玫瑰红景天活性成分络塞维的合成研究

钟婷，胡亚丹，苏进，杨淑珍，何贝桥，张园园

北京中医药大学 中药学院，北京 102488

络塞维为肉桂醇基-6-O-(α-L-吡喃阿拉伯糖基)-β-D-吡喃葡萄糖苷(图1)，是由肉桂醇与蚕豆糖所构成的二糖苷。络塞维是天然抗氧化中药玫瑰红景天RhodiolaroseaL.的活性成分和指标性成分[1]。据文献报道，其具有抗疲劳、抗辐射、抗氧化、抗癌、增强免疫、改善学习记忆能力等多种药理活性[2-5]，应用前景广阔。络塞维主要是从玫瑰红景天中提取、分离、纯化后制备[6]，但质量分数仅为0.21%～0.55%[1]，使得分离纯化难度大、成本高，有必要进行化学合成。目前，络塞维的合成方法主要有2种[7-9]：1)Msashi等[7]将D-葡萄糖与丙烯醇通过固定化β-葡萄糖苷酶催化成苷，然后通过保护与脱保护策略，得到烯丙基-2，3，4-三-O-苯甲酰基-β-D-吡喃葡萄糖苷，再与溴代阿拉伯糖反应，最后与苯基硼酸反应，脱苯甲酰基保护基得络塞维。但该方法使用的丙烯醇为剧毒、管制药品，醋酸钯和固定化β-葡萄糖苷酶价格昂贵，且需经过2次苯甲酰基保护的二糖苷的分离，操作烦琐。2)另一种思路是通过糖6位羟基暴露的D-吡喃葡萄糖受体与L-吡喃阿拉伯糖供体合成二糖中间体，再将其制备成二糖供体与肉桂醇进行糖苷化反应，最后脱保护基得络塞维。但是在二糖中间体合成过程中副产物多，分离困难，且进一步制备二糖供体时收率大大降低，很难得到。

图1 络塞维结构

本研究以肉桂醇为原料，与全乙酰-α-D-溴代葡萄糖进行成苷反应，经脱乙酰基保护获得肉桂醇基-β-D-吡喃葡萄糖苷，接着用三苯基氯甲烷对糖的6′位羟基选择性保护、其他位羟基乙酰化保护及脱糖6′位保护基，特异性地将糖6′位伯羟基暴露，再与全乙酰-β-L-溴代吡喃阿拉伯糖成苷，最后脱乙酰保护基得到络塞维，路线见图2。本方法充分考虑糖类化合物合成过程中的区域选择性和立体选择性，收率较高，且未见文献报道。获得的产物和关键中间体可用于相关化合物的深入研究。本研究还可为苯丙素糖苷类化合物的制备提供参考，有助于该类天然产物在医药领域的进一步应用。

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.络塞维。图2 络塞维的合成路线

1 材料

ASCEND-400型核磁共振仪(瑞士Bruker公司)；WZZ-2B型半自动旋光仪(上海精密科学仪器有限公司)；RE-52AA型旋转蒸发仪(上海亚荣生化仪器厂)；JM-B5002型电子天平(余姚市纪铭称重校验设备有限公司)；X-5型显微熔点测定仪(巩义市科瑞仪器有限公司)；LC-20AT型制备液相色谱仪(日本岛津公司)；Cosmosil 5C18AR-Ⅱ型制备色谱柱(250 mm×10 mm，5 μm，日本Nacalai Tesque公司)。

浓硫酸、乙酸酐(纯度：97%)、分析纯甲醇(北京化工厂)；甲醇钠(纯度：98%，Acros Organics公司)；33%溴化氢乙酸溶液(33% HBr-CH3COOH)、三苯基氯甲烷(纯度：98%，北京伊诺凯科技有限公司)；Ag2CO3(纯度：99%，天津福晨化学试剂厂)；肉桂醇(纯度：98%，阿拉丁试剂上海有限公司)；D-葡萄糖、L-阿拉伯糖(纯度均为98%，阿达玛斯试剂有限公司)；薄层色谱(TLC)板G(青岛海洋化工有限公司)。

2 方法与结果

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、浓硫酸30 μL，置于圆底烧瓶中，冰浴条件下，加入D-葡萄糖4.0 g，搅拌反应1 h，撤除冰浴，室温继续反应3 h，TLC监测至反应完全。反应液用二氯甲烷50 mL萃取3次，收集、合并有机相并用水洗至中性，无水硫酸钠干燥，滤除硫酸钠后，将有机相减压浓缩得白色粉末，收率为93.7%，熔点为112～114 ℃，与文献报道一致[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搅拌溶解，加入33%HBr-CH3COOH溶液5 mL，室温反应2～3 h，TLC监测至反应完全。反应液分散于适量冰水中，收集有机相，水相用二氯甲烷15 mL萃取3次，合并有机相并用水洗至中性，无水硫酸钠干燥，滤除硫酸钠后，减压回收溶剂，甲基叔丁基醚结晶，得白色晶体，收率为87.6%，熔点为86～88 ℃，与文献报道一致[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搅拌溶解，加入Ag2CO32.0 g、化合物26.6 g，避光室温反应过夜，TLC监测至反应完全，抽滤，滤饼用二氯甲烷洗1次，合并滤液，减压回收溶剂，得粗产物，直接投入2.4项下反应。

