《一種25-羥基膽固醇的合成方法》是浙江工業大學、浙江花園生物高科股份有限公司、杭州下沙生物科技有限公司於2014年7月30日申請的專利，該專利的公布號為CN104130306A，授權公布日為2014年11月5日，發明人是金燦、蘇為科、王子強、劉建剛、孫彬、許文灝。
《一種25-羥基膽固醇的合成方法》公開了一種25-羥基膽固醇的合成方法，所述的合成方法為：以24-脫氫膽固醇衍生物為原料，在催化下與含羥基試劑在有機溶劑中通過加成反應再經水解後分離得到25-羥基膽固醇。該發明通過採用水、甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、苯甲酸、對甲基苯甲酸等含羥基試劑代替2014年之前的技術中常用的Cr試劑、Hg試劑、多氟代丙酮等劇毒試劑，原料簡單易得、對環境影響小，操作和後處理方便，而且其反應條件溫和、操作簡單、選擇性好、效率高、收率高，後處理簡單，產品易分離，三廢少，易於產業化。
2020年7月14日，《一種25-羥基膽固醇的合成方法》獲得第二十一屆中國專利獎優秀獎。
基本介紹
- 中文名：一種25-羥基膽固醇的合成方法
- 申請人：浙江工業大學、浙江花園生物高科股份有限公司、杭州下沙生物科技有限公司
- 申請日：2014年7月30日
- 申請號：2014103688028
- 公布號：CN104130306A
- 公布日：2014年11月5日
- 發明人：金燦、蘇為科、王子強、劉建剛、孫彬、許文灝
- 地址：浙江省杭州市下城區潮王路18號浙江工業大學
- Int. Cl.：C07J9/00(2006.01)I
- 代理機構：杭州浙科專利事務所
- 代理人：吳秉中
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,有益效果,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
25-羥基膽固醇為合成25-羥基維生素D3的重要原料，25-羥基維生素D3又名骨化二醇，是維生素D3的活性代謝物，具有更強的生理活性，並且不需要經過肝臟的代謝。它不僅具有普通維生素D3所有的功能，還具有以下獨特功能：①某些人體或動物由於肝臟功能紊亂，不能將維生素D3直接轉換為25-羥基維生素D3，即使攝取再多的維生素D3也不能吸收。因此25-羥基維生素D3作為一種活性物質繞過肝臟轉化，直接供人或動物吸收作用；②25-羥基維生素D3在動物中使用，可以促進禽類動物的骨骼發育，促進骨密度最大化，減少雛雞死亡率，減少骨質疏鬆症及籠養蛋雞疲勞症，改善蛋殼質量，減少蛋殼破損率，提高孵化率，延長產蛋周期；③25-羥基維生素D3與維生素D3相比，吸收較少受腸道損傷的影響；同時，其在血漿中的含量是維生素D3營養狀態的指示劑。
25-羥基膽固醇生產技術難度較大，但市場前景非常好，潛力大。在該發明之前，25-羥基膽固醇一般通過（a）汞羥化還原（Chin. Chem. Lett., 1992, 3, 409）、（b）過氧三氟丙酮羥基化（EP594229）或（c）三氧化鉻/乙酸酐羥基化反應（J. Chem. Research （S）, 1999, 708）等方法製備，反應式如下：
方法（a）以24-脫氫膽固醇衍生物為原料，採用了劇毒的Hg試劑，操作不安全，存在很大的安全和環保隱患，後處理麻煩，且極易導致產品中Hg殘留，去除困難，無法達到藥用標準，產業化難度大。
方法（b）以5,6-二溴膽固醇衍生物為原料，經過氧三氟丙酮在25位氧化製備得到，但三氟丙酮類物質具有極強的毒性，且可能存在特殊毒性，即致畸、致癌、致突變，設備要求高，操作難度大，後處理麻煩，存在很大的安全、環保隱患。
方法（c）以5,6-二氯膽固醇衍生物為原料，經三氧化鉻、乙酸酐或三氟乙酸酐氧化，再用鋅粉還原，該方法同樣使用重金屬Cr試劑，用量太大且後處理麻煩，環保隱患大，無法實現產業化。
