Способ получения аллобетулина

Изобретение относится к усовершенствованному одностадийному способу получения аллобетулина в результате воздействия на бетулин каталитического количества FеСl₃·6Н₂О в среде хлороформа при комнатной температуре в течение 30 мин. Способ позволяет получать аллобетулин с высоким выходом (92%) и чистотой (95%).

 

Изобретение относится к способу получения аллобетулина (3β-гидрокси-19β,28-эпокси-18α-олеана) формулы (1):

Аллобетулин и ряд его полусинтетических производных проявляют разнообразную биологическую активность (противоязвенную, противовирусную, противоопухолевую, антифидантную и др.) [Lugemwa F. N., Huang F.-Y., Bentley M. D., Mendel M. J., Alford A. R. A Heliothis zea antifeedant from the abundant birchbark triterpene betulin. // J. Agric. Food Chem, 1990, V.38, p.493-496; Huang F.-Y., Chung B.Y., Bentley M.D., Alford A.R. Colorado potato beetle antifeedants by simple modification of the birchbark triterpene betulin. // J. Agric. Food Chem., 1995, V.43, p.2513-2516; Jagadeesh S.G., Krupadanam G.L.D., Srimannarayana G.S. Murthy Samba, Kaur Amariit, Raja S.S. Tobacco caterpillar antifeedent from the gotti stem wood triterpene betulinic acid. // J. Agric. Food Chem., 1998, V.46, р.2797-2799; Флехтер О.Б., Нигматуллина Л.Р., Балтина Л.А., Карачурина Л.Т., Галин Ф.З., Зарудий Ф.С., Толстяков Г.А., Бореко Е.И., Павлова Н.И., Николаева С.Н., Савинова О.В. Получение бетулиновой кислоты из экстракта бетулина. Противовирусная и противоязвенная активность некоторых родственных терпеноидов. // Хим.-фарм. журнал, 2002, Т.36, №9, с.26-28; Флехтер О.Б., Медведева Н.И., Карачурина Л.Т., Балтина Л.А., Галин Ф.З., Зарудий Ф.С., Толстиков Г.А. Синтез и фармакологическая активность эфиров бетулина, бетулиновой кислоты и аллобетулина. // Хим.-фарм. журнал, 2005, Т.39, №8, с.9-12; Соколянская М.П., Медведева Н.И., Флехтер О.Б., Беньковская Г.В., Николенко А.Г., Галин Ф.З. Антифидантная активность аллобетулина и его производных в отношении личинок колорадского жука (Leptinotarsa decemlineata). // Агрохимия, 2005, №12, с.48-50; US patent 2002/0128210].

В природных источниках содержание аллобетулина крайне незначительно [Кислицын А.Н. Экстрактивные вещества бересты: выделение, состав, свойства, применение. // Химия древесины, 1994, №3, с.3-28], поэтому наиболее оптимальным является его получение из других доступных тритерпеноидов, например бетулина - тритерпеноида, поразительно широко распространенного в природе и легко получаемого практически в любом количестве [Cinta Pinzaru S., Leopold N., Kiefer W. Vibrational spectroscopy of betulinic acid HIV inhibitor and of its birch bark natural source. // Talanta, 2002, Vol.57, p.625-631; Hayek Е.W.Н., Jordis U., Moche W., Sauter F.A bicentennial of betulin. // Phytochemistry, 1989, Vol.28, No.9, p.2229-2242].

Результаты изобретения могут быть использованы в химии, медицинской химии, фармации.

Известные способы получения аллобетулина относятся к одной группе - изомеризации бетулина в присутствии каталитического количества кислотной компоненты.

В свою очередь, известные способы получения аллобетулина делятся на одно- и двухстадийные.

Одностадийные способы включают получение аллобетулина из бересты березы или из бетулина путем его изомеризации под действием кислотных агентов.

Известны одностадийные способы получения аллобетулина из бересты березы путем совмещения процессов экстракции бетулина из бересты гексаном или хлористым метиленом и стадии изомеризации бетулина в аллобетулин под действием ортофосфорной кислоты в одной колбе [RU 2334759 С1, 27.09.2008] или под действием нанесенного на силикагель FeCl₃ [US 6280778, 02.11.1999].

Недостатками этих способов получения аллобетулина являются:

- береста березы не может быть стандартизирована, поскольку в зависимости от вида березы, условий произрастания, времени года и других факторов содержание бетулина в бересте может колебаться от 10 до 35% [Толстиков Г.А., Флехтер О.Б., Шульц Э.Э., Балтина Л.А., Толстиков А.Г. Бетулин и его производные. Химия и биологическая активность. // Химия в интересах устойчивого развития, 2005, №13, с.1-30; Krasutsky P. Birch Bark Research and Development. // Nat. Prod. Rep., 2006, Vol.6, No 23, p.919-942]; кроме того, в экстракте помимо бетулина содержатся другие тритерпеноиды (бетулиновая кислота, лупеол, кофеат бетулина и др.), и добиться селективной экстракции бетулина из бересты этими методами невозможно;

- низкий выход конечного продукта - не более 22%;

- использование подложки в виде силикагеля удорожает проведение укрупненного синтеза или полупромышленного производства;

- использование аппарата Сокслета усложняет проведение реакции при масштабировании.

