1.本发明属于有机化合物制备技术领域，涉及构筑胆固醇侧链、制备胆固醇的方法。
背景技术：2.胆固醇(cholesterol)，化学名：胆甾-5-烯-3β-醇，又称胆甾醇，是一种环戊烷多氢菲的衍生物。胆固醇作为一种脂质型分子，不仅是细胞膜的重要组成成分，还能通过侧链氧化、还原或降解等方式转化为多种具有生理活性的物质，例如皮质类激素、维生素d3、胆汁酸等。胆固醇的传统来源主要通过动物器官提取，近年来鉴于动物源胆固醇的安全性问题，植物源胆固醇的需求逐年提升，因此利用植物源提取物作为起始原料合成胆固醇的方法研究具有重要意义。
3.早期的胆固醇合成方法主要以薯蓣皂苷元为原料，通过六步反应合成(专利cn1772760a)。
[0004][0005]
近年来，随着植物源原料的多样化，一些新的合成路线相继见诸报道，但这些新路线中构筑胆固醇侧链的方法多局限于应用wittig反应和有机金属试剂的偶联反应。
[0006]
其中wittig反应应用较多。比如专利cn105218609a和cn104961788a报道了以孕甾-5-烯-3β-羟基-20-酮为原料的合成路线。但催化加氢步骤中为了保证20位甲基的立体选择性，需要使用较为昂贵的加氢催化剂和配体。
[0007][0008]
植物甾醇是一种可以大量产自植物油脂工业副产物的天然有机物，其中豆甾醇及其降解物在甾体合成中有着广泛的应用。cn106632565a和cn105237603a报道了通过豆甾醇为原料的合成路线。通过使用不同的策略对原料3位羟基保护后，使用臭氧化反应切断原有侧链，然后再通过wittig反应完成了胆固醇侧链的构筑。但臭氧化反应使得此类路线的放大生产存在较大的风险。
[0009][0010]
类似的还有专利cn105218610a报道的植物甾醇降解物20-甲酰基孕甾-4-烯-3-酮作为原料的路线。
[0011][0012]
随着生物降解技术的发展，近年来植物源原料21-羟基-20-甲基孕甾-4-烯-3酮(简称：ba，或称双降醇)的成本大幅下降，逐渐成为一种经济实用的合成中间体。cn113248557a报道了采用ba为原料，基于wittig反应的新合成路线。
[0013][0014]
通过有机金属试剂偶联的方法也见诸报道。cn112608361a以ba为起始原料，采用有机铜锂试剂与20-甲基孕甾-5-烯-3,21-二醇21-对甲苯磺酸酯进行反应构筑胆固醇侧链。
[0015][0016]
然而，无论wittig反应或有机金属试剂的偶联反应，在不同程度上存在反应条件苛刻、氢化反应存在安全隐患且催化剂价格昂贵、化学计量的有机金属试剂制备和使用存
在安全隐患、产生大量固废(如三苯基氧磷)等问题，因此研究新型的侧链构筑方法对于胆固醇的工业化生产具有重要意义。
技术实现要素：[0017]
本发明要解决的技术问题是提供一种以21-卤代-20-甲基孕甾-5-烯-3-醇(简称：ba卤代物)为原料，在催化剂的催化作用下和卤代异戊烷进行偶联反应构筑胆固醇侧链、制备得到胆固醇的合成方法。
[0018]
本发明制备方法的反应过程如反应式(i)所示，其中，x1、x2为i、br、cl中的任意一种。合成反应中，以21-卤代-20-甲基孕甾-5-烯-3-醇为原料，在有机溶剂中，在催化剂、配体、还原剂的作用下，与卤代异戊烷进行偶联反应构筑所述胆固醇侧链，得到反应产物即胆固醇：
[0019][0020]
具体地，本发明的方法包括以下步骤：
[0021]
偶联反应：在有机溶剂中，ba卤代物，卤代异戊烷，催化剂，配体，还原剂，在加热条件下进行偶联反应，得到胆固醇；进一步地，还可以通过添加卤化无机盐，有机碱以及活化剂可进一步提高反应收率。
[0022]
其中，所述ba卤代物和卤代异戊烷中的x1，x2基团各自选自氯，溴，碘中的一种；优选地，x1为溴，x2为溴。
[0023]
其中，所述有机溶剂选自n,n-二甲基甲酰胺，n,n-二甲基-乙酰胺，n-甲基吡咯烷酮，二甲亚砜，甲苯中等的一种或几种；优选地，为n,n-二甲基乙酰胺。
[0024]
其中，所述催化剂包括卤化镍(ii)；所述催化剂选自无水碘化镍，水合碘化镍，无水溴化镍，无水氯化镍，六水合氯化镍等中的一种或多种；优选地，为无水碘化镍。
[0025]
其中，所述配体选自联吡啶，4,4-二甲氧基联吡啶，4,4-二叔丁基联吡啶，1,10-菲罗啉等中的一种或多种；优选地，为联吡啶。
