β-熊果苷的合成

10-ZHEJIANG CHEMICAL INDUSTRYVol.44 No.8(2013)醫藥化工β-熊果苷的合成宗飛'姚小武'王海濱2*(1.浙江工業(yè)大學(xué)藥學(xué)院,浙江杭州310014; .2.浙江工業(yè)大學(xué)化學(xué)工程與材料學(xué)院，浙江杭州310014)摘要:利用Helferich 原理,以對苯二酚和a-D-葡糖糖為起始原料,通過(guò)乙?；Ｗo、縮合、二次乙?；约懊摫Ｗo等反應合成制備β-熊果苷。對制備β-五乙酰葡糖過(guò)程的催化劑、反應條件、重結晶方法進(jìn)行了研究,優(yōu)化條件下得到β-五乙酰葡糖,無(wú)a型殘留,純度100%,收率達到75.6%;此外,還對縮合反應重新設計,對苯二酚無(wú)需先乙?；?直接與β-五乙酰葡糖縮合后乙?；?并對反應過(guò)程中的溶劑、催化劑、投料比、反應時(shí)間進(jìn)行了研究,兩步合并，優(yōu)化條件下β-五乙酰熊果苷的收率達到80%;最后通過(guò)脫保護得到β-熊果苷，純度99.9%,收率80%,熔點(diǎn)與文獻相符,其結構經(jīng)'H NMR表征確認。反應均在常壓下進(jìn)行,收率高,原料易得,操作簡(jiǎn)單,既適用于實(shí)驗室小規模制備,也適合大規模工業(yè)化生產(chǎn)。關(guān)鍵詞: β- 熊果苷;對苯二酚;a-D-葡糖糖;合成文章編號: 1006-4184(2013)8-0010-05咳、利尿等功能外同，最主要還是酪氨酸酶的活性0前言抑制劑，對多巴及多巴醌的合成有阻斷作用,可熊果#"(arbutin)又名熊果素或對苯二酚葡以有效的遏制黑色素的生成,因而起到對皮膚增萄糖苷，因從杜鵑花科熊果屬植物熊果葉中被白的作用,并且無(wú)毒副刺激作用刊。上個(gè)世紀90發(fā)現而得名，其后又在杜鵑花科越桔屬植物越年代由日本企業(yè)首先將其作為化妝品美白劑推桔、薔薇科梨屬植物沙梨樹(shù)(西洋梨、小山梨)、向市場(chǎng),對一些常見(jiàn)的如:雀斑、老人斑、黃褐斑虎耳草科虎耳草屬植物虎耳草等的葉子中被發(fā)等肌膚美白問(wèn)題具有頗好的療效，市場(chǎng)反應極現,提取后作為藥物和化妝品添加劑使用。呈白好,目前歐美日等西方發(fā)達經(jīng)濟體的美白護膚市色針狀結晶或粉末,分a型和β型兩種旋光異場(chǎng)已基本被熊果苷壟斷。β-熊果苷的來(lái)源大致可構體，市場(chǎng)銷(xiāo)售的熊果苷多為β-熊果苷,a-熊分為天然植物提取9、植物組織培養問(wèn)、酶轉化法0果苷的銷(xiāo)售生產(chǎn)廠(chǎng)家極少。二者旋光度如下:a-和化學(xué) 合成18-9四種方法來(lái)制備,前三種方法受到熊果苷為+180°左右，而β-熊果苷則為-60°左產(chǎn)率低 操作復雜、成本高等因素的制約尚無(wú)法右;除此之外,它們的來(lái)源則完全不同,一般情工業(yè)化生產(chǎn),目前市場(chǎng)的β-熊果苷均來(lái)自化學(xué)合況a-熊果苷通過(guò)特定的微生物酶催化反應才能成。綜合文獻,在Helferich糖苷化法"的基礎上采得到。用讓對苯二酚先縮合再乙?；姆椒ǖ玫溅?五β-熊果苷(β-arbutin)化學(xué)名稱(chēng)為4-羥苯基-乙酰熊果苷,再經(jīng)脫保護得到β-熊果苷。操作簡(jiǎn)β-D-吡喃葡萄糖苷,β-熊果苷除了具有抗菌、鎮單,收率提中國煤化工YHCNM HG收稿日期:2013-03-04基金項目:浙江省大學(xué)生科技創(chuàng )新活動(dòng)計劃(新苗人才計劃)(項目編號:2012R403064)。作者簡(jiǎn)介:宗飛(1987-),男,安徽宣城人,在讀研究生。E-mail:zongf0701@126.com。 *通訊作者。.2013年第44卷第8期浙江化工-11-20%),甲苯40mL,加熱攪拌30min后,控制體.1實(shí)驗部分系溫度為80 C左右，攪拌下將無(wú)水葡萄糖18 g1.1儀器與試劑(0.1 mo1)少量分批緩慢的投人燒瓶中,投畢,回Bruker AVANCE I 500 MHz核磁共振儀流反應3h。