СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ СМЕСИ ОПТИЧЕСКИХ ИЗОМЕРОВ ПИНОКЕМБРИНА, В ЧАСТНОСТИ РАЦЕМАТА ПИНОКЕМБРИНА
METHOD OF SEPARATING MIXTURE OF OPTICAL ISOMERS OF PINOCEMBRIN, PARTICULARLY PINOCEMBRIN RACEMATE

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к фармацевтической области. В частности, настоящее изобретение относится к способу разделения смеси оптических изомеров пинокембрина, особенно рацемата пинокембрина, на энантиомеры с одной конфигурацией.
Состояние области техники
15
Pinus cembra
Eucalyptus sieberi
Alnus sieboldiana
Chinese Journal of Medicinal Chemistry
Пинокембрин имеет химическое название 2,3-дигидро-5,7-дигидрокси-2-фенил-4Н-1-бензопиран-4-он. Пинокембрин является флаваноновым соединением, имеющим в своей химической структуре один хиральный центр. Природный пинокембрин имеет стерическую структуру S-конфигурации и удельное вращение [α]D -45,3 (c, 0,9, ацетон в качестве растворителя). Пинокембрин может быть выделен из прополиса, а также из растений, таких как , ,  в относительно низких количествах. Соответственно, в данной области был изучен полный его синтез, и пинокембрин в форме рацемата может быть получен в большом масштабе (DUAN Yabo, et al., , 16(6): 342-346, 2006).
Пинокембрин имеет в своей молекуле один хиральный атом углерода и таким образом имеет пару энантиомеров, т.е. (R)-пинокембрин и (S)-пинокембрин. Натуральный пинокембрин является (S)-пинокембрином, но его содержание в растениях является очень низким, и, следовательно, он не может быть получен в большом масштабе, поскольку исследования не обнаружили биологической активности (R)-пинокембрина. К тому же, пинокембрин не имеет солеобразующей кислотной или основной группы в своей структуре, так что оптическое разделение пинокембрина не может быть осуществлено обычным методом образования солей диастереомеров. В настоящее время ни один из других методов, таких как кристаллизация, механический способ или селективная адсорбция, не найден пригодным для разделения.
Поэтому остается потребность в способе разделения рацемического пинокембрина для получения энантиомера пинокембрина с одной конфигурацией.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Авторами было неожиданно найдено, что смесь оптических изомеров пинокембрина, в частности рацемат пинокембрина, может быть эффективно разделена с использованием хирального первичного амина или хирального сульфинамида в качестве разделяющего агента.
Поэтому в одном аспекте настоящее изобретение предлагает способ разделения смеси оптических изомеров пинокембрина, в частности рацемата пинокембрина, включающий осуществление разделения с использованием хирального первичного амина или хирального сульфинамида в качестве разделяющего агента. В одном осуществлении способ включает следующие стадии: (1) превращение смеси оптических изомеров пинокембрина, в частности рацемата пинокембрина, в смесь диастереомерных производных путем использования хирального первичного амина или хирального сульфинамида; (2) разделение и дедериватизация пары диастереомеров, используя различие их физических свойств, чтобы получить  (R)-(+)-пинокембрин и (S)-(-)-пинокембрин с оптической активностью. Необязательно, дедериватизация разделенных и очищенных диастереомеров включает гидролиз, восстановление и их необязательную очистку для получения отдельных энантиомеров пинокембрина.
В следующем аспекте настоящее изобретение предлагает (R)-пинокембрин, получаемый из рацемического пинокембрина способом разделения согласно настоящему изобретению.
КОНКРЕТНЫЕ СПОСОБЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В одном осуществлении настоящее изобретение предлагает способ разделения смеси оптических изомеров пинокембрина, в частности рацемата пинокембрина, включающий следующие стадии: (1) дериватизация смеси оптических изомеров пинокембрина, которая должна быть разделена, для образования смеси диастереомерных производных с использованием хирального первичного амина или хирального сульфинамида в органическом растворителе; (2) разделение диастереомерных производных и дедериватизация разделенных изомеров для получения (R)-(+)-пинокембрин и (S)-(-)-пинокембрин с оптической активностью.