[0026]
其中，所述还原剂选自锌粉，锰粉等中的一种或多种；优选地，为锰粉。
[0027]
其中，所述21-卤代-20-甲基孕甾-5-烯-3-醇、卤代异戊烷、催化剂、配体、还原剂的质量比为1：(0.4-1.1)：(0.02-0.15)：(0.01-0.08)：(0.14-0.4)；优选地，为1：0.57：0.08：0.05：0.28。
[0028]
其中，所述偶联反应的温度为10～80℃；优选地，为70℃。
[0029]
其中，所述偶联反应的反应时间为10～24小时；优选地，为18小时。
[0030]
通过以上反应构筑的胆固醇侧链，其结构为具有原料纯度高、价格低廉、副反应少的优点。
[0031]
通过以上反应得到的产物胆固醇，其结构为具有起始原料非动物源、收率较好，投料简单的优点。
[0032]
本发明还提出了通过添加卤化无机盐，有机碱以及活化剂可进一步提高反应性能的构筑胆固醇侧链、得到胆固醇的合成方法。
[0033]
其中，所述卤化无机盐选自碘化钠，碘化钾，溴化钠，溴化钾等中的一种或多种；优选地，为碘化钾。
[0034]
其中，所述有机碱选自吡啶，三甲基吡啶，三乙胺等中的一种或多种；优选地，为吡啶。
[0035]
其中，所述活化剂选自三甲基氯硅烷，三甲硅烷基三氟甲磺酸酯等中的一种或多种；优选地，为三甲基氯硅烷。
[0036]
其中，优选地，所述ba卤代物和所述有机溶剂的质量/体积比例为：1：(5-10)，比如1：7。
[0037]
其中，所述偶联反应中，所述ba卤代物、卤代异戊烷、催化剂、配体、还原剂、添加盐、碱、活化剂的质量比为1：(0.4-1.1)：(0.02-0.15)：(0.01-0.08)：(0.14-0.4)：(0.04-0.2)：(0.01-0.04)：(0.02-0.15)；优选地，为1：0.57：0.08：0.05：0.28：0.11：0.02：0.06。
[0038]
其中，所述偶联反应的温度为10～80℃；优选地，为70℃。
[0039]
其中，所述偶联反应的反应时间为2～18小时；优选地，为4小时。
[0040]
本发明中，通过添加卤化无机盐，有机碱以及活化剂，所述反应收率为80～91％；优选地，反应收率为90.5％。
[0041]
所构筑的胆固醇侧链，其结构为具有原料纯度高、价格低廉、副反应少等优点。所得到的产物具有起始原料非动物源、收率高，纯度高，操作纯化简便等优点。
[0042]
本发明有益效果包括：ba卤代物原料可以由植物源原料21-羟基-20-甲基孕甾-4-烯-3酮方便制得，廉价易得，制备简单，并且可以有效避免动物源原料可能存在的风险；反应投料安全简便，不需另行制备金属试剂；所用试剂普遍为催化量，产生废物较少，避免了现有wittig反应工艺中产生的大量三苯基氧磷固废，环境友好，有较好的产业化应用前景。
[0043]
本发明开创性地采用镍催化方法完成了胆固醇侧链的构筑，避免了传统合成工艺中受到严格监管的危险化工工艺(氢化反应)和金属有机物合成反应(格氏反应)，并且通过添加碘化无机盐和吡啶类有机碱进一步提高了反应收率，通过添加三甲基氯硅烷大幅加快了反应速率，提升了该方法的产业化潜力；反应中间体制备简单，可由植物源原料21-羟基-20-甲基孕甾-4-烯-3酮制得，廉价易得，可以有效避免动物源原料导致的产品应用受限；投料试剂普遍为催化量，产生废料较少，尤其是避免了现有wittig合成工艺中产生的大量三苯基氧磷固废，环境较为友好，具有良好的产业化应用前景。
具体实施方式
[0044]
结合以下具体实施例，对发明作进一步的详细说明。实施本发明的过程、条件、实
验方法等，除以下专门提及的内容之外，均为本领域的普遍知识和公知常识，本发明没有特别限制内容。以下实施例中展示的均为优化实验条件下获得的结果，具有潜在应用价值。
[0045]
本发明胆固醇的制备过程如下式所示：
[0046][0047]
实施例1胆固醇的制备
[0048]
氮气保护下，向反应瓶中依次加入碘化钾10.5g，联吡啶5g，dma700 ml，无水碘化镍8g，吡啶2g，锰粉27.8g。将反应瓶置于冰浴中，搅拌下加入化合物1(由ba制备获得，参考专利文献cn112608361a)100g，溴代异戊烷57g，然后缓慢滴加tmscl 6.5g，控制内温不超过10℃，滴加完毕后升至室温搅拌10分钟，升温至70℃反应3～6小时。tlc检测反应终点。降至室温，反应混合物使用硅藻土过滤，滤饼使用dma洗涤(100ml
