玫瑰紅景天活性成分絡塞維的合成研究

鐘婷，胡亞丹，蘇進，楊淑珍，何貝橋，張園園

北京中醫藥大學 中藥學院，北京 102488

絡塞維為肉桂醇基-6-O-(α-L-吡喃阿拉伯糖基)-β-D-吡喃葡萄糖苷(圖1)，是由肉桂醇與蠶豆糖所構成的二糖苷。絡塞維是天然抗氧化中藥玫瑰紅景天RhodiolaroseaL.的活性成分和指標性成分[1]。據文獻報道，其具有抗疲勞、抗輻射、抗氧化、抗癌、增強免疫、改善學習記憶能力等多種藥理活性[2-5]，應用前景廣闊。絡塞維主要是從玫瑰紅景天中提取、分離、純化后制備[6]，但質量分數僅為0.21%～0.55%[1]，使得分離純化難度大、成本高，有必要進行化學合成。目前，絡塞維的合成方法主要有2種[7-9]：1)Msashi等[7]將D-葡萄糖與丙烯醇通過固定化β-葡萄糖苷酶催化成苷，然后通過保護與脫保護策略，得到烯丙基-2，3，4-三-O-苯甲酰基-β-D-吡喃葡萄糖苷，再與溴代阿拉伯糖反應，最后與苯基硼酸反應，脫苯甲酰基保護基得絡塞維。但該方法使用的丙烯醇為劇毒、管制藥品，醋酸鈀和固定化β-葡萄糖苷酶價格昂貴，且需經過2次苯甲酰基保護的二糖苷的分離，操作煩瑣。2)另一種思路是通過糖6位羥基暴露的D-吡喃葡萄糖受體與L-吡喃阿拉伯糖供體合成二糖中間體，再將其制備成二糖供體與肉桂醇進行糖苷化反應，最后脫保護基得絡塞維。但是在二糖中間體合成過程中副產物多，分離困難，且進一步制備二糖供體時收率大大降低，很難得到。

圖1 絡塞維結構

本研究以肉桂醇為原料，與全乙酰-α-D-溴代葡萄糖進行成苷反應，經脫乙酰基保護獲得肉桂醇基-β-D-吡喃葡萄糖苷，接著用三苯基氯甲烷對糖的6′位羥基選擇性保護、其他位羥基乙酰化保護及脫糖6′位保護基，特異性地將糖6′位伯羥基暴露，再與全乙酰-β-L-溴代吡喃阿拉伯糖成苷，最后脫乙酰保護基得到絡塞維，路線見圖2。本方法充分考慮糖類化合物合成過程中的區域選擇性和立體選擇性，收率較高，且未見文獻報道。獲得的產物和關鍵中間體可用于相關化合物的深入研究。本研究還可為苯丙素糖苷類化合物的制備提供參考，有助于該類天然產物在醫藥領域的進一步應用。

注：1.1,2,3,4,6-五-O-乙酰基-α-D-吡喃葡萄糖；2.2,3,4,6-四-O-乙酰基-α-D-溴代吡喃葡萄糖；3.肉桂醇基-2,3,4,6-四-O-乙酰基-β-D-吡喃葡萄糖苷；4.肉桂醇基-O-β-D-吡喃葡萄糖苷；5.肉桂醇基-6-O-三苯基甲基-β-D-吡喃葡萄糖苷；6.肉桂醇基-2,3,4-三-O-乙酰基-6-O-三苯基甲基-β-D-吡喃葡萄糖苷；7.肉桂醇基-2,3,4-三-O-乙酰基-β-D-吡喃葡萄糖苷；8.肉桂醇基-2,3,4-三-O-乙酰基-6-O-(2,3,4-三-O-乙酰基-α-L-吡喃阿拉伯糖基)-β-D-吡喃葡萄糖苷；9.絡塞維。圖2 絡塞維的合成路線