Настоящее изобретение пригодно для различных смесей оптических изомеров пинокембрина, которые должны быть разделены на (R)-пинокембрин и (S)-пинокембрин, в которых (R)-пинокембрин и (S)-пинокембрин существуют в любом соотношении. В одном осуществлении смесь оптических изомеров пинокембрина представляет собой рацемический пинокембрин.
По настоящему изобретению пинокембрин может быть напрямую дериватизирован с использованием хирального первичного амина или хирального сульфинамида, чтобы достичь разделения без какой-либо предварительной обработки. Альтернативно фенольная гидроксильная группа пинокембрина может быть, необязательно, защищена защитной группой перед дериватизацией с использованием хирального первичного амина или хирального сульфинамида, и защитная группа может быть удалена после реакции дериватизации или разделения изомеров в R-форме и S-форме.
Protective Groups in Organic Synthesis
Поэтому в одном осуществлении фенольную гидроксильную группу разделяемого пинокембрина защищают. Защитной группой может быть бензил, метил, ацетил, метоксиметил и т.п., а также другие группы, подходящие для защиты фенольной гидроксильной группы, известные специалистам. Что касается этих защитных групп и методов защиты и снятия защиты, то может быть сделана ссылка, например, на Greene Woods, , Publishing House of East China University of Science and Technology, Shanghai, 2004. В одном осуществлении этого аспекта защитной группой является бензилирующий агент. Предпочтительно бензилирующим агентом является бензилхлорид или бензилбромид. Более предпочтительно бензилирующим агентом является бензилхлорид. Реакция защиты фенольной гидроксильной группы пинокембрина может быть осуществлена при любой подходящей температуре. Предпочтительно температурой реакции является температура от 0°С до 150°С, и более предпочтительно от 60°С до 80°С. Реакцию защиты, необязательно, проводят в присутствии основания. Основание может быть выбрано из карбоната натрия, бикарбоната натрия, карбоната калия, йодида калия (см. также защиту фенольной гидроксильной группы в примере 1), карбоната аммония и т.п. Количество основания может быть легко определено специалистом согласно обычным техническим методикам.
Термин "хиральный первичный амин", использованный в настоящем изобретении, относится к первичному лево- или правовращающему амину с оптической активностью, определяемой одним или несколькими хиральными центрами в его молекуле. Его представительной структурной формулой является следующая:
где
1
3
2
3
2
2
3
3
2
2
R может быть выбран из -Н, -СН, -СНСН, -СНСНСН, -СН(СН) и -СНОН;
2
2
3
2
5
3
2
3
2
2
3
2
3
3
3
2
2
3
3
2
5
3
2
5
2
3
2
5
3
2
3
2
R может быть выбран из фенила, бензила, а также фенила или бензила с другими заместителями на их ароматическом кольце, -CHOH, -CH(OH)CH, -CH(OH)CH и PhCH(OH)-, где заместители могут быть выбраны из -СН, -СНСН, -СНСНСН, -(СН)СН, СН(СН), -NO, -CF, -F, -Cl, -I, -OH, -OCH, -OCH, -COOCH, -COOCH, -CONH, -CONHCH, -CONHCH, -CON(CH) и -CONHCH(CH);
3
1
2
3
1
2
R имеет такое же определение, как определения R и R, при условии, что R не имеет такую же структуру, какую одновременно имеет R или R.
Предпочтительный хиральный первичный амин выбирают из группы, состоящей из 1-(фенил)этиламина, 1-(фенил)пропиламина, 2-(фенил)пропиламина, 2-амино-1-(фенил)-1,3-пропандиола, 2-амино-1-(4-хлорфенил)-1,3-пропандиола и 2-амино-1-(4-нитрофенил)-1,3-пропандиола.