Учитывая тот факт, что в настоящее время бетулин является полупромышленным продуктом [санитарно-эпидемиологическое заключение №77.99.03.003.Т. 000906.04.08. от 28.04.2008 http://www.birchworld.ru], проведена его стандартизация [Абышев А.З., Журкович И.К., Агаев Э.М., Абдулла-заде А.А., Гусейнов А.Б. Методы стандартизации качества субстанций и его лекарственных форм. // Хим.-фарм. журнал, 2006, Т.40, №1, с.49-53], то получение аллобетулина не из бетулина, а из бересты березы не представляется рациональным.

Одностадийные способы получения аллобетулина непосредственно из бетулина включают изомеризацию последнего под действием бромистоводородной кислоты в хлороформе [Disehendorfen О. // Monatshefte für Chemie, 1923, В.44, S.23] или концентрированной соляной кислоты в этаноле [Errington S.G., Ghisalberti E.L., Jefferies P.R. The Chemistry of the Euphorbiaceae. XXIV. Lup-20(29)-ene-3β,16β,28-triol from Beyeria brevifolia var. brevifolia. // Austr. J. Chem., 1976, Vol.29, No.8, p.1809-1814]. Главными недостатками этих методов является невысокий выход аллобетулина, наличие побочных продуктов, частичное осмоление реакционной массы и как следствие - затрудненность выделения продукта.

Известны одностадийные способы получения аллобетулина путем воздействия на бетулин ортофосфорной кислоты, нанесенной на активированный уголь или силикагель в кислородсодержащих растворителях или ароматических и алифатических углеводородах [RU 2174126 С1, 27.09.2001]; путем воздействия диметилсульфата [Linkowska E. Triterpenoids. Part XI. [1] Isomerization of Betulin and its Derivatives. // Polish. J. Chem., 1994, V.68, p.875-876], путем воздействия Fe(NO₃)₃ в хлороформе [Thibeault D., Gauthier С., Legault J., Bouchard R., Dufour P., Pichette A. Synthesis and structure-activity relationship study of cytotoxic germanicane- and lupane-type 3β-O-monodesmosidic saponins starting from betulin. // Bioorg. Med. Chem., 2007, No.15, p.6144-6157]; путем воздействия р-толуолсульфокислоты в сухом хлороформе [Li T.S., Wang J.-X., Zheng X.-J. Simple synthesis of allobetulin, 28-oxoallobetulin and related biomarkers from betulin and betulinic acid catalysed by solid acids. // J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1, 1998, p.3957-3965]; путем воздействия трифторуксусной кислоты (US patent 2002/0128210, Sep.12, 2002; Медведева Н.И., Флехтер О.Б., Куковинец О.С., Галин Ф.З., Толстиков Г.А., Баглин И., Кавэ К. Синтез 23,24-динор-А-нео-19β,28-эпокси-18α-олеан-4-ен-3-она из бетулина. // Известия АН. Серия химическая, 2007, №4, с.804-806].

Недостатками описанных методов являются:

- использование инертных носителей, таких как активированный уголь, силикагель, окись алюминия, усложняет и удорожает процесс выделения аллобетулина из реакционной массы;

- использование дорогих реагентов, таких как диметилсульфат, трифторуксусная кислота, неприемлемо для проведения укрупненных синтезов;

- использование Fe(NO₃)₃ без подложки снижает выход целевого продукта;

- при использовании p-толуолсульфокислоты необходима длительная и тщательная подготовка реагентов (двойная осушка хлороформа, p-толуолсульфокислоты);

- возможно прохождение побочных процессов (образование 3-ацилпроизводных аллобетулина, продуктов дегидратации в цикле А) в случае нарушения температурного режима реакции.

Двухстадийные способы получения аллобетулина включают взаимодействие бетулина (2) с кислотой с образованием 3-ацил-аллобетулина (1а) с его последующим щелочным омылением до аллобетулина (I):

Среди двухстадийных методов существуют способы получения аллобетулина из бетулина под действием муравьиной кислоты [Lugemwa F.N., Huang F.-Y., Bentley M.D, Mendel M.J., Alford A.R. A Heliothis zea antifeedant from the abundant birchbark triterpene betulin. // J. Agric. Food Chem., 1990, V.38, p.493-496] или уксусной кислоты в присутствии каталитического количества серной кислоты [Barton D.H.R., Holness N.J. Triterpenoids. Part V. Some relative configurations in rings C, D, and E of the β-amyrin and the lupeol group of triterpenoids. // J. Chem. Soc., 1952, p.78-92] с последующим щелочным омылением 3-ацильного производного аллобетулина (1а) до аллобетулина (1).