×
3)，滤液在搅拌下倒入2l水中，固体析出，搅拌30分钟，抽滤，水洗(200ml
×
4)，得到胆固醇粗品，粗品进一步使用乙醇结晶，烘干得到胆固醇纯品88.5g，摩尔收率为90.5％。
[0049]
实施例2胆固醇的制备
[0050]
溶剂改为dmso 700ml，还原剂使用锌粉32.3g，其他操作同本发明实施例1，得到胆固醇纯品80.5g，摩尔收率为82.3％。
[0051]
实施例3胆固醇的制备
[0052]
催化剂改为四水合碘化镍10g，其他操作同本发明实施例1，得到胆固醇纯品86.5g，摩尔收率为88.5％。
[0053]
实施例4胆固醇的制备
[0054]
氮气保护下，向反应瓶中依次加入联吡啶500mg，dma70 ml，无水碘化镍800mg，锰粉2.8g。室温搅拌下加入10g化合物1，溴代异戊烷5.7g，升温至60℃反应18小时。tlc检测反应终点。降至室温，反应混合物使用硅藻土过滤，滤饼使用dma洗涤(10ml
×
3)，滤液在搅拌下倒入150ml水中，加入乙酸乙酯萃取(200ml
×
3)，合并有机相，依次使用水、饱和食盐水洗涤，无水硫酸钠干燥，过滤旋干得到粗品。使用柱层析纯化得到胆固醇纯品6.7g，收率为68％。
[0055]
实施例5胆固醇的制备
[0056]
氮气保护下，向反应瓶中依次加入添加物(无机盐类0.25eq，有机碱0.1eq)，联吡啶250mg(0.12eq)，dma40 ml，无水碘化镍400mg(0.1eq)，锰粉1.4g(2eq)。室温搅拌下加入5g化合物1，溴代异戊烷2.9g(1.5eq)，活化剂(0.25eq，如三甲基氯硅烷，先降至10℃以下，再缓慢加入)。升温至70℃反应18小时。tlc检测反应终点。降至室温，反应混合物使用硅藻土过滤，滤饼使用dma洗涤(10ml
×
3)，滤液在搅拌下倒入100ml水中，加入乙酸乙酯萃取(100ml
×
3)，合并有机相，依次使用水、饱和食盐水洗涤，无水硫酸钠干燥，过滤旋干得到粗品。使用柱层析纯化得到胆固醇纯品，计算收率。结果如表1所示。
[0057]
表1不同添加物对反应的影响
[0058][0059][0060]
a.反应温度为80℃；b.反应时间为4小时
[0061]
由上表1可知，添加碘化物无机盐能有效提高反应收率；添加有机碱对收率提高不明显，但反应相对更加彻底快速，添加三乙胺未见提升效果；添加三甲基氯硅烷活化后，反应时间大幅缩短至4小时；升温对反应速率提升不大，并且会降低收率。
[0062]
实施例6胆固醇的制备
[0063]
氮气保护下，向反应瓶中依次加入4,4-二甲氧基联吡啶340mg，dma40 ml，无水碘化镍400mg，锰粉1.4g，搅拌下加入5g化合物1，溴代异戊烷2.9g，反应降至10℃以下，缓慢滴加三甲基氯硅烷350mg。滴加完毕后升温至70℃反应4小时。tlc检测反应终点。降至室温，反应混合物使用硅藻土过滤，滤饼使用dma洗涤(10ml
×
3)，滤液在搅拌下倒入100ml水中，加入乙酸乙酯萃取(100ml
×
3)，合并有机相，依次使用水、饱和食盐水洗涤，无水硫酸钠干燥，过滤旋干得到粗品。使用柱层析纯化得到胆固醇纯品4.25g，收率为87％。
[0064]
实施例7胆固醇的制备
[0065]
配体改为1,10-菲罗啉285mg(0.1eq)，其他操作同本发明实施例6，得到胆固醇纯品4.3g，收率为88％。
[0066]
实施例8胆固醇的制备
[0067]
氮气保护下，向反应瓶中依次加入联吡啶250mg，dma40 ml，无水碘化镍400mg，锰粉1.4g，搅拌下加入5g化合物1，溴代异戊烷(1～2eq)，反应降至10℃以下，缓慢滴加三甲基氯硅烷350mg。滴加完毕后升温至70℃反应4小时。tlc检测反应终点。降至室温，反应混合物使用硅藻土过滤，滤饼使用dma洗涤(10ml
×
3)，滤液在搅拌下倒入100ml水中，加入乙酸乙酯萃取(100ml
×
3)，合并有机相，依次使用水、饱和食盐水洗涤，无水硫酸钠干燥，过滤旋干得到粗品。使用柱层析纯化得到胆固醇纯品，计算收率。结果如表2所示。
[0068]
表2溴代异戊烷用量对反应的影响