Из вышеуказанных хиральных первичных аминов предпочтительным является D- или L-α-фенилэтиламин.
Карбонильная группа пинокембрина может быть дериватизирована с использованием тех же хиральных первичных аминов, чтобы образовать оптические изомерные производные пинокембрина с по меньшей мере двумя хиральными центрами. Хиральные первичные амины доступны в продаже или могут быть получены синтезом с использованием различных известных в практике методов.
"Хиральный сульфинамид", используемый в настоящем изобретении, может быть в любой из хиральных форм, характеризуемых одним или несколькими хиральными центрами в его молекуле. Его структура является следующей:
4
2
3
3
2
5
3
2
5
2
3
2
5
3
2
3
2
где R может быть алкилом, имеющим 1-6 атомов углерода, арилом или аралкилом, имеющим 6-9 атомов углерода, замещенным алкилом, имеющим 1-6 атомов углерода, замещенным арилом или аралкилом, имеющим 6-9 атомов углерода, где заместитель может быть выбран из -NO, -CF, -F, -Cl, -I, -OH, -OCH, -OCH, -COOCH, -COOCH, -CONH, -CONHCH, -CONHCH, -CON(CH) и -CONHCH(CH).
Предпочтительно хиральный сульфинамид* выбирают из следующих сульфинамидов: фенилсульфинамида, п-толилсульфинамида или трет-бутилсульфин-амида в R- или S-форме.
Карбонильная группа пинокембрина может быть дериватизирована с использованием вышеуказанных хиральных сульфинамидов, чтобы образовать оптические изомерные производные пинокембрина, включающие по меньшей мере два хиральных центра.
Хиральные первичные амины или хиральные сульфинамиды, используемые в настоящем изобретении, предпочтительно являются оптически чистыми.
В способе разделения по настоящему изобретению хиральный первичный амин или хиральный сульфинамид могут быть использованы в любом подходящем отношении к разделяемой смеси пинокембрина, в частности к рацемату пинокембрина. Предпочтительно мольное отношение хирального первичного амина или хирального сульфинамида к разделяемой смеси пинокембрина составляет от 10:1 до 1:1, более предпочтительно 1:1.
Реакция дериватизации смеси оптических изомеров пинокембрина хиральным первичным амином или хиральным сульфинамидом согласно настоящему изобретению может быть осуществлена в любом подходящем органическом растворителе. Органический растворитель может быть выбран, но не лимитирован этим, из группы, состоящей из метанола, этанола, изопропилового спирта, этилацетата, ацетона, дихлорметана, хлороформа, петролейного эфира, этилового эфира, бензола, толуола, ДМФ, ТГФ и любой их комбинации.
4
В настоящем изобретении реакция дериватизации смеси оптических изомеров пинокембрина хиральным первичным амином или хиральным сульфинамидом может иначе быть осуществлена под каталитическим действием кислоты, предпочтительно кислоты Льюиса. Предпочтительно кислотой Льюиса является TiCl или Ti(OEt)4, или их комбинация. В реакции дериватизации кислота Льюиса может быть использована в любом подходящем отношении к смеси оптических изомеров пинокембрина. Предпочтительно их мольное соотношение составляет от 5:1 до 0,1:1, предпочтительно 0,5:1. Специалисты знакомы с типами растворителей, используемых в реакции дериватизации.
4
В одном предпочтительном осуществлении настоящего изобретения, когда осуществляют реакцию стадии (1), рацемический пинокембрин, защищенный бензильной группой, хиральный первичный амин или хиральный сульфинамид и триэтиламин, а также TiCl, добавляют в таком порядке. Реакция может быть осуществлена при 0°С и затем при комнатной температуре при перемешивании.
После окончания реакции дериватизации реактант, необязательно, фильтруют с целитом, и осадок на фильтре достаточно промывают.
