Synthesis of the active ingredient rosavin of Rhodiola rosea

LIU Hang; LI Anpeng; ZHAO Qinjie; XU Wei

doi:10.12206/j.issn.1006-0111.202101006

Objective To establish the chemical synthesis of the active ingredient rosavin of Rhodiola rosea. Methods β-D-pentaacetylglucose, 1-hydroxy-2,3,4-triacetylarabinose and cinnamyl alcohol were used as starting materials. The target compound was prepared by 1-position selective of β-D-pentaacetylglucose deacetylation, glycosylation reaction, glucose 6-OH selective protection and deprotection and other 8-step reactions. Results The target product, rosavage, was successfully obtained with high yield. The structure was confirmed by ESI-MS, ¹H-NMR and ¹³C-NMR. The protection of 6-OH with high selectivity and high yield of tert-butyldiphenyl chlorosilane played a vital role in the synthesis process,. Conclusion The synthetic route has the advantages of simple operation, high yield, and good safety.

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络塞维（rosavin）是从中国药用植物红景天的根和茎中提取的独特化学成分^[1]，主要用于抗疲劳、抗缺氧、缓解压力、降血糖、提高工作能力效率和治疗神经系统的功能性疾病^[2-3]。传统的络塞维获取方法主要是从红景天植物中分离提纯得到，但由于络塞维在红景天中的含量极低，且分离难度大，由于原材料的差异，含量也各有不同。鉴于天然络塞维的获取难度极大，而且价格昂贵，因此，开发一种廉价、简单、高收率的络塞维合成方法具有重大意义。本实验以廉价的葡萄糖、阿拉伯吡喃糖、肉桂醇为起始原料，经合成络思为其中一个中间体^[4]，然后，对络思葡萄糖6位羟基以叔丁基二苯基硅基进行高选择性保护，再乙酰化保护2,3,4位羟基，选择性脱去6位叔丁基二苯基硅基作为糖基化受体，三氟甲磺酸三甲基硅酯为糖苷化催化剂，1-O-三氯亚胺酯三乙酰阿拉伯糖为供体，实现了络塞维的全合成，合成路线如图1所示。

1. 试剂和仪器

β-D-五乙酰葡萄糖、四乙酰阿拉伯糖、肉桂醇、三氟甲磺酸三甲基硅脂、水合肼、甲醇钠等试剂均为分析纯，购买于上海阿达玛斯试剂有限公司。旋转蒸发仪、磁力搅拌器（德国艾卡仪器设备有限公司）；低温冷阱（上海豫康科技有限公司）；天平（梅特勒-托利多仪器有限公司）；AC-P600型核磁共振仪（Bruker-Spectrospin）；LC/MSD-iQ型质谱仪（安捷伦）。

2. 方法

2.1. 化合物(2R,3R,4S,5R,6R)-2-(acetoxymethyl)-6-hydroxytetrahydro-2H-pyran-3,4,5-triyl triacetate（1）的合成

将β-D-五乙酰葡萄糖780 g（2 mol）加入到800 ml的二甲基甲酰胺（DMF）中，加入乙酸133 g（2.2 mol），冷却至0 ℃，滴加水合肼110 g（2.2 mol），滴加完毕后，升至室温反应，用薄层色谱法（TLC）检测反应进行程度，反应完毕后，加入1 mol/L盐酸300 ml淬灭反应，乙酸乙酯（EA）萃取，饱和碳酸钠洗涤，干燥后蒸干，得无色油状物，快速硅胶柱层析得化合物（1）640 g，收率92%。¹H-NMR (600 MHz, DMSO-d6, δ) 7.28 (d, J = 4.3 Hz, 1H), 5.47~5.33(m, 1H), 5.24 (t, J = 3.3 Hz, 1H), 4.94 (t, J = 9.6 Hz, 1H), 4.73 (dd, J = 10.3、3.4 Hz, 1H), 4.15 (dd, J = 8.5, 2.4 Hz, 2H), 4.04 (dd, J = 15.5, 8.5 Hz, 1H), 2.03 (s, 3H), 2.01 (d, J = 1.4 Hz, 3H), 1.98 (s, 3H)。¹³C -NMR (151 MHz, DMSO-d6, δ) 170.54, 170.17, 170.09 ~ 170.00 (4 C), 169.78, 89.50, 71.29, 69.85, 68.98, 66.76, 62.61, 20.88. ESI-MS C₁₄H₂₀O₁₀ Na [M+Na]⁺ m/z=371.0951。