反應結束,待溫度降到80 C以下,分(CDC13為溶劑,TMS為內標);Nicolet 6700傅立別用水 、 飽和碳酸氫鈉溶液、飽和食鹽水進(jìn)行洗葉變換紅外光譜儀(KBr 壓片);x-4數字顯示顯滌，中和未反應的醋酸酐及反應生成的醋酸,收微熔點(diǎn)測定儀;CBI0-UV5紫外分析儀。集有機層,減壓回收溶劑,得灰白色的粗品37.5 g對苯二酚(AR, 國藥集團化學(xué)試劑);吡啶(96.2%),乙醇重結晶,得白色針狀β-五乙酰葡糖(AR,鴻聲化工) ;對甲苯磺酸(AR,五聯(lián)化工廠(chǎng));(I )晶體,烘干重28.1 g,收率75.6% ,GC質(zhì)量分甲醇鈉(AR,南京化學(xué)試劑);無(wú)水葡萄糖(CP,國數 100% ,m.p.131 C~132 C ,IR:葡萄糖的羥基峰藥集團化學(xué)試劑);無(wú)水醋酸鈉(AR,杭州高晶精消失，呈現出較強乙酸酯的特征峰(v (C=0)細化工);甲苯(AR,衢州巨化試劑);三乙胺(AR,1740 cm ,v(C-0-C)1230 cm)。國藥集團化學(xué)試劑);三氟化硼乙醚(AR,國藥集1.2.2 β-四乙酰熊果苷(I )的合成團化學(xué)試劑);甲醇(AR,衢州巨化試劑);無(wú)水乙在裝有機械攪拌漿、回流冷凝器和溫度計的醇(AR,杭州長(cháng)征化學(xué)試劑);二氯甲烷(AR,杭.100 mL的三口燒瓶中投入39 g(0.1 mol)I和22 g州雙林化工試劑);乙酸乙酯(AR,杭州雙林化工(0.2mol)對苯二酚,加入50mL二氯甲烷攪拌溶試劑);丙酮(AR,杭州雙林化工試劑);無(wú)水硫酸鈉解10min。再量取10.1 g(0.1 mol)三乙胺倒人燒(AR,上海試四赫維化工);無(wú)水碳酸氫鈉(AR,杭瓶，隨后在冰水浴的情況下用恒壓漏斗滴加州高晶精細化工);醋酸酐(AR,上海凌峰化學(xué)試28.4 g(0.2 mol)三氟化硼乙醚,約30 min內加完，劑)。水浴升溫至回流,保持回流反應20 h。反應結束，1.2實(shí)驗方法用熱水洗滌幾遍,洗去多余的對苯二酚，收集有以對苯二酚和a-D-葡糖糖為起始原料通過(guò)機層,無(wú)水硫酸鈉干燥、減壓除去溶劑,得粗品,乙乙?；Ｗo、縮合、二次乙?；约懊摫Ｗo反應醇重結晶,得到白色的針狀β-四乙酰熊果苷(I )合成制得β-熊果苷,其反應方程式為:晶體，烘干后重39.6g，收率90% ,GC質(zhì)量分數99.1% ,m.p.136 C~137 C ,'HNMR (500 MHz,CH2OHpCDCI3)8:6.88 (dd,2H) ,6.75 (dd,2H) ,5.28~5.22 ;(CH.CO3h(oNaOAcCH2C:(m ,2H) ,5.16 (t,1H),4.94 (d,1H) ,4.30 (dd,1H),4.20(dd,1H),3.8(m,1H), 2.10, 2.08, 2.04, 2.02(4s, 12H)。pore .joneO-om1.2.3 β-五乙酰熊果苷(H)的合成.(CH.CO2hNaOAc .A-250mL的三口燒瓶中取44.0g(0.1mol)I,75mLAe甲苯,20.4 g(0.2 mol)乙酸酐, 16.4 g(0.2 mol)乙酸n鈉投人其中,攪拌升溫至回流,反應2 h,反應完._NeCH畢待溫度降到100 C以下,加水500 mL,攪拌,靜MeONa置,析出淡黃色的沉淀,過(guò)濾,濾餅用乙醇重結晶,得到白色的針狀β-五乙酰熊果苷(M)晶體,烘干后重42.8g,收率88.9% ,GC質(zhì)量分數99.9% ,m.1.2.1 β- 五乙酰葡糖(I )的合成p.145 C~1中國煤化Iz,CDCl;)8:7.01(s, 4H),5YHC N M H G5.23 (m,1H),250mL的三口燒瓶中加人乙酸酐60mL(0.65.03~5.05 (m,1H) ,4.26~4.32 (m,1H) ,4.14~4.19mol )和無(wú)水醋酸鈉3.6 g(葡萄糖反應原料質(zhì)量的(m, 1H) ,3.82~3.88(m, 1H),229(s, 3H, PhOCOCH3),.