После того, как реакция дериватизации закончена, продукт реакции дериватизации может быть выделен и очищен различными подходящими методами. Указанными методами могут быть хроматография, кристаллизация или экстракция и т.д. В одном предпочтительном осуществлении продукт реакции дериватизации пинокембрина разделяют хроматографией, в особенности колоночной хроматографией. Хроматография может разделить диастереомерные производные пинокембрина, используя их различную полярность, чтобы получить менее полярный одиночный изомер и более полярный одиночный изомер.
Дополнительно, производные оптических изомеров пинокембрина, полученные на стадии (2), дериватизируют с использованием подходящего способа.
3
2
4
3
4
В одном осуществлении дериватизация может быть достигнута реакцией гидролиза. Реакция гидролиза может быть осуществлена в органическом растворителе. Органический растворитель может быть выбран, но не лимитирован этим, из группы, состоящей из метанола, этанола, изопропилового спирта, этилацетата, ацетона, дихлорметана, хлороформа, петролейного эфира, этилового эфира, бензола, толуола, ДМФ, ТГФ и любой их комбинации. Реакция гидролиза может также быть осуществлена в присутствии кислоты. Кислота может быть выбрана из неорганических кислот, таких как HCl, HNO, HSO, HPO, HOAc или любой их комбинации, или из органических кислот, таких как муравьиная кислота, уксусная кислота, пропаноевая кислота, бензолсульфокислота, бензойная кислота, щавелевая кислота, хлоруксусная кислота, трихлоруксусная кислота, трифторуксусная кислота или любая их комбинация. Эти кислоты могут иметь любую подходящую концентрацию, например, концентрацию от 1% до 20%, от 5% до 15% или от 7% до 13%. Предпочтительно кислотой является водный раствор HCl с концентрацией 10% в системе гидролиза.
Если разделяемая смесь оптических изомеров пинокембрина защищена до разделения, защита вышеуказанных защищенных оптических изомеров пинокембрина может быть, необязательно, снята после того, как дериватизация закончена. Как описано выше, специалисты хорошо знают метод снятия защиты защищенных фенольных гидроксильных групп, которое может быть осуществлено, например, с включением реакции восстановления. В одном осуществлении реакцию восстановления проводят гидрированием, чтобы достичь снятия защиты фенольной гидроксильной группы. Реакция гидрирования может быть проведена с использованием Pd/C в качестве катализатора. Предпочтительно мольное отношение Pd/C к защищенному пинокембрину находится в интервале от 0,1:1 до 5:1, более предпочтительно составляет 0,8:1.
После того, как смесь оптических изомеров пинокембрина подверглась разделению, вышеуказанной дедериватизации и, необязательно, снятию защиты, продукт может быть, необязательно, очищен, если требуется. Метод очистки подобен методам, использованным для разделения и очистки продукта реакции дериватизации стадии (1), включающим, например, колоночную хроматографию или перекристаллизацию и т.п.
Согласно одному предпочтительному осуществлению настоящего изобретения схема его реакции показана, как следует ниже:
Растворители для реакций, элюенты для колоночной хроматографии и растворители для отверждения и перекристаллизации, используемые в настоящем изобретении, могут быть выбраны, но не лимитированы этим, из группы, состоящей из метанола, этанола, изопропилового спирта, этилацетата, ацетона, дихлорметана, хлороформа, петролейного эфира, этилового эфира, бензола, толуола, ДМФ, ТГФ, их водных растворов с различными концентрациями и любых их комбинаций. Из их числа растворителем для реакции защиты фенольной гидроксильной группы предпочтительно является ацетон; растворителем для перекристаллизации предпочтительно является петролейный эфир, этилацетат или их сочетание; растворителем для реакции дериватизации стадии (1) предпочтительно является толуол; элюентом для разделения продукта реакции дериватизации стадии (1) предпочтительно является петролейный эфир, этилацетат или их сочетание; растворителем для реакции гидролиза стадии (2) предпочтительно является этанол, этилацетат или их сочетание, и для перекристаллизации продукта реакции предпочтительно является этанол, этилацетат или их сочетание; растворителем для реакции восстановления стадии (2) предпочтительно является ДМФ; и растворителем для перекристаллизации продукта восстановления стадии (2) предпочтительно является этанол или его водный раствор.