2.2. 化合物(2R,3R,4S,5R,6S)-2-(acetoxymethyl)-6-(2,2,2-trichloro-1-iminoethoxy)tetrahydro-2H-pyran-3,4,5-triyl triacetate（2）的合成

将四乙酰葡萄糖216 g（620 mmol）溶于350 ml无水二氯甲烷中，加入三氯乙腈160 g（1117 mmol），搅拌均匀，冷却至0 ℃，滴加1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯（1,8-diazabicyclo [5.4.0] undec-7-ene, DBU）9.4 g（62 mmol），升至室温，反应3 h，TLC检测反应完毕，蒸干，石油醚：乙酸乙酯(2:1)快速硅胶柱层析，得无色油状化合物（2）265 g，收率87%。¹H-NMR (CDCl_3, δ): 6.60 (1H, d, J = 3.2 Hz, H-1), 5.54 (1H, t, J = 9.3 Hz, H-4), 5.30~5.10 (2H, 宽峰, H-2, H-3), 4.30~4.00 (3H, m, H-5, H₂-6), 2.14~ 1.95 (12H, COCH₃)。¹³C-NMR (300 MHz, DMSO-d6, δ) 170.5, 169.8, 169.7, 169.6, 159.7, 90.5, 71.2 (2 C), 67.8, 68.8, 65.4, 62.0, 21.0, 20.7, 20.65, 20.6。ESI-MS C₁₆H₂₀Cl₃NO₁₀Na [M+Na]⁺ m/z=514.0065。

2.3. 化合物(2R,3R,4S,5S,6R)-2-(cinnamyloxy)-6-(hydroxymethyl)tetrahydro-2H-pyran-3,4,5-triol（4）的合成

将化合物（2）170 g（346 mmol）溶于1 L无水二氯甲烷中，加入肉桂醇70 g（520 mmol），搅拌下加入4 Å分子筛100 g，室温下搅拌30 min，然后冷却至0 ℃，滴加三氟甲磺酸三甲基硅8 g（34.6 mmol），室温搅拌反应过夜，TLC检测反应完毕后，过滤，滤液加饱和碳酸氢钠水溶液洗涤，饱和氯化钠洗涤，无水硫酸钠干燥，蒸干，快速硅胶柱层析得化合物(2R,3R,4S,5R,6R)-2-(acetoxymethyl)-6-(cinna-myloxy) tetrahydro-2H-pyran-3,4,5-triyl triacetate（3）131 g (282 mmol)，收率82%，mp.81～83 ℃。¹H NMR (600 MHz, DMSO-d6, δ) 7.47 ~ 7.43 (m, 2H), 7.36 (dd, J = 8.4、7.0 Hz, 2H), 7.29 ~ 7.26 (m, 1H), 6.60 (dd, J = 16.0、1.7 Hz, 1H), 6.43 ~ 6.23 (m, 1H), 5.31 (t, J = 9.6 Hz, 1H), 4.98 ~ 4.89 (m, 2H), 4.84 (dd, J = 9.7、8.0 Hz, 1H), 4.40 (ddd, J = 13.3、5.5、1.6 Hz, 1H), 4.30 ~ 4.18 (m, 2H), 4.10 ~ 3.98 (m, 2H), 2.03 (d, J = 3.6 Hz, 6H), 2.00 (s, 3H), 1.95 (s, 3H)。¹³C NMR (151 MHz, DMSO-d6, δ) 170.51, 170.01, 169.74, 169.53, 136.71, 132.28, 129.11 (2 C), 128.24, 126.84 (2 C), 125.89, 99.18, 72.59, 71.51, 71.08, 69.57, 68.72, 62.23, 20.94, 20.88, 20.83, 20.73。ESI-MS C₂₃H₃₂NO₁₀ [M+NH₄]⁺ m/z=482.2030。将化合物（3）131 g (282 mmol)溶于1 L无水甲醇中，加入甲醇钠5 g，回流1 h，TLC检测反应完毕后，加入醋酸淬灭，然后蒸干甲醇，二氯甲烷∶甲醇-6∶1硅胶柱层析纯化，得化合物（4）78.4 g，收率95.2%。¹H-NMR (300 MHz, DMSO-d6, δ) 7.43 (d, J = 7.2 Hz, 2H), 7.32 (t, J = 7.4 Hz, 2H), 7.23 (t, J = 7.2 Hz, 1H), 6.66 (d, J = 16.0 Hz, 1H), 6.35 (dt, J = 16.0, 5.7 Hz, 1H), 4.49 ~4.34 (m, 1H), 4.28 ~ 4.13 (m, 2H), 3.68 (d, J = 10.6 Hz, 1H), 3.45 (dd, J = 11.7, 5.3 Hz, 1H), 3.17 ~ 2.93 (m, 4H)。¹³C NMR (75 MHz, DMSO-d₆) δ 136.97, 131.70, 129.09 (2 C), 128.05, 126.82, 126.77 (2 C), 102.61, 77.39, 77.22, 73.98, 70.57, 69.00, 61.58。ESI-MS C₁₆H₂₁O₈[M+COOH]^- m/z=341.1253。