1 材料

ASCEND-400型核磁共振儀(瑞士Bruker公司)；WZZ-2B型半自動旋光儀(上海精密科學儀器有限公司)；RE-52AA型旋轉蒸發儀(上海亞榮生化儀器廠)；JM-B5002型電子天平(余姚市紀銘稱重校驗設備有限公司)；X-5型顯微熔點測定儀(鞏義市科瑞儀器有限公司)；LC-20AT型制備液相色譜儀(日本島津公司)；Cosmosil 5C18AR-Ⅱ型制備色譜柱(250 mm×10 mm，5 μm，日本Nacalai Tesque公司)。

濃硫酸、乙酸酐(純度：97%)、分析純甲醇(北京化工廠)；甲醇鈉(純度：98%，Acros Organics公司)；33%溴化氫乙酸溶液(33% HBr-CH3COOH)、三苯基氯甲烷(純度：98%，北京伊諾凱科技有限公司)；Ag2CO3(純度：99%，天津福晨化學試劑廠)；肉桂醇(純度：98%，阿拉丁試劑上海有限公司)；D-葡萄糖、L-阿拉伯糖(純度均為98%，阿達瑪斯試劑有限公司)；薄層色譜(TLC)板G(青島海洋化工有限公司)。

2 方法與結果

2.1 1，2，3，4，6-五-O-乙酰基-α-D-吡喃葡萄糖(1)的合成

取乙酸酐11.5 mL、濃硫酸30 μL，置于圓底燒瓶中，冰浴條件下，加入D-葡萄糖4.0 g，攪拌反應1 h，撤除冰浴，室溫繼續反應3 h，TLC監測至反應完全。反應液用二氯甲烷50 mL萃取3次，收集、合并有機相并用水洗至中性，無水硫酸鈉干燥，濾除硫酸鈉后，將有機相減壓濃縮得白色粉末，收率為93.7%，熔點為112～114 ℃，與文獻報道一致[10]。

2.2 2，3，4，6-四-O-乙酰基-α-D-溴代吡喃葡萄糖(2)的合成

取化合物18.0 g，用二氯甲烷10 mL攪拌溶解，加入33%HBr-CH3COOH溶液5 mL，室溫反應2～3 h，TLC監測至反應完全。反應液分散于適量冰水中，收集有機相，水相用二氯甲烷15 mL萃取3次，合并有機相并用水洗至中性，無水硫酸鈉干燥，濾除硫酸鈉后，減壓回收溶劑，甲基叔丁基醚結晶，得白色晶體，收率為87.6%，熔點為86～88 ℃，與文獻報道一致[11]。

2.3 肉桂醇基-2，3，4，6-四-O-乙酰基-β-D-吡喃葡萄糖苷(3)的合成

取肉桂醇1.3 g，用二氯甲烷20 mL攪拌溶解，加入Ag2CO32.0 g、化合物26.6 g，避光室溫反應過夜，TLC監測至反應完全，抽濾，濾餅用二氯甲烷洗1次，合并濾液，減壓回收溶劑，得粗產物，直接投入2.4項下反應。

2.4 肉桂醇基-O-β-D-吡喃葡萄糖苷(4)的合成

將化合物3粗產物以5倍量甲醇于圓底燒瓶中攪拌溶解，加入適量甲醇鈉調pH 8～9，室溫反應4 h，TLC監測至反應完全，加適量陽離子交換樹脂調pH 6～7，濾除陽離子交換樹脂，減壓回收溶劑，柱色譜分離(二氯甲烷-甲醇，12∶1)，得白色粉末，收率為54.7%，熔點為98～99 ℃。1H-NMR(CD3OD，400 MHz)δ：7.40 (2H，d，J=7.2 Hz，H-5，9)，7.28(2H，t，J=7.6 Hz，H-6，8)，7.20(1H，t，J=7.2 Hz，H-7)，6.67(1H，d，J=16.0 Hz，H-3)，6.37(1H，dt，J=6.0，16.0 Hz，H-2)，4.55(1H，dd，J=13.2，5.6 Hz，H-1)，4.43(1H，d，J=7.6 Hz，H-1′)，4.33(1H，dd，J=12.4，6.4 Hz，H-1)，3.93(1H，dd，J=11.6，1.6 Hz，H-6′)，3.78(1H，dd，J=12.0，5.2 Hz，H-6′)，3.52～3.30(4H，m，H-2′～5′)。13C-NMR(CD3OD，100 MHz)δ：136.8(C-4)，132.5(C-3)，128.4(C-6，8)，127.5(C-7)，126.3(C-5，9)，125.4(C-2)，102.0(C-1′)，76.7(C-3′)，76.5(C-5′)，73.7(C-2′)，70.2(C-4′)，69.6(C-1)，61.5(C-6′)。以上數據與文獻報道一致[12]。