因此，開發一種高效、環保且易實現工業化的25-羥基膽固醇的合成方法，具有較高的經濟和社會效益。
發明內容
專利目的
《一種25-羥基膽固醇的合成方法》的目的在於提供一種簡便、高效的25-羥基膽固醇的合成方法。
技術方案
《一種25-羥基膽固醇的合成方法》其特徵在於將24-脫氫膽固醇衍生物、含羥基試劑加入有機溶劑中，在催化劑存在下於-40℃～150℃溫度下反應1～40小時，反應完全後用鹼水解，反應液再分離處理得到25-羥基膽固醇，所述的25-羥基膽固醇、24-脫氫膽固醇衍生物和含羥基試劑的結構式分別如式（I）、式（II）、式（III）所示：
上述式（II）中的R1和式（III）中的R2相同，為H或C1～C12的醯基。
所述的一種25-羥基膽固醇的合成方法，其特徵在於24-脫氫膽固醇衍生物、含羥基試劑、催化劑的物質的量比為1:1～100:0.01～1。
所述的一種25-羥基膽固醇的合成方法，其特徵在於所述的含羥基試劑為水、甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、苯甲酸、對甲基苯甲酸中的一種或幾種任意比例的混合物。
所述的一種25-羥基膽固醇的合成方法，其特徵在於所述的催化劑為硫酸、磷酸、對甲苯磺酸、硫酸氫鈉、硫酸氫鉀、五氧化二磷、三氯化鋁、四氯化鈦、三氯化鐵、氯化鎳、氯化鈷、氯化鋅、氯化鎂、氯化鈣、三溴化鋁、三溴化鐵、溴化鋅、溴化鎂、碘化鎂、三氟甲磺酸鈧、三氟甲磺酸鑭、三氟甲磺酸鐿、三氟甲磺酸銥、三氟甲磺酸釹、三氟甲磺酸釤、三氟甲磺酸鋅、三氟甲磺酸鎵、三氟甲磺酸銅、三氟甲磺酸金、三氟甲磺酸銀或三氟甲磺酸銦中的一種。
所述的一種25-羥基膽固醇的合成方法，其特徵在於所述的有機溶劑為甲苯、二甲苯、氯苯、二氯甲烷、氯仿、二氯乙烷、乙酸乙酯、丙酮、丁酮、環己酮中的一種或兩種以上任意比例的混合物。
所述的一種25-羥基膽固醇的合成方法，其特徵在於所述的反應溫度為50℃～80℃，反應時間為5～8小時。
所述的一種25-羥基膽固醇的合成方法，其特徵在於所述的鹼為氫氧化鈉或氫氧化鉀。
所述的一種25-羥基膽固醇的合成方法，其特徵在於所述的水解溫度為50～80℃，時間為1～2小時。
所述的一種25-羥基膽固醇的合成方法，其特徵在於24-脫氫膽固醇衍生物、含羥基試劑、催化劑的物質的量之比為1:5～10:0.01～0.1。
所述的一種25-羥基膽固醇的合成方法，其特徵在於按照如下步驟進行：在室溫下，將24-脫氫膽固醇衍生物溶解於有機溶劑中，加入含羥基試劑和催化劑，在-40℃～150℃溫度下攪拌反應1～40小時，反應完全後加水分層除去水相，有機相加入鹼水溶液，保持體系PH為12，升溫至50℃～80℃，攪拌反應1～2小時，反應結束後分液除去水相，有機相再水洗，用無水硫酸鈉乾燥後過濾、濃縮，得淡黃色粗品，再經乙酸乙酯/石油醚重結晶得到25-羥基膽固醇。
有益效果
《一種25-羥基膽固醇的合成方法》的有益效果在於：《一種25-羥基膽固醇的合成方法》用24-脫氫膽固醇衍生物和含羥基試劑作為原料進行反應，用含羥基試劑代替2014年之前的技術劇毒的Hg試劑，該試劑簡單易得、對環境影響小，操作和後處理方便，而且其反應條件溫和、操作簡單、選擇性好、效率高、收率高，後處理簡單，產品易分離，易於產業化。
技術領域
《一種25-羥基膽固醇的合成方法》屬於中間體合成技術領域，具體涉及一種25-羥基膽固醇的合成方法。
權利要求
1.一種25-羥基膽固醇的合成方法，其特徵在於將24-脫氫膽固醇衍生物、含羥基試劑加入有機溶劑中，在催化劑存在下於-40℃～150℃溫度下反應1～40小時，反應完全後用鹼水解，反應液再分離處理得到25-羥基膽固醇，所述的25-羥基膽固醇、24-脫氫膽固醇衍生物和含羥基試劑的結構式分別如式（I）、式（II）、式（III）所示：