2.4. 化合物(2R,3S,4S,5R,6R)-2-(tert-butyldiphenylsilyl-oxy-methyl)-6-(cinnamyloxy)tetrahydro-2H-pyran-3,4,5-triol（5）的合成

将化合物（4）57 g（200 mmol）溶于吡啶中，冷却到0 ℃，然后分批加入叔丁基二苯基氯硅烷（TBDPSCl）52 g（200 mmol），加毕后升至室温，搅拌过夜，TLC检测，反应完毕，蒸干，硅胶柱层析得化合物（5）96.1 g，收率93.2%。¹H NMR (600 MHz, DMSO-d6, δ) 7.76 ~ 7.67 (m, 4H), 7.49 ~7.39 (m, 9H), 7.33 (t, J = 7.6 Hz, 2H), 7.25 (t, J = 7.3 Hz, 1H), 6.66 (d, J = 16.0 Hz, 1H), 6.40 (dt, J = 16.0, 5.8 Hz, 1H), 4.53 ~ 4.41 (m, 1H), 4.31 (d, J = 7.8 Hz, 1H), 4.26 (dd, J = 13.7, 5.8 Hz, 1H), 4.02 ~ 3.97 (m, 1H), 3.80 (dd, J = 11.0, 6.0 Hz, 1H), 3.36 ~ 3.27 (m, 2H), 3.24 ~ 3.16 (m, 2H), 3.08 (t, J = 8.2 Hz, 1H), 1.02 (s, 9H)。¹³C NMR (151 MHz, DMSO-d6, δ) 136.88, 135.64 (2 C), 135.59 (2 C), 133.87, 133.76, 131.82, 130.21, 130.18, 129.09 (3 C), 128.23 (3 C), 128.08, 126.75 (3 C), 102.44, 77.22, 77.11, 73.93, 70.26, 68.75, 64.24, 27.06 (3 C), 19.40。ESI-MS C₃₁H₄₂NO₆Si [M+NH₄] ⁺m/z=552.2781。

2.5. 化合物(2R,3R,4S,5R,6R)-2-(tert-butyldiphenylsilyl-oxy-methyl)-6-(cinnamyloxy)tetrahydro-2H-pyran-3,4,5-triyl triacetate（6）的合成

将化合物（5）96.1 g（180 mmol）加入300 ml醋酐，3 g二甲基氨基吡啶(DMAP)，室温反应6~8 h。TLC检测反应完毕后，蒸干溶剂，加入乙酸乙酯溶解，加入1 mol/L盐酸洗涤，饱和碳酸氢钠洗涤，然后氯化钠洗涤，快速硅胶柱层析，得化合物（6）105 g，收率89%。¹H NMR (600 MHz, DMSO-d6, δ) 7.70 (d, J = 6.7 Hz, 2H), 7.64 (d, J = 6.6 Hz, 2H), 7.51 ~ 7.40 (m, 9H), 7.33 (t, J = 7.6 Hz, 2H), 7.26 (t, J = 7.3 Hz, 1H), 6.59 (d, J = 16.0 Hz, 1H), 6.35 (dt, J = 16.0、5.8 Hz, 1H), 5.30 (t, J = 9.6 Hz, 1H), 5.16 (t, J = 9.7 Hz, 1H), 4.90 (d, J = 8.0 Hz, 1H), 4.88 ~ 4.79 (m, 1H), 4.44 (dd, J = 13.4、5.3 Hz, 1H), 4.27 (dd, J = 13.4, 6.2 Hz, 1H), 3.88 (dd, J = 12.5、2.8 Hz, 1H), 3.75 (s, 1H), 2.04 (s, 3H), 1.96 (d, J = 1.7 Hz, 6H), 1.00 (s, 9H)。¹³C NMR (600 MHz, DMSO-d6, δ) 170.09, 169.58, 169.44, 136.68, 135.69 (2 C), 135.59 (2 C), 133.32, 133.06, 132.15, 130.34, 129.09 (2 C), 128.31 (6 C), 126.83 (2 C), 125.97, 99.08, 73.58, 73.05, 71.61, 69.18, 68.41, 62.46, 26.92 (3 C), 20.95, 20.86 (2 C), 19.32。ESI-MS C₃₇H₄₈NO₉Si [M+NH₄] ⁺m/z=678.3135。