2.5 肉桂醇基-6-O-三苯基甲基-β-D-吡喃葡萄糖苷(5)的合成

參考文獻[13]方法，取化合物41.0 g置于圓底燒瓶中，用吡啶5 mL攪拌溶解，加入三苯基氯甲烷1.4 g，于50 ℃下反應7 h，TLC監測至反應完全，降溫至室溫后投入2.6項下反應。

2.6 肉桂醇基-2，3，4-三-O-乙酰基-6-O-三苯基甲基-β-D-吡喃葡萄糖苷(6)的合成

向2.5項下體系中加入乙酸酐1.9 mL、4-二甲氨基吡啶(DMAP)20 mg，室溫攪拌過夜，TLC監測至反應完全，將反應液分散于適量冰水中，用二氯甲烷10 mL萃取3次，合并有機相，冰水和適量的稀鹽酸各洗2次至弱酸性，最后用冰水洗至中性，無水硫酸鈉干燥，濾除硫酸鈉后，減壓回收溶劑，柱色譜分離(石油醚-乙酸乙酯，5∶1)，得黃色糖漿狀物質，收率為76.4%。1H-NMR (DMSO-d6，400 MHz)δ：7.44 (8H，d，J=7.6 Hz，H-5，9，3″，7″，9″，13″，15″，19″)，7.34(8H，dd，J=7.2，14.8 Hz，H-6，8，4″，6″，10″，12″，16″，18″)，7.26 (4H，t，J=7.2 Hz，H-7，5″，11″，17″)，6.68(1H，d，J=16 Hz，H-3)，6.41(1H，dt，J=5.6，16.0 Hz，H-2)，5.25(1H，t，J=9.6 Hz，H-3′)，5.18(1H，t，J=9.6 Hz，H-4′)，4.96(1H，t，J=8.0 Hz，H-2′)，4.92(1H，d，J=8.0 Hz，H-1′)，4.51(1H，dd，J=5.2，13.2 Hz，H-1)，4.36(1H，dd，J=6.0，13.6 Hz，H-1)，3.91～2.87(3H，m，H-5′，6′)，2.05(3H，s，glc-4′-OAc)，1.95(3H，s，glc-3′-OAc)，1.72(3H，s，glc-2′-OAc)。13C-NMR(DMSO-d6，100 MHz)δ：170.1(glc-2′-OAc)，169.6(glc-3′-OAc)，169.1(glc-4′-OAc)，143.9(C-2″，8″，14″)，136.7(C-4)，132.4(C-3)，129.1(C-6，8)，128.7(C-4″，6″，10″，12″，16″，18″)，128.4～128.3(C-7，3″，7″，9″，13″，15″，19″)，127.5(C-5″，11″，17″)，126.9(C-5，9)，126.0(C-2)，99.3(C-1′)，86.3(Ph3-C)，73.0(C-3′)，72.4(C-5′)，71.7(C-2′)，69.4(C-4′)，68.6(C-1)，61.8(C-6′)，20.9(glc-4′-OAc)，20.8(glc-2′-OAc)，20.6(glc-3′-OAc)。