Недостатками этих методов, кроме двухстадийности, являются продолжительное время реакций, а также выход аллобетулина, не превышающий 65%.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ получения аллобетулина путем изомеризации бетулина с использованием в качестве кислотной компоненты нанесенного на окись алюминия FеСl₃·6Н₂O в хлористом метилене [Lavoie S., Pichette A., Gameau F.-X., Girard M., Gaudet D. Synthesis of betulin derivatives with solid supported reagent. // Synth. Commun., 2001, Vol.31, No. 10, p.1565-1571].

Согласно данному методу к кипящему раствору 0.11 ммоль (50 мг) бетулина в 10 мл свежеперегнанного дихлорметана добавляют 0.22 ммоль FeCl₃·6Н₂О/Al₂O₃, перемешивают 1 ч (ТСХ-контроль), реакционную массу фильтруют через слой силикагеля, к фильтрату прибавляют раствор 2% метанола в дихлорметане, растворитель упаривают в вакууме, получают 45.5 мг (91%) аллобетулина.

Этот способ имеет следующие недостатки:

- нанесение катализатора на инертный носитель (например, окись алюминия) усложняет и удорожает процедуру синтеза;

- необходимость предварительной подготовки растворителя (дихлорметана) перед реакцией;

- данный метод не предусматривает проведения укрупненных синтезов.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в разработке способа получения аллобетулина более простым способом.

В заявленном способе в качестве кислотной компоненты используется FeCl₃·6Н₂О (без подложки - силикагеля или окиси алюминия), а в качестве растворителя -хлороформ (без предварительной очистки и перегонки). Реакция протекает при комнатной температуре и перемешивании за 30 мин.

Сущность изобретения состоит в следующем. Бетулин, полученный путем экстракции бересты водным изопропанолом в соответствии с [Флехтер О.Б., Карачурина Л.Т., Нигматуллина Л.Р., Сапожникова Т.А., Балтина Л.А., Зарудий Ф.С., Галин Ф.З., Спирихин Л.В., Толстиков Г.А., Плясунова О.А., Покровский А.Г. Синтез и фармакологическая активность диникотината бетулина. // Биоорган, химия, 2002, Т.28, №6, с.543-550], суспендируют в хлороформе при комнатной температуре, добавляют каталитическое количество (20%) FeCl₃·6Н₂О, реакционную массу перемешивают при комнатной температуре в течение 30 мин (ТСХ-контроль), затем хлороформ упаривают в вакууме водоструйного насоса, продукт промывают водой для удаления FeCl₃·6Н₂О. Остаток высушивают на воздухе, перекристаллизовывают из смеси хлороформгексан и получают аллобетулин с выходом 92% и чистотой 95%.

Таким образом, предложен способ получения аллобетулина, имеющий следующие преимущества перед известным методом: использование в качестве кислотной компоненты FeCl₃·6Н₂О без нанесения на подложку, использование в качестве растворителя хлороформа без предварительной очистки, сокращение времени реакции в два раза. Это упрощает экспериментальную наработку аллобетулина в дециграммовых и более количествах, экономит время и расход реагентов.

Пример.

К суспензии 5.3 г (12 ммоль) бетулина, полученного, как приведено выше, в 300 мл хлороформа добавляют 1 г FeCl₃·6Н₂О (3.9 ммоль), реакционную массу перемешивают 30 мин (ТСХ-контроль), хлороформ упаривают в вакууме водоструйного насоса, продукт промывают водой для удаления соли железа, перекристаллизовывают из смеси хлороформгексан, выход аллобетулина составляет 4.9 г (92%), чистота 95% (согласно ТСХ, ЯМР). Т.пл. 264-266°С (CHCl₃-МеОН); [α]_D ²⁰+58.0° (с 1.00, CHCl₃). Спектр ЯМР ¹Н (CDCl₃, δ, м.д.): 0.75, 0.78, 0.86, 0.90, 0.98, 1.03 (6 с, 21Н, 7СН₃), 1.20-1.90 (м, 24Н, СН₂, СН), 3.30-3.40 (м, 1Н, Н3), 3.43 и 3.75 (оба д, по 1Н, Н28, J 7.8 Гц), 3.55 (с, 1Н, Н19). Спектр ЯМР ¹³С (CDCl₃, δ, м.д.): 14.5, 15.9, 16.1, 17.5, 18.4, 21.2, 22.1, 23.5, 24.9, 26.9, 27.1, 27.5, 29.7, 30.3, 31.4, 34.5, 35.3, 36.6, 37.2, 38.4, 38.7, 40.6, 43.5, 44.9, 50.5, 53.3, 55.8, 76.1 (С28), 79.1 (С3), 87.8 (С19).

Способ получения аллобетулина путем изомеризации бетулина в органическом растворителе в присутствии каталитического количества кислотной компоненты, отличающийся тем, что в качестве органического растворителя используется хлороформ, в качестве кислотной компоненты - FеСl₃·6Н₂О, изомеризация протекает при комнатной температуре в течение 30 мин с последующим выделением целевого продукта.