體內膽固醇的飽和程度，也在一定程度上反映了飲食中攝入的膽固醇含量高低[1]。在前列腺組織中，膽固醇在CYP27A1 酶的作用下，催化成為27-羥基膽固醇[2]。27-羥基膽固醇是具有多種生物學功能的內源性氧固醇，包括作為選擇性雌激素受體調節劑和作為激動劑肝X受體[2]。將27-羥基膽固醇加入到LNCaP、PC3以及RWPE-1三種前列腺癌細胞中，細胞增殖受到抑制。27-羥基膽固醇代謝失調是前列腺癌的潛在危險因素[3-4]。

綜上所述，27-羥基膽固醇在生物代謝和對疾病的研究有著重要的意義。但是27-羥基膽固醇在體內的含量有限，生物提取非常困難。因此，尋找獲得27-羥基膽固醇的方法和策略具有一定的現實意義。通過化學合成是最有效的方法之一。Williams[5]和Martin[6]以薯蕷皂苷元為原料通過鹽酸打開F環，然后用叔丁硅基保護伯羥基，在經過三丁基錫烷脫仲羥基，最后脫羥基保護劑獲得27-羥基膽固醇。盡管該方法獲得了目標分子，但是反應條件仍然可進一步改進，采用更加溫和的條件并提高收率。因此，我們以此路線為基礎，對合成路線進行了改進，合成路線如下。

1 合成路線

(25R)-27-羥基膽固醇的合成見圖1。

圖1 (25R)-27-羥基膽固醇的合成

2 實驗部分

2.1 實驗試劑及儀器

(Agilent-400 (400 MHz)型核磁共振儀，TMS作內標，CDCl3作溶劑；SGW-4顯微熔點測定儀(上海精密科學儀器有限公司)，溫度計未經校正；LCQ ADVANTAGE MAX質譜儀；硅膠GF254 高效板(煙臺江友硅膠開發有限公司)。其余試劑均為分析純試劑。

2.2 化合物2的制備

取HgCl2(18.0 g)溶于稀鹽酸(濃鹽酸9 mL，水270 mL)，加入Zn粉180 g,搖振5 min,傾出上清液，依次用水(20 mL)，濃鹽酸(20 mL)，乙醇(20 mL)洗滌。再加入乙醇(600 mL)，薯蕷皂苷元(6.00 g)，加熱至回流。滴加濃鹽酸(180 mL)1.5 h滴加完畢。停止反應，移至室溫再冰水冷卻。將反應液倒入4.5 L冰水混合物中。放置10h抽濾得白色固體。用甲醇溶解過濾濃縮之后，乙酸乙酯重結晶得2(5.41 g)。產率90 %，熔點173～175℃。1H NMR (400 MHz,CDCl3)，δ(ppm):5.34(d,1H,H-6), 4.35(m,1H,H-16β),3.42～3.56(m,3H,H-3α,H-26),1.02(s,3H,Me-19),0.98(d,3H,Me-21),0.9(d,3H,Me-27),0.88(s,3H,Me-18)。

2.3 化合物3的制備

將TBDMSCl (1.26 g, 8.36 mmol)加入抽真空N2保護的三口瓶，用10 mL重蒸CH2Cl2溶解。在室溫下加入咪唑(1.14 g,16.7 mmol)攪拌15 min。將2(1.0 g,2.39 mmol)加入反應液繼續攪拌3.5 h。TLC檢測原料消失，停止反應。將反應液依次用稀鹽酸、水、飽和NaHCO3溶液洗滌一次，無水硫酸鈉干燥，濃縮得粗產品3(1.5g)。粗產率97%。1H NMR(400 MHz,CDCl3)δ(ppm):5.36(d,1H,H-6),4.4(m,1H,H-16β),3.4～3.56(m,3H,H-3α,H-26),0.09(s,6H,CH3)2-Si),0.11(s,6H,(CH3)2-Si)；ESI-MS m/z: 669.5074 [M+Na]+。