2.7 肉桂醇基-2，3，4-三-O-乙酰基-β-D-吡喃葡萄糖苷(7)的合成

取化合物61.0 g用二氯甲烷10 mL攪拌溶解，加入冰醋酸2.5 mL，于-20 ℃下滴加33% HBr-CH3COOH溶液195.8 μL，并在此溫度下繼續反應2 h，TLC監測至反應完全。將反應液分散于適量冰水中，收集有機相，水相用二氯甲烷5 mL萃取3次，合并有機相，并用冰水洗至中性，無水硫酸鈉干燥，濾除硫酸鈉后，減壓回收溶劑，柱色譜分離(石油醚-乙酸乙酯，2∶1)，得無色糖漿狀物質，收率為70.8%。1H-NMR (CDCl3，400 MHz)δ：7.38(2H，d，J=7.2 Hz，H-5，9)，7.33(2H，t，J=7.2 Hz，H-6，8)，7.26(1H，t，J=7.2 Hz，H-7)，6.60(1H，d，J=16.0 Hz，H-3)，6.23(1H，dt，J=6.4，16.0 Hz，H-2)，5.27(1H，t，J=9.6 Hz，H-3′)，5.07(1H，t，J=9.6 Hz，H-4′)，4.99(1H，dd，J=8.0，9.6 Hz，H-2′)，4.66(1H，d，J=8.0 Hz，H-1′)，4.54～3.53(5H，m，H-1，5′，6′)，2.12(3H，s，glc-2′-OAc)，2.07(3H，s，glc-4′-OAc)，2.06(3H，s，glc-3′-OAc)。13C-NMR(CDCl3，100 MHz)δ：171.7(glc-2′-OAc)，170.3(glc-3′-OAc)，169.6(glc-4′-OAc)，136.4(C-4)，133.0(C-3)，128.7(C-6，8)，128.0(C-7)，126.5(C-5，9)，124.7(C-2)，99.7(C-1′)，75.5(C-3′)，74.1(C-5′)，71.5(C-2′)，69.9(C-4′)，68.9(C-1)，63.0(C-6′)，20.8(glc-2′-OAc)，20.8(glc-4′-OAc)，20.6(glc-3′-OAc)。

2.8 肉桂醇基-2，3，4-三-O-乙酰基-6-O-(2，3，4-三-O-乙酰基-α-L-吡喃阿拉伯糖基)-β-D-吡喃葡萄糖苷(8)的合成

取化合物70.4 g，用二氯甲烷6 mL攪拌溶解，加入Ag2CO30.2 g、2，3，4-三-O-乙酰基-β-L-溴代吡喃阿拉伯糖0.5 g(制備同2.1、2.2項下方法)，避光室溫反應過夜，TLC監測至反應完全，抽濾，濾餅用二氯甲烷洗1次，減壓蒸干溶劑，制備液相色譜法分離(甲醇-水，7∶3)，得化合物8，收率為62.7%。1H-NMR(CDCl3，400 MHz)δ：7.32(2H，d，J=7.2 Hz，H-5，9)，7.26(2H，t，J=7.2 Hz，H-6，8)，7.18 (1H，t，J=7.2 Hz，H-7)，6.55(1H，d，J=16.0 Hz，H-3)，6.37(1H，dt，J=5.2，15.6 Hz，H-2)，5.18～4.85(6H，m，H-2′～4′，2″～4″)，4.52(1H，d，J=8.0 Hz，H-1′)，4.41(1H，d，J=6.8 Hz，H-1″)，4.45～4.40(1H，m，H-1)，4.21(1H，dd，J=6.4，13.2 Hz，H-1)，3.96～3.49(5H，m，H-5′，5″，6′)，2.06(3H，s，ara-4″-OAc)，1.99(3H，s，glc-4′-OAc)，1.98(3H，s，ara-3″-OAc)，1.97(3H，s，glc-3′-OAc)，1.95(3H，s，glc-2′-OAc)，1.92(3H，s，ara-2″-OAc)。13C-NMR(CDCl3，100 MHz)δ：170.2(glc-2′-OAc)，170.2(glc-3′-OAc)，170.1(ara-2″-OAc)，169.5(ara-3″-OAc)，169.4(glc-4′-OAc)，169.4(ara-4″-OAc)，136.4(C-4)，133.0(C-3)，128.6(C-6，8)，127.9(C-7)，126.5(C-5，9)，124.4(C-2)，100.8(C-1″)，99.3(C-1′)，73.2(C-3′)，72.9(C-5′)，71.4(C-2′)，70.0(C-3″)，69.5(C-2″)，69.1(C-4′)，69.0(C-1)，67.9(C-4″)，67.5(C-6′)，63.1(C-5″)，20.9(glc-2′-OAc)，20.8(ara-2″-OAc)，20.7(glc-4′-OAc)，20.7(ara-4″-OAc)，20.6(glc-3′-OAc)，20.6(ara-3″-OAc)。