2.6. 化合物(2R,3R,4S,5R,6R)-2-(cinnamyloxy)-6-(hydroxymethyl)tetrahydro-2H-pyran-3,4,5-triyl triacetate（7）的合成

将化合物（6）66 g（100 mmol）溶于300 ml四氢呋喃中，搅拌溶解后，0 ℃下加入吡啶40 ml、48%氢氟酸（30 ml），然后室温搅拌，TLC跟踪监测，反应完毕后，加入1 L乙酸乙酯，饱和碳酸氢钠洗涤，1 mol/L盐酸洗涤，无水硫酸钠干燥，硅胶柱层析纯化，得化合物（7）35.8 g，收率84%。¹H NMR (600 MHz, DMSO-d6, δ) 7.45 (d, J = 7.5 Hz, 2H), 7.35 (t, J = 7.6 Hz, 2H), 7.27 (t, J = 7.3 Hz, 1H), 6.61 (d, J = 16.0 Hz, 1H), 6.34 (dt, J = 16.0, 5.7 Hz, 1H), 5.42 ~ 5.14 (m, 1H), 4.94 (t, J = 9.7 Hz, 1H), 4.88 ~ 4.80 (m, 2H), 4.45 (dd, J = 13.5, 4.9 Hz, 1H), 4.27 (dd, J = 13.5, 6.0 Hz, 1H), 3.73 (dd, J = 9.7、5.2、2.1 Hz, 1H), 3.56 (dd, J = 12.0、1.9 Hz, 1H), 3.46 (dd, J = 12.1、5.3 Hz, 1H), 2.02 (s, 3H), 1.99 (s, 3H), 1.95 (s, 3H). ¹³C NMR (151 MHz, DMSO-d6, δ) 170.08, 169.70, 169.55, 136.74, 132.12, 129.10 (2 C), 128.20, 126.83 (2 C), 125.97, 99.22, 74.22, 73.13, 71.69, 69.39, 69.10, 60.52, 20.94 (2 C), 20.81。ESI-MS C₂₁H₃₀NO₉ [M+NH₄]⁺ m/z=440.1922。

2.7. 化合物(2S,3R,4S,5S)-2-(2,2,2-trichloro-1-iminoethoxy)tetrahydro-2H-pyran-3,4,5-triyl triacetate（8）的合成

将1-羟基-2,3,4-三乙酰阿拉伯吡喃糖276 g（1000 mmol）溶于800 ml无水二氯甲烷中，加入三氯乙腈216 g（1500 mmol），搅拌均匀，冷却至0 ℃，滴加二氮杂二环（DBU）18 g（120 mmol），升至室温，反应3 h，TLC检测反应完毕，蒸干，石油醚：乙酸乙酯(2:1)快速硅胶柱层析，得无色油状物化合物（8）322 g，收率76%。¹H NMR (600 MHz, DMSO-d₆, δ) 9.88 (s, 1H), 6.45 (d, J = 3.7 Hz, 1H), 5.42 ~ 5.38 (m, 1H), 5.30 (dd, J = 10.7、3.4 Hz, 1H), 5.20 (dd, J = 10.8、3.5 Hz, 1H), 4.10 (d, J = 13.6 Hz, 1H), 3.89 (dd, J = 13.4、2.0 Hz, 1H), 2.14 (s, 3H), 2.01 (s, 3H), 1.99 (s, 3H). ¹³C NMR (151 MHz, DMSO, δ) 170.27, 170.24, 170.05, 158.69, 93.46 (2 C), 68.34, 67.26, 66.99, 63.06, 21.07, 20.89, 20.71。ESI-MS C₁₃H₂₀Cl₃N₂O₈ [M+NH₄]⁺ m/z=443.9826。