Способ, предложенный настоящим изобретением для разделения смеси оптических изомеров пинокембрина, в частности рацемата пинокембрина, является экономичным и простым, продукт имеет высокую чистоту и более высокий выход, так что способ может быть использован для получения энантиомеров пинокембрина с одиночной конфигурацией в большом масштабе и может форсировать исследования и расширение производства оптических изомеров пинокембрина.
Дополнительно настоящее изобретение относится также к (R)-(+)-пинокембрину, полученному способом разделения согласно настоящему изобретению.
Следующие примеры являются полезными для понимания настоящего изобретения, но не предназначены для того, чтобы ограничить объем изобретения. По всему описанию любой и все из публично доступных документов введены ссылкой в данную патентную заявку. Технические специалисты в данной области должны понимать, что любые вариации, модификации и эквивалентные замены технических решений настоящего изобретения, которые не отступают от духа и объема настоящего изобретения, будут попадать в сферу изобретения.
Величину ИЭ (избытка энантиомера) в одиночной конфигурации измеряли в примерах жидкостной хроматографией высокого разрешения, конкретные параметры которой были следующими:
жидкостной хроматограф высокого разрешения типа Shimadzu LC-10Avp; система данных по хроматографии CLASS-VP; колонка Chiralcel AD-RH 5 мкм, 150 мм×6 мм внутренний диаметр; подвижная фаза: метанол; расход: 0,5 мл/мин; температура колонки: 20°С; длина волны детектирования: 290 нм.
ПРИМЕРЫ
Пример 1
Защита фенольной гидроксильной группы пинокембрина
2
3
К 100 мл ацетона, добавляли 8,53 г (33 ммоль) порошка рацемического пинокембрина (полученного согласно способу Duan Yabo et al., Chinese Journal of Medicinal Chemistry, 16(6): 342-346, 2006), перемешивали и растворяли, затем туда добавляли 5 г (36 ммоль) порошка КСО и 0,31 г (1,88 ммоль) бензилхлорида, нагревали на масляной бане до кипения с обратным холодильником и контролировали с помощью тонкослойной хроматографии (ТСХ) до завершения (около 4 часов). Затем нагревание останавливали, охлаждали до комнатной температуры, удаляли неорганические соли фильтрацией под пониженным давлением, осадок на фильтре промывали полностью ацетоном, затем фильтрат собирали, концентрировали и очищали обычной колоночной хроматографией с силикагелем, получая бледно-желтый маслянистый продукт, который отверждали с петролейным эфиром, получая твердый защищенный бензилом рацемический пинокембрин (10,26 г, выход 89,09%).
Пример 2
Реакция дериватизации и разделение
4
2
К 100 мл толуола добавляли 19,7 г (57 ммоль) защищенного бензилом рацемического пинокембрина, перемешивали и затем охлаждали в ледяной бане до 0°С. 15 мл (109 ммоль) триэтиламина и 7,3 мл (57 ммоль) L-α-метилбензиламина растворяли в 20 мл толуола, и полученный раствор смеси добавляли к вышеуказанной реакционной жидкости и перемешивали в течение 5 минут. 3,25 мл (29 ммоль) TiCl растворяли в 10 мл толуола и полученный раствор смеси добавляли по каплям в реакционную жидкость. После 10 минут перемешивания ледяную баню удаляли и перемешивание продолжали при комнатной температуре. Реагенты и оборудование для реакции подвергали обработке высушиванием, т.е. все приборы и реагенты сушили, и использовали защиту N во время реакции. Реакцию контролировали методом ТСХ до завершения (около 48 часов). После прекращения перемешивания реакционную смесь фильтровали через воронку, заполненную достаточным количеством целита, осадок с фильтра полностью промывали этилацетатом, фильтрат собирали, концентрировали и очищали обычной колоночной хроматографией с фильтра полностью промывали этилацетатом, фильтрат собирали, концентрировали и очищали обычной колоночной хроматографией с силикагелем, получая 6,7 г менее полярного желтого маслянистого продукта и 7,5 г более полярного желтого маслянистого продукта (суммарный выход около 55,5%).