上述式（II）中的R1和式（III）中的R2相同，為H或C1～C12的醯基。
2.根據權利要求1所述的一種25-羥基膽固醇的合成方法，其特徵在於24-脫氫膽固醇衍生物、含羥基試劑、催化劑的物質的量比為1:1～100:0.01～1。
3.根據權利要求1所述的一種25-羥基膽固醇的合成方法，其特徵在於所述的含羥基試劑為水、甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、苯甲酸、對甲基苯甲酸中的一種或幾種任意比例的混合物。
4.根據權利要求1所述的一種25-羥基膽固醇的合成方法，其特徵在於所述的催化劑為硫酸、磷酸、對甲苯磺酸、硫酸氫鈉、硫酸氫鉀、五氧化二磷、三氯化鋁、四氯化鈦、三氯化鐵、氯化鎳、氯化鈷、氯化鋅、氯化鎂、氯化鈣、三溴化鋁、三溴化鐵、溴化鋅、溴化鎂、碘化鎂、三氟甲磺酸鈧、三氟甲磺酸鑭、三氟甲磺酸鐿、三氟甲磺酸銥、三氟甲磺酸釹、三氟甲磺酸釤、三氟甲磺酸鋅、三氟甲磺酸鎵、三氟甲磺酸銅、三氟甲磺酸金、三氟甲磺酸銀或三氟甲磺酸銦中的一種。
5.根據權利要求1所述的一種25-羥基膽固醇的合成方法，其特徵在於所述的有機溶劑為甲苯、二甲苯、氯苯、二氯甲烷、氯仿、二氯乙烷、乙酸乙酯、丙酮、丁酮、環己酮中的一種或兩種以上任意比例的混合物。
6.根據權利要求1所述的一種25-羥基膽固醇的合成方法，其特徵在於所述的反應溫度為50℃～80℃，反應時間為5～8小時。
7.根據權利要求1所述的一種25-羥基膽固醇的合成方法，其特徵在於所述的鹼為氫氧化鈉或氫氧化鉀。
8.根據權利要求1所述的一種25-羥基膽固醇的合成方法，其特徵在於所述的水解溫度為50～80℃，時間為1～2小時。
9.根據權利要求1所述的一種25-羥基膽固醇的合成方法，其特徵在於24-脫氫膽固醇衍生物、含羥基試劑、催化劑的物質的量之比為1:5～10:0.01～0.1。
10.根據權利要求1所述的一種25-羥基膽固醇的合成方法，其特徵在於按照如下步驟進行：在室溫下，將24-脫氫膽固醇衍生物溶解於有機溶劑中，加入含羥基試劑和催化劑，在-40℃～150℃溫度下攪拌反應1～40小時，反應完全後加水分層除去水相，有機相加入鹼水溶液，保持體系PH為12，升溫至50℃～80℃，攪拌反應1～2小時，反應結束後分液除去水相，有機相再水洗，用無水硫酸鈉乾燥後過濾、濃縮，得淡黃色粗品，再經乙酸乙酯/石油醚重結晶得到25-羥基膽固醇。
實施方式
實施例1
在室溫下（20～25℃），將4.27克（10毫摩爾）24-脫氫膽固醇乙酸酯溶解於20毫升甲苯中，加入6.01克（100毫摩爾）乙酸，49.2毫克（0.1毫摩爾）三氟甲磺酸鈧（Sc（OTf）3），升溫至50℃，攪拌反應5小時，TLC跟蹤反應完全後，加10毫升水分層除去水相，有機相加入氫氧化鈉水溶液，保持體系PH≥12，升溫至50℃，攪拌反應1小時。TLC檢測反應結束後，分液除去水相，有機相再用10毫升水洗分層，有機相用無水硫酸鈉乾燥後過濾、濃縮，得淡黃色粗品，粗品用20毫升乙酸乙酯/石油醚（v/v=2:3）重結晶得到25-羥基膽固醇3.45克，收率85.6%，熔點179.4~180.8℃，HNMR（CDCl3, 400MHz）: δ 5.34 （m, 1H, 6-CH）, 3.51 （m, 1H, 3-CH）, 2.27 （m, 2H）, 1.99 （m, 2H）, 1.83 （m, 3H）, 1.22-1.69 （m, 18H）, 1.21 （s, 6H, 26- and 27-CH3）, 1.06-1.16 （m, 4H）, 1.00 （s, 3H, 19-CH3）, 0.93 （d, 3H, 21-CH3）, 0.68 （s, 3H, 18-CH3）； MS-EI: 402。