2.8. 化合物rosavin（9）的合成

将化合物（7）42 g（100 mmol）、化合物（8）63 g（150 mmol）溶于500 ml无水二氯甲烷中，加入4Å分子筛100 g，氮气保护，室温下搅拌30 min，然后冷却到0 ℃，滴加三甲基硅三氟甲磺酸酯（TMSOTf）2.2 g（10 mmol），然后升至室温反应，TLC跟踪监测。反应完毕后，加入少量三乙胺淬灭反应，1 mol/L盐酸洗涤，饱和碳酸氢钠洗涤，无水硫酸钠干燥，蒸干，得乙酰络塞维，无须纯化，直接进行下一步反应。将乙酰络塞维粗品62 g（90 mmol）溶于无水甲醇中，溶解，再加甲醇钠5 g，回流3 h，反应完毕后，加入醋酸淬灭，然后蒸干甲醇，C-18液相分离，得白色固体络塞维32 g，两步收率75.7%，mp.171～173 ℃。¹H NMR (600 MHz, DMSO-d6, δ) 7.43 (d, J = 7.8 Hz, 2H), 7.32 (t, J = 7.6 Hz, 2H), 7.27 ~ 7.19 (m, 1H), 6.66 (dd, J = 16.0、3.8 Hz, 1H), 6.44 ~ 6.26 (m, 1H), 5.08 (t, J = 4.4 Hz, 1H), 5.00 ~ 4.92 (m, 2H), 4.82 (dd, J = 13.2、3.1 Hz, 1H), 4.53 (d, J = 5.7 Hz, 1H), 4.47 (d, J = 4.5 Hz, 1H), 4.40 (ddd, J = 13.2、5.3、1.7 Hz, 1H), 4.21 (dd, J = 11.1、4.9 Hz, 3H), 3.93 (dd, J = 11.3、1.7 Hz, 1H), 3.84 ~ 3.69 (m, 1H), 3.69 ~ 3.59 (m, 2H), 3.57 ~ 3.27 (m, 8H), 3.14 (td, J = 8.9、4.8 Hz, 1H), 3.08 ~ 2.96 (m, 2H). ¹³C NMR (151 MHz, DMSO-d_6, δ) 136.98, 131.98, 129.08 (2 C), 128.05, 126.80 (2 C), 126.70, 103.98, 102.37, 77.09, 76.15, 73.89, 73.01, 71.02, 70.66, 68.93, 68.61, 67.79, 65.31。ESI-MS C₂₀H₂₈O₁₀Na [M+Na]⁺ m/z=451.1580。

3. 结果与讨论

本研究所用的合成方法以β-D-五乙酰基葡萄糖和阿拉伯吡喃糖为起始原料，合成1-O-三氯亚胺酯-2,3,4,6四乙酰葡萄糖、1-O-三氯亚胺酯-2,3,4,三乙酰阿拉伯糖为高活性糖基化供体，合成络思为中间体，经选择性保护和脱保护后，以三氟甲磺酸三甲基硅脂为糖苷化反应催化剂合成络塞维，此方法较三氟化硼乙醚糖基化收率更高^[5],比碳酸银、三氟甲磺酸银^[6]催化溴代四乙酰葡萄糖的方法更为简单，无需避光操作，而且原料便宜，成本更低，合成过程中无高危险性反应。三氯亚胺酯为活化基团的供体，较端位乙酰基糖为活化基团供体的糖基化反应收率更高。在葡萄糖6位-OH的选择性保护上，叔丁基二苯基硅基^{[7, 8]}以足够的空间位阻，具有高效的选择性，稳定性较好，较-Li^[4]用三苯甲基保护更有优势，而且后期选择性脱除简单，极大简化了合成过程，提高了合成中间体的反应收率。本方法合成络塞维工艺简单，合成路径短，生产成本低，原料便宜，安全性高，污染少，收率高，适合于络塞维的规模性放大生产。

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Synthesis of the active ingredient rosavin of Rhodiola rosea

doi: 10.12206/j.issn.1006-0111.202101006

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通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com

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