Пример 3
Дедериватизация продукта разделения
D
20
7,5 г более полярного желтого продукта, полученного в примере 2, растворяли в 70 мл смешанного растворителя из этилацетата и этанола в отношении 5:2 (по объему), перемешивали и нагревали до кипения с обратным холодильником на масляной бане и добавляли 20 мл 10% водного HCl в четыре порции (каждая по 5 мл) с временным интервалом в 0,5 ч для каждой порции. Реакцию контролировали методом ТСХ до завершения (около 2,5 ч). Затем, прекратив нагрев, охлажденную до комнатной температуры реакционную смесь экстрагировали этилацетатом и водой. Органическую фазу собирали, концентрировали и перекристаллизовывали из 95% этанола, получая белое твердое вещество защищенного бензилом пинокембрина в S-конфигурации (4,4 г) с удельным вращением [α]=-30,78° (c=0,510, ацетон).
Пример 4
Дедериватизация продукта разделения
D
20
6,7 г менее полярного желтого продукта, полученного в примере 2, растворяли в 70 мл смешанного растворителя из этилацетата и этанола в отношении 5:2 (по объему), перемешивали и нагревали до кипения с обратным холодильником на масляной бане и добавляли 20 мл 10% водного HCl в четыре порции (каждая по 5 мл) с временным интервалом в 0,5 ч для каждой порции. Реакцию контролировали методом ТСХ до завершения (около 2,5 ч), Затем, прекратив нагрев, реакционную смесь охлаждали до комнатной температуры и экстрагировали этилацетатом и водой. Органическую фазу собирали, концентрировали и перекристаллизовывали из 95% этанола, получая белое твердое вещество защищенного бензилом пинокембрина в R-конфигурации (4,8 г) с удельным вращением [α]=+30,88° (c=0,510, ацетон).
Пример 5
Снятие защиты с продукта дедериватизации
D
20
o
4,4 г защищенного бензилом пинокембрина в S-конфигурации, полученного в примере 3, растворяли в 100 мл ДМФ, добавляли 20 мл 10% водной HCl и 3,5 г 10% Pd-C с содержанием воды 62,9% и затем проводили гидрирование под нормальным давлением. Реакцию контролировали методом ТСХ до завершения (около 5 ч). Затем перемешивание прекращали, реакционную смесь фильтровали и экстрагировали этилацетатом и водой. Органическую фазу собирали, выпаривали для удаления растворителя и перекристаллизовывали из 95% этанола, получая белое твердое вещество (S)-пинокембрина (3,0 г, выход 92%) с удельным вращением [α]=-45,63 (c=0,515, метанол) и % ИЭ >99,3%.
Пример 6
Снятие защиты с продукта дедериватизации
D
20
4,8 г защищенного бензилом пинокембрина в R-конфигурации, полученного в примере 4, растворяли в 100 мл ДМФ, добавляли 20 мл 10% водной HCl и 3,5 г 10% Pd-C с содержанием воды 62,9% и перемешивание прекращали, реакционную смесь фильтровали и экстрагировали этилацетатом и водой. Органическую фазу собирали, выпаривали для удаления растворителя и перекристаллизовывали из 95% этанола, получая белое твердое вещество (R)-пинокембрина (3,1 г, выход 90%) с удельным вращением [α]=+45,83° (с=0,515, метанол) и % ИЭ>99,3%.
D
D
20
20
Способом по настоящему изобретению были получены (S)-(-)-пинокембрин с удельным вращением [α]≤-45,63° (с=0,515, метанол) и (R)-(+)-пинокембрин с удельным вращением [α]≥+45,83° (с=0,515, метанол). Анализ хиральной ЖХВР показал, что оба оптических изомера имели оптическую чистоту 99,3% или более.