[0069]
编号溴代异戊烷用量(eq)收率(％)115621.3843291
[0070]
当反应中溴代异戊烷的当量降至1当量时，有部分原料剩余，导致收率大幅降低；升至1.3当量时，收率仍有小幅降低；升至2当量时，对收率影响不大。综合考虑收率和成本因素，溴代异戊烷用量为1.5当量为最佳。
[0071]
实施例9胆固醇的制备
[0072]
溴代异戊烷改为碘代异戊烷3.8g(1.5eq)，其他操作同本发明实施例8，得到胆固
醇纯品4.0g，收率为82％。
[0073]
本发明的保护内容不局限于以上实施例。在不背离发明构思的精神和范围下，本领域技术人员能够想到的变化和优点都被包括在本发明中，并且以所附的权利要求书为保护范围。
技术特征：1.一种构筑胆固醇侧链的胆固醇合成方法，其特征在于，所述方法的反应过程如反应式(i)所示，以21-卤代-20-甲基孕甾-5-烯-3-醇为原料，在有机溶剂中，在催化剂、配体、还原剂的作用下，与卤代异戊烷进行偶联反应构筑所述胆固醇侧链，得到反应产物即胆固醇：其中，x1、x2分别为i、br、cl中的任意一种。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述反应中，所述有机溶剂选自n,n-二甲基甲酰胺，n,n-二甲基乙酰胺，n-甲基吡咯烷酮，二甲亚砜，甲苯中的一种或几种；和/或，所述催化剂选自无水碘化镍，水合碘化镍，无水氯化镍，六水合氯化镍，无水溴化镍中的一种或多种；和/或，所述配体选自联吡啶，4,4-二甲氧基联吡啶，4,4-二叔丁基联吡啶，1,10-菲罗啉中的一种或多种；和/或，所述还原剂选自锌粉，锰粉中的一种或多种。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述偶联反应中，所述21-卤代-20-甲基孕甾-5-烯-3-醇、卤代异戊烷、催化剂、配体、还原剂的质量比为1：(0.4-1.1)：(0.02-0.15)：(0.01-0.08)：(0.14-0.4)。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述反应中，进一步可以添加卤化无机盐、有机碱、活化剂。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述卤化无机盐选自碘化钠，碘化钾，溴化钠，溴化钾中的一种或多种；和/或，所述有机碱选自吡啶，三甲基吡啶，三乙胺中的一种或多种；和/或，所述活化剂选自三甲基氯硅烷，三甲硅烷基三氟甲磺酸酯中的一种或多种。6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述偶联反应中，所述21-卤代-20-甲基孕甾-5-烯-3-醇、卤代异戊烷、催化剂、配体、还原剂、卤化无机盐、有机碱、活化剂的质量比为1：(0.4-1.1)：(0.02-0.15)：(0.01-0.08)：(0.14-0.4)：(0.04-0.2)：(0.01-0.04)：(0.02-0.15)。7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述偶联反应的温度为10～80℃；和/或，所述偶联反应的反应时间为2～18小时。8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述反应收率为68～90.5％。9.按权利要求1-8之任何方法所构筑的胆固醇侧链、所合成得到的胆固醇，其特征在于，所构筑的胆固醇侧链，其结构为
所合成得到的胆固醇，其结构为
技术总结本发明公开了一种构筑胆固醇侧链的新方法。本发明方法以21-卤代-20-甲基孕甾-5-烯-3-醇(简称：BA卤代物)为原料，在催化剂作用下与卤代异戊烷进行偶联反应构筑胆固醇侧链。该方法操作简便安全，通过添加卤化无机盐，有机碱，活化剂等，提高了反应收率。原料BA卤代物可由植物源原料21-羟基-20-甲基孕甾-4-烯-3酮方便制得，廉价易得，反应投料安全简便，产生废料较少，环境友好。本发明具有良好产业化应用前景。前景。
技术研发人员：汤杰 邹刚 邱实 杨帆 戴龙华 郁飞 单益凡
受保护的技术使用者：上海格苓凯生物科技有限公司
技术研发日：2022.07.07
技术公布日：2022/11/1