-12-ZHEJIANG CHEMICAL INDUSTRYVol.44 No.8(2013)2.04~2.08(m, 12H ,COCH3)。2.1.3反應溫度對乙?；a(chǎn)率的影響1.2.4 β-熊果苷(IV)的合成反應時(shí)間設為3h,對不同的反應溫度進(jìn)行在裝有機械攪拌漿回流冷凝器和溫度計的比較后 發(fā)現105 C最為適宜，低或高都會(huì )影響乙100 mL的三口燒瓶中取10.0 g(20.7 mmol) I ,?；漠a(chǎn)率,結果見(jiàn)表3。0.1 g甲醇鈉,75 mL甲醇攪拌分散均勻，氮氣保表3反應溫度對乙?；a(chǎn)率的影響護,升溫回流反應4h,冷卻,調節pH為6,減壓Table 3 Effect of reaction temperature on the yieldof acetylation除去溶劑,得灰色固體粗品,乙酸乙酯重結晶,得到白色的細針狀β-熊果苷(IV )晶體,烘干除水后反應溫度/ C9100105110115重4.52 g，收率80%,HPLC純度99.6% , m.p. .乙?；a(chǎn)率1%90.294.096.0 96.294.3199 C~200 C ,'HNMR(500 MHz, D20)8:6.81(d，2.1.4 結晶溫度對β-五 乙酰葡糖收率和質(zhì)量的2H),6.62 (d, 2H) ,4.82 (d, 1H ),3.80~3.21(m，影 響6H)。.由于葡萄糖乙?；笥衋和β兩種構型產(chǎn)物,通常用乙醇作為重結晶溶劑,控制結晶溫度2結果與討論的方法,獲得純β-五乙酰葡糖。隨著(zhù)結晶溫度的2.1 β -五乙酰葡萄糖( | )合成的影響因素討論降低,產(chǎn)品收率升高,但其中的β-五乙酰葡糖含2.1.1催化劑對乙?；a(chǎn) 率的影響量降低,實(shí)驗比較后選定30 C較為合適。具體見(jiàn)由于葡萄糖在溶劑中存在a和β兩種構型,表4。所以其乙?；蟮漠a(chǎn)物有a型和β型五乙酰葡表4結晶溫度對β-五乙酰葡糖收率和質(zhì)量的影響萄糖兩種產(chǎn)物,不同的催化劑對產(chǎn)物的立體構型Table 4 Effect of crystal temperature on the yield of有著(zhù)決定性的作用。一般用酸性催化劑(HCIO4或β-D-glucopyranosyl pentaacetate and its qualityZnCl2)等反應生成a-五乙酰葡萄糖,用堿性催化結晶溫度/ C收率/%w/(β)% .劑(NaOAc或吡啶)等則得到β-五乙酰葡萄糖。2683.193.9用NaOAc作為催化劑,β-五乙酰葡萄糖轉化率2879.299.2最高,見(jiàn)表1。77.13075.6表1催化劑對β-五乙酰葡萄糖收率的影響3268.5Table 1 Effect of catalyst on the yield of β-D-glucopyranosyl pentaacetate2.2 β四乙酰熊果苷( |I )的合成影響因素討論編號催化劑轉化率/%a:β2.2.1催化劑的影響HCIO4 .95.282.9:17.1β-四乙酰熊果苷的合成是制備β-熊果苷整ZnCl292.386.4:13.6個(gè)過(guò)程中最重要的--步,而催化劑的選擇對β-五NaOAc96.388.5:11.5乙酰葡糖和對苯二酚的糖苷縮合又起著(zhù)至關(guān)重吡啶94.875.2:24.8要的作用,選取幾種催化劑進(jìn)行實(shí)驗，結果見(jiàn)表5,2.1.2反應時(shí)間對乙?；a(chǎn)率的影響由表5可見(jiàn)三氟化硼乙醚和三乙胺搭配效果最好，根據反應的時(shí)間不同,對反應進(jìn)行跟蹤后發(fā)不過(guò)相較其他幾種催化劑而言反應時(shí)間要長(cháng)很多?，F,當反應達到3h后,葡萄糖的乙?