2.9 絡塞維(9)的合成

3 討論

3.1 化合物1的合成

以葡萄糖為原料、濃硫酸為催化劑、乙酸酐為酰化試劑，合成全乙酰-α-D-吡喃葡萄糖。在D-葡萄糖投料4.0 g、濃硫酸用量為30 μL的條件下，以室溫反應完全所需時間和收率為指標，考察葡萄糖-乙酸酐投料比分別為1∶3.5、1∶4.5、1∶5.5、1∶7.0。結果表明，化合物1收率分別為65.6%、91.9%、93.7%、94.6%，反應時間分別為18.0、5.0、3.0、2.5 h。綜合成本和效率，以葡萄糖-乙酸酐1∶5.5為最佳條件。

3.2 化合物2的合成

用33% HBr-CH3COOH溶液對化合物1進行溴代反應，葡萄糖1.5 g用33% HBr-CH3COOH溶液1 mL反應完全，且產率較高。溴代糖常溫易分解，后處理需在低溫下進行，用甲基叔丁基醚結晶。

3.3 化合物4的合成

將2.3項下粗產物在堿性條件下與甲醇進行酯交換反應，不同用量的甲醇對反應完成時間和收率有影響，甲醇用量增加，反應時間縮短，產率提高。綜合成本和效率，選用5倍量甲醇進行反應。

3.4 化合物8的合成

化合物7在Ag2CO3催化下與2，3，4-三-O-乙酰基-β-L-溴代吡喃阿拉伯糖進行親核取代反應，合成糖苷，考察各反應物的投料比對產物收率的影響。結果表明，隨著Ag2CO3和溴代阿拉伯糖投料量的增加，反應收率增加，但變化幅度不大。從節約成本的角度，選擇化合物7-Ag2CO3-三乙酰溴代阿拉伯糖投料比為1∶0.75∶1.5，收率為62.7%。

3.5 化合物9的合成

化合物9的合成同化合物4的合成，用甲醇和甲醇鈉脫乙酰基保護，但為了防止脫保護過程中二糖鏈斷開，應加大甲醇的用量(10倍量)，使其在短時間內快速反應完全。

4 結論

近年來，研究者們逐漸認識到寡糖及糖苷類化合物的生物學意義，寡糖類化合物的化學合成技術也快速發展。大量的天然產物的糖基部分存在龍膽二糖、蕓香糖、蠶豆糖等1→6連接二糖，但是合成報道較少，因此，探索區域選擇性和立體選擇性高的路線合成1→6連接二糖具有一定的研究意義。

本研究在合成絡塞維的過程中，用三苯基氯甲烷對葡萄糖的6′位伯羥基進行選擇性保護，脫保護后6′位羥基裸露從而合成1→6連接糖苷鍵。三苯基氯甲烷基團龐大，使用其作保護基團具有選擇性高、保護基團產物穩定和保護基團容易脫去的優點。本研究使用三苯基氯甲烷作為保護基團合成絡塞維具有創新性，以期能夠為相關二糖的合成研究工作提供新思路。

絡塞維有廣泛的生物學活性，本研究制備糖基供體后，在成苷反應中通過7步合成絡塞維，總產率為15.92%。與文獻相比，雖然未能縮短合成步驟，但實驗成本降低，且條件溫和、操作簡單，對人體的危害和環境的污染影響較小，具有良好的工業化前景。需要說明的是，在化合物8的合成過程中，由于樣品量較少，采用了制備液相進行分離，如后期大量制備可進一步探索硅膠柱色譜法進行分離。