2.4 肉桂醇基-O-β-D-吡喃葡萄糖苷(4)的合成

将化合物3粗产物以5倍量甲醇于圆底烧瓶中搅拌溶解，加入适量甲醇钠调pH 8～9，室温反应4 h，TLC监测至反应完全，加适量阳离子交换树脂调pH 6～7，滤除阳离子交换树脂，减压回收溶剂，柱色谱分离(二氯甲烷-甲醇，12∶1)，得白色粉末，收率为54.7%，熔点为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′)。以上数据与文献报道一致[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

参考文献[13]方法，取化合物41.0 g置于圆底烧瓶中，用吡啶5 mL搅拌溶解，加入三苯基氯甲烷1.4 g，于50 ℃下反应7 h，TLC监测至反应完全，降温至室温后投入2.6项下反应。

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项下体系中加入乙酸酐1.9 mL、4-二甲氨基吡啶(DMAP)20 mg，室温搅拌过夜，TLC监测至反应完全，将反应液分散于适量冰水中，用二氯甲烷10 mL萃取3次，合并有机相，冰水和适量的稀盐酸各洗2次至弱酸性，最后用冰水洗至中性，无水硫酸钠干燥，滤除硫酸钠后，减压回收溶剂，柱色谱分离(石油醚-乙酸乙酯，5∶1)，得黄色糖浆状物质，收率为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搅拌溶解，加入冰醋酸2.5 mL，于-20 ℃下滴加33% HBr-CH3COOH溶液195.8 μL，并在此温度下继续反应2 h，TLC监测至反应完全。将反应液分散于适量冰水中，收集有机相，水相用二氯甲烷5 mL萃取3次，合并有机相，并用冰水洗至中性，无水硫酸钠干燥，滤除硫酸钠后，减压回收溶剂，柱色谱分离(石油醚-乙酸乙酯，2∶1)，得无色糖浆状物质，收率为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搅拌溶解，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(制备同2.1、2.2项下方法)，避光室温反应过夜，TLC监测至反应完全，抽滤，滤饼用二氯甲烷洗1次，减压蒸干溶剂，制备液相色谱法分离(甲醇-水，7∶3)，得化合物8，收率为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 络塞维(9)的合成

3 讨论

3.1 化合物1的合成

以葡萄糖为原料、浓硫酸为催化剂、乙酸酐为酰化试剂，合成全乙酰-α-D-吡喃葡萄糖。在D-葡萄糖投料4.0 g、浓硫酸用量为30 μL的条件下，以室温反应完全所需时间和收率为指标，考察葡萄糖-乙酸酐投料比分别为1∶3.5、1∶4.5、1∶5.5、1∶7.0。结果表明，化合物1收率分别为65.6%、91.9%、93.7%、94.6%，反应时间分别为18.0、5.0、3.0、2.5 h。综合成本和效率，以葡萄糖-乙酸酐1∶5.5为最佳条件。

3.2 化合物2的合成

用33% HBr-CH3COOH溶液对化合物1进行溴代反应，葡萄糖1.5 g用33% HBr-CH3COOH溶液1 mL反应完全，且产率较高。溴代糖常温易分解，后处理需在低温下进行，用甲基叔丁基醚结晶。

3.3 化合物4的合成

将2.3项下粗产物在碱性条件下与甲醇进行酯交换反应，不同用量的甲醇对反应完成时间和收率有影响，甲醇用量增加，反应时间缩短，产率提高。综合成本和效率，选用5倍量甲醇进行反应。

3.4 化合物8的合成

化合物7在Ag2CO3催化下与2，3，4-三-O-乙酰基-β-L-溴代吡喃阿拉伯糖进行亲核取代反应，合成糖苷，考察各反应物的投料比对产物收率的影响。结果表明，随着Ag2CO3和溴代阿拉伯糖投料量的增加，反应收率增加，但变化幅度不大。从节约成本的角度，选择化合物7-Ag2CO3-三乙酰溴代阿拉伯糖投料比为1∶0.75∶1.5，收率为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，用甲醇和甲醇钠脱乙酰基保护，但为了防止脱保护过程中二糖链断开，应加大甲醇的用量(10倍量)，使其在短时间内快速反应完全。

4 结论

近年来，研究者们逐渐认识到寡糖及糖苷类化合物的生物学意义，寡糖类化合物的化学合成技术也快速发展。大量的天然产物的糖基部分存在龙胆二糖、芸香糖、蚕豆糖等1→6连接二糖，但是合成报道较少，因此，探索区域选择性和立体选择性高的路线合成1→6连接二糖具有一定的研究意义。

本研究在合成络塞维的过程中，用三苯基氯甲烷对葡萄糖的6′位伯羟基进行选择性保护，脱保护后6′位羟基裸露从而合成1→6连接糖苷键。三苯基氯甲烷基团庞大，使用其作保护基团具有选择性高、保护基团产物稳定和保护基团容易脱去的优点。本研究使用三苯基氯甲烷作为保护基团合成络塞维具有创新性，以期能够为相关二糖的合成研究工作提供新思路。

络塞维有广泛的生物学活性，本研究制备糖基供体后，在成苷反应中通过7步合成络塞维，总产率为15.92%。与文献相比，虽然未能缩短合成步骤，但实验成本降低，且条件温和、操作简单，对人体的危害和环境的污染影响较小，具有良好的工业化前景。需要说明的是，在化合物8的合成过程中，由于样品量较少，采用了制备液相进行分离，如后期大量制备可进一步探索硅胶柱色谱法进行分离。