；a(chǎn)率無(wú)明表5催化劑對縮合反 應收率的影響顯提高，相反副反應會(huì )增多,產(chǎn)品的顏色會(huì )發(fā)生Table 5 Effect of catalyst on the yield of condensation明顯的變化。結果見(jiàn)表2。TABA30.1表2反應時(shí)間對乙?；a(chǎn)率的影響Table 2 Effect ofreaction time on the yield of acetylation中國煤化工35.2反應時(shí)間/h1234sMYHCNMHG.41.1BFs. Et2O77.5乙?；a(chǎn)率1/% 83.290.196.096.1 92.3BF,. Et20/EtN90.0.2013年第44卷第8期浙i江化工-13-2.2.2溶劑的影響出一步,但收率高達80%。不同的溶劑形成的均相不同從而影響反應,2.4 β-熊果苷(IV )的合成影響因素討論根據反應原料的性質(zhì)選用幾種溶劑進(jìn)行實(shí)驗,結本步為一個(gè)經(jīng)典的脫?；^(guò)程，采用果顯示二氣甲烷作為反應溶劑效果最好,見(jiàn)表6。CH3OH- -CHzONa體系,有較高收率,通過(guò)反應溫.表6溶劑對縮合反應收率的影響度、時(shí)間的改變得到最佳條件為65 C回流反應Table 6 Effect of solvent on the yield of condensation4h。見(jiàn)表9、表10。編號溶劑收率/%表9反應溫度對β 熊果苷收率的影響PhMe33.3Table 9 Effect of reaction temperature on the yieldMeCNof β- arbutinDMF反應溫度/ C455(5560CH,Cl84.2收率1%32.340.2 64.373.280.0CH2Cl .2.2.3反應時(shí)間的影響表10反應時(shí)間對 β-熊果苷收率的影響Table 10 Effect of reaction time on the yield of改變反應時(shí)間,跟蹤后發(fā)現,在反應24 h后,β arbutin縮合的收率無(wú)明顯的提高,隨著(zhù)反應時(shí)間的延長(cháng),反應時(shí)間/h3副反應增加,產(chǎn)物收率降低。見(jiàn)表7。40.362.480.480.6表7反應時(shí)間對縮合反 應收率的影響Table 7 Effect of reaction time on the yield ofcondensation3結論162428以無(wú)水葡萄糖和對苯二酚為原料經(jīng)過(guò)乙?？s合收率/%50.190.0 88.383.1化、縮合、二次乙?；?、脫保護四步反應制備得到β-熊果苷，各步反應的中間產(chǎn)物均通過(guò)測定熔2.2.4投料比的影響點(diǎn)IR、NMR、HPLC、LC等方法對其結構進(jìn)行了表為了防止對苯二酚的兩個(gè)羥基都與β-五乙.征、含量進(jìn)行了測定。在準確計量和測定的前提酰葡糖進(jìn)行縮合，故投料時(shí)對苯二酚需要過(guò)量。下，得出了此路線(xiàn)制備的最優(yōu)條件:NaOAc作為當I與對苯二酚的投料比為1:2時(shí),最為經(jīng)濟劃催化劑、105 C下反應5 h、在30 C用乙醇重結晶算。見(jiàn)表8。制備β-五乙酰葡萄糖收率達75.6%;三氟化硼乙表8投料比對縮合反 應收率的影響醚和三乙胺作為催化劑、二氯甲烷作溶劑、n(β-Table 8 Efect of the reaction feed ratio on the yield五乙酰葡萄糖):n(對苯二酚)為1:2、回流反應24of condensationh,β-四乙酰熊果苷的收率達90%;醋酸酐和醋酸n(I ):n(對苯二酚)鈉進(jìn)行二次乙?；章蕿?8.9%;采用CHzOH-1:162.1CH,ONa體系65 C反應4 h脫乙?；玫溅?熊1:1.57.8果苷,收率80%。與以往工藝比較,操作更簡(jiǎn)單，1 :290.