2.4 化合物4的制備

將原料中間體3(1.50 g,2.32 mmol)加入N2保護的三口瓶，用10 mL吡啶溶解。0 ℃下緩慢滴加MsCl(0.72 mL,9.28 mmol)，繼續攪拌16 h,TLC檢測原料反應完全。將三口瓶移至室溫，緩慢加入冰水25 mL，用乙醚萃取3×50 mL。合并有機相，依次用冷的1N HCl(25 mL)，水(25 mL)，飽和NaHCO3溶液(50 mL)，飽和NaCl溶液(50 mL)洗滌，無水NaSO4干燥。濃縮得白色固體4(1.65 g)，粗產率96%。1H NMR(400 MHz,CDCl3)δ(ppm):5.30(d,1H,H-6),5.19(m,1H,H-16β),3.32～3.51(m,3H,H-3α,H-26),2.96(s,3H,CH3-S),0.05(s,6H,(CH3)2-Si),0.03(s,6H,(CH3)2-Si)。

2.5 化合物5的制備

取4(1.00 g,1.38 mmol)用鈉干燥的乙醚50 mL溶解，0℃下小心加入LiAlH4(0.52 g,13.8 mmol)。移至油浴鍋，回流4 h。TLC檢測原料反應完全，冷至室溫，緩慢加入水20 mL、乙酸乙酯20 mL。再加入10%冰的硫酸溶液40 mL至沉淀消失。水層用乙醚萃取3×100 mL，合并有機相，依次用飽和NaHCO3溶液(200 mL)，水(100 mL)，飽和NaCl溶液(100 mL)洗滌，無水Na2SO4干燥。濃縮，柱色譜得產物5(0.67 g)，產率79%，熔點97～99℃。1H NMR(400 MHz,CDCl3)δ(ppm):5.30(d,1H,H-6)，3.32～3.52(m,3H,H-3α,H-26),1.00(s,3H,Me-19),0.67(s,3H,Me-18),0.05(s,6H,(CH3)2-Si),0.03(s,6H,(CH3)2-Si)。

2.6 化合物1的制備

將5(1.00 g, 1.59 mmol)溶解于50 mL THF，加入四丁基氟化銨三水化物(1.50 g, 4.76 mmol)，回流20 h。TLC檢測原料反應完全。濃縮反應液，加入100ml水，用乙醚萃取3×100 mL。合并有機相，無水Na2SO4干燥，濃縮。乙酸乙酯重結晶得白色固體1(0.64 g)，產率77%，熔點177～178 ℃。1H NMR(400 MHz,CDCl3)δ(ppm):5.35(d,1H,H-6),3.40～3.55(m,3H,H-3α,H-26),1.00(s,3H,Me-19),0.67(s,3H,Me-18);ESI-MS m/z:425.54[M+Na]+。HPLC檢測純度：99.2%。

3 結論

本文基于文獻的合成路線，以薯蕷皂苷元為起始物，經過開環、羥基保護、脫羥基等五個步驟合成目標化合物(25R)-26-羥基膽固醇，總收率51%。改進后路線合成效率更高。

[1] 杜 晶，吳耕書.膽固醇與腫瘤關系的研究概述[J].沈陽醫學院學報，1998(Z1):62-65．

[2] Brown A J，Jessup W.Oxysterols and atherosclerosis[J]．Atherosclerosis，1999，142(1):1-28．

[3] Raza S,Schommer J,Meyer M,et al.The cholesterol metabolite,27-hydroxy -cholesterol stimulates cell proliferation in prostate epithelial cell lines via estrogen receptor beta[J].Cancer Res,2015,75(15):5048．

[4] Norman B Javitt. 25R,26-Hydroxycholesterol revisited: synthesis, metabolism, and biologic roles[J].Journal of Lipid Research,2002,43:665-670.

[5] John R.Williams,Deping Chai,Dominic Wright.Synthesis of (25R)-26-hydroxy -cholesterol[J].Steroids,2002,67:1041-1044.

[6] Ren'e Martin,Arndt W Schmidt,Gabriele Theumer,et al.Synthesis and biological activity of the (25R)-cholesten-26-oic acids-ligands for the hormonal receptor DAF-12 in Caenorhabditis elegans[J].Org Biomol Chem,2009,7:909-920.