上述實施例中，所述的含羥基試劑用水、甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、苯甲酸、對甲基苯甲酸中的一種或幾種任意比例的混合物代替乙酸，催化劑用硫酸、磷酸、對甲苯磺酸、硫酸氫鈉、硫酸氫鉀、五氧化二磷、三氯化鋁、四氯化鈦、三氯化鐵、氯化鎳、氯化鈷、氯化鋅、氯化鎂、氯化鈣、三溴化鋁、三溴化鐵、溴化鋅、溴化鎂、碘化鎂、三氟甲磺酸鑭、三氟甲磺酸鐿、三氟甲磺酸銥、三氟甲磺酸釹、三氟甲磺酸釤、三氟甲磺酸鋅、三氟甲磺酸鎵、三氟甲磺酸銅、三氟甲磺酸金、三氟甲磺酸銀或三氟甲磺酸銦代替三氟甲磺酸鈧，有機溶劑用甲苯、二甲苯、氯苯、二氯甲烷、氯仿、二氯乙烷、乙酸乙酯、丙酮、丁酮、環己酮中的一種或兩種以上任意比例的混合物代替甲苯，均能取得同樣的技術效果。
實施例2
在室溫下（20～25℃），將3.84克（10毫摩爾）24-脫氫膽固醇溶解於20毫升氯仿中，加入6.01克（100毫摩爾）乙酸，0.14克（1毫摩爾）三氯化鋁，0.1克濃鹽酸，升溫至60℃，攪拌反應8小時， TLC跟蹤反應完全後，加10 毫升水分層除去水相，有機相加入氫氧化鈉水溶液，保持體系PH≥12，升溫至50℃，攪拌反應1小時。TLC檢測反應結束後，分液除去水相，有機相再用10 毫升水洗分層，有機相用無水硫酸鈉乾燥後過濾、濃縮，得淡黃色粗品，粗品用20毫升乙酸乙酯/石油醚（v/v=2:3）重結晶得到25-羥基膽固醇3.24克，收率80.5%，熔點179.0~180.5℃。
實施例3
在室溫下（20～25℃），將4.88克（10毫摩爾）24-脫氫膽固醇苯甲酸酯溶解於30毫升二甲苯中，加入12.20克（100毫摩爾）苯甲酸，34.6毫克（0.1毫摩爾）三氟甲磺酸金（AuOTf），升溫至80℃，攪拌反應8小時，TLC跟蹤反應完全後，加10毫升水分層除去水相，有機相加入氫氧化鈉水溶液，保持體系PH≥13，升溫至80℃，攪拌反應1小時。TLC檢測反應結束後，分液除去水相，有機相再用10毫升水洗分層，有機相用無水硫酸鈉乾燥後過濾、濃縮，得淡黃色粗品，粗品用20毫升乙酸乙酯/石油醚（v/v=2:3）重結晶得到25-羥基膽固醇2.95克，收率73.4%，熔點179.1~180.9℃。
實施例4
24-脫氫膽固醇丙酸酯、甲酸和乙酸1:1的混合物、磷酸的物質的量之比為1:100:1，其他操作同實施例1，得到25-羥基膽固醇3.50克，收率87.1%。
實施例5
（II）24-脫氫膽固醇已酸酯、苯甲酸、溴化鎂的物質的量之比為1:1:0.01，其他操作同實施例1，得到25-羥基膽固醇1.50克，收率37.1%。
實施例6
將催化劑換為硫酸氫鈉，用量為1毫摩爾，其他操作同實施例1，得到25-羥基膽固醇2.21克，收率55%。
實施例7
將催化劑換為溴化鋅，用量為0.5毫摩爾，其他操作同實施例1，得到25-羥基膽固醇3.33克，收率82.8%。
實施例8
將催化劑換為氯化鈷，用量為2毫摩爾，其他操作同實施例1，得到25-羥基膽固醇2.51克，收率62.4%。
實施例9
將催化劑換為三氯化鐵，用量為1毫摩爾，其他操作同實施例1，得到25-羥基膽固醇3.16克，收率78.6%。
實施例10
將催化劑換為三氟甲磺酸銦，用量為0.2毫摩爾，其他操作同實施例1，得到25-羥基膽固醇3.39克，收率84.3%。
實施例11
反應溫度為-40℃，溶劑換為二氯甲烷，其他操作同實施例1，得到25-羥基膽固醇1.71克，收率42.7%。
實施例12
反應溫度為150℃，溶劑換為環己酮，其他操作同實施例1，得到25-羥基膽固醇1.56克，收率38.8%。
實施例13
鹼換為氫氧化鉀，其他操作同實施例1，得到25-羥基膽固醇3.44克，收率85.6%。
榮譽表彰
2020年7月14日，《一種25-羥基膽固醇的合成方法》獲得第二十一屆中國專利獎優秀獎。