成本低,更加可靠,實(shí)用性強。1 :2.590.11:390.3參考文獻:2.3 β-五乙酰熊果苷( Il )的合成[1]劉新民熊果苷(Arbutin)-種源于綠色植物的皮膚脫色在得到上步產(chǎn)物β-四乙酰熊果苷(II )后可組份[J].北京日化,1996(4):9-15.2] Kitao S, Sekine H η-D -ohrosvI transfer to phenolic不經(jīng)過(guò)本步的乙?；?而直接堿解脫去保護乙酰compound中國煤化工fromleuconostoc基得到β熊果苷,但目前該步反應收率偏低。相mesente- -n:YHC N M H Gin[J]. Bioscience,比之下本步用醋酸酐和醋酸鈉將對苯二酚上剩biotechnology, and biochemistry, 1994, 58(1):38-42.余的一個(gè)羥基乙?；?再進(jìn)行堿解脫保護,雖多[3]王亞芳,周宇輝,張建軍.熊果苷鎮咳、祛痰及平喘的藥效.- 14-ZHEJIANG CHEMICAL INDUSTRYVol.44 No.8(2013)學(xué)研究[J] .中草藥,2003 ,34(8):739 -741.[7] Ping W, Brett D M, Sangamitra P, et al. Multienzymatie[4] Meada K， Fukuda M. Arbutin: mechanism of itssynthesis of polyhydroquinone for use as a redox polymerdepigmenting action in human melanocyte culture[J]. J[]. J Am Chem Soc, 1995, 117: 12885-12886.Pharmacol Exp Ther , 1996 ,276(2) :765 -769.[8] 邵穎,汪霞,孔榮祖.熊果苷的合成[I江蘇化I,1996,245] Matsuda H, Higashino M, Nakai Y. Inhibitory effects of(2):24-25.some Arctostaphyios plants on melanin biosynthesis [J[9]李雯,劉宏民,章亞?wèn)|,等.熊果苷的相轉移催化合成法[].Biol. Pharm Bull, 1996, 19(1):153-156.鄭州工業(yè)大學(xué)學(xué)報199,20(2);:42 44.[6] Yokoyamo. Manufacture of glycosides of phenols by plant[10] Stephen H. Preparative carbohydrate chemistry[M]. Newtissue culture:日本公開(kāi)專(zhuān)利平,4-131091[P].1992- -05- 01.York: Marcel Dekker, 1997 :285.The Synthesis of β -ArbutinZONG Feil, YAO Xiao- -wu', WANG Hai -bin2(I.College of Pharmaceutical Science, Zhejiang University of Technology, Hangzhou 310014, China;2.College of Chemical Engineering and Materials Science, Zhejiang University of Technology,Hangzhou 310014, China)Abstract: Based on the principle of Helferich reaction, β-arbutin was obtained from hydroquinone anda-D-glucose as the starting material via acetylation, condensation , secondary acetylation and deacetylation.The optimal condition was confirmed by studied, catalyst, temperature, recrystallization on the preparation ofβ-D-glucopyranosyl pentaacetate, and get β-D-glucopyranosyl pentaacetate with no a type residual, purityof 100%，yield of 75.6%. In addition, the new design of condensation reaction was that the acetylation ofhydroquinone was after the condensation of hydroquinone and β-D-glucopyranosyl pentaacetate. The effectof solvent, catalysts, mole ratio of reactants, reaction time and reaction temperature on the yield wereinvestigated. The two steps together optimized yield was 80%. Finally through the deprotection got β-arbutinwith purity of 99.9% and yield of 80%, melting point of the compound were consistent with those reported ，and the structure of product was confirmed by 'H NMR. The reaction can proceed well at atmosphericpressure, easy to gain materials and the yield was high ，and simple to operate. This method is suitable forpreparation on a small scale in the laboratory, also suitable for large - -scale industrial production.Keywords: β arbutin ;hydroquinone ;a-D-glucose ;synthesis環(huán)境保護部通報2013年上半年全國環(huán)境質(zhì)量狀況環(huán)保部有關(guān)負責人向媒體通報了2013年上半沙塵天氣分8次21天影響我國西北、華北等地年全國環(huán)境質(zhì)量狀況，公布了全國地級以上城市環(huán)區。三是全國酸雨污染狀況總體保持穩定。四是境空氣酸雨、地表水、集中式生活飲用水源地、近岸全國地表水總體為輕度污染。五是326個(gè)地級以海域海水水質(zhì)、環(huán)保重點(diǎn)城市功能區噪聲監測結果。上城市共監測906個(gè)集中式生活飲用水源地,取- -是城市環(huán)境空氣污染形勢嚴峻,按《環(huán)境水總量為147.8億t, 服務(wù)人口3.31億,其中達標空氣質(zhì)量標準》(GB3095-2012)，以二氧化硫水量為143.8億t，占取水總量的97.3%。有263(SO2).二氧化氮(NO2)和可吸人顆粒物(PM10)、個(gè)城市集中式生活竹田水酒地k質(zhì)全部達標，占細顆粒物(PM2.5)、- -氧化碳(CO)、臭氧(O3)六項85.9%。六MYH中國煤化工般,與上年指標進(jìn)行評價(jià),74個(gè)城市平均達標天數比例為同期持平。CNMHG市功能區噪聲54.8%，其中輕度污染占25.4%，中度污染占晝間達標率為90.6% ,夜間達標率為68.4%。9.5%,重度污染占7.5%,嚴重污染占2.8%。二是(來(lái)源:環(huán)境保護部,2013-08-02).