一种规模化合成河豚毒素的方法技术

本发明专利技术提供了一种生物和化学相结合的合成河豚毒素的方法，具体包括以下步骤：以廉价易得的乙酸苄酯为原料，经过生物发酵得到光学纯的中间体((5S,6R)

【技术实现步骤摘要】
一种规模化合成河豚毒素的方法


[0001]本专利技术属于医药和有机合成领域，特别涉及一种人工合成河豚毒素(TTX)的方法。

技术介绍

[0002]河豚毒素(tetrodotoxin,TTX)是一种氨基全氢喹唑啉型化合物，具有笼型原酸酯内盐结构，如下所示：
[0003][0004]河豚毒素为白色晶体，无臭无味，微溶于水，溶于水的醋酸溶液，不溶于有机溶剂；其分子结构非常特别，以内盐的形式存在。河豚毒素是典型的钠离子通道阻断剂，它能选择性地与肌肉、神经细胞的细胞膜表面的钠离子通道受体结合，具有戒毒和镇痛且无成瘾性的功效，也有降压、局麻和抑制肿瘤的作用。在临床应用中河豚毒素单次使用剂量极低，在微克级范围，所以克级以上规模的制备对于河豚毒素药用价值的开发具有重要意义。
[0005]河豚毒素的现有来源为通过野生生物体提取，其生物含量很少，一般在百万分0.1-5这个数量级上，所以提取难度大，耗用野生的河豚鱼数量庞大，不利于生态环境保护，并且提取产品质量不稳定。另外，通过人工养殖相应生物提取河豚毒素并没有取得成功，目前认为野生生物是通过富集自然界毒素来实现体内含百万分0.1-5河豚毒素的。这导致了河豚毒素的价格昂贵，限制了其在医药及其它领域的应用。
[0006]人工全合成河豚毒素的方法从1972年Kishi研究组报道的消旋化合物开始(J.Am.Chem.Soc.1972，94,9217-9219；9219-9221)，到本专利技术工作开始的2018年，全球共有十多个研发团队开展了河豚毒素消旋化合物、手性纯化合物和衍生产物的人工合成工作，取得了系列研究进展和成果。但是相关工作报导的合成方法步骤冗长(一般都大于30步)，合成效率非常低，一般只能得到1-5毫克的样品，其中的收率报道考虑测量方法和测量设备系统误差不具备可信度，相关工作学术探索意义大于其实际应用价值，不具备规模化河豚毒素合成和作为医药原料制备价值。例如Fukuyama研究组报导的合成路线(Angew.Chem.Int.Ed.2017,56,1549
–
1552)，长达31步，特别是最后六步用到较多剧毒化学品和价格昂贵的化学试剂，相关反应的纯化过程繁琐，无法按照c-GMP标准克级以上规模制备河豚毒素。

技术实现思路

[0007]为了克服上述技术问题，本专利技术提供了一种克级制备河豚毒素的方法，其特征在于：将式VI-a化合物氢化脱除保护基Cbz，经过过滤、浓缩，制备得到TTX表示的河豚毒素
[0008][0009]其中，Cbz表示苄氧羰基，反应使用的溶剂包括但不限于甲醇、乙醇、乙酸乙酯或异丙醇；过滤时使用水系混合纤维微孔滤膜。
[0010]上述制备河豚毒素的方法中，所述式VI-a化合物可由式V化合物在酸的作用下得到：
[0011][0012]其中，使用手性制备HPLC分离式VI-a和式VI-b化合物。
[0013]所述式VI-b可在酸的作用下进一步转化为式VI-a：
[0014][0015]其中，使用手性制备HPLC分离式VI-a和式VI-b化合物。
[0016]所述式V化合物可由式IV化合物和Cbz-甲基硫脲反应得到：
[0017][0018]其中，反应使用金属路易士酸，包括氯化铅、醋酸铅、硝酸银、氯化铜和氯化亚铜。
[0019]所述式IV化合物可由式III化合物经过脱除Boc保护基得到：
[0020][0021]其中，Boc表示叔丁氧羰基，反应使用乙腈作为溶剂，三甲基碘硅烷作为试剂，反应温度为-10℃到50℃。
[0022]所述式III化合物可由式II化合物在碱的作用下经分子内关环得到：
[0023][0024]其中，R为C
1-6
烷基或取代烷基，使用的碱包括碳酸钾、碳酸钠、碳酸氢钾和碳酸氢钠；使用的溶剂包括甲醇、乙醇和甲苯。
[0025]本专利技术进一步提供一种克级制备河豚毒素(TTX)的方法，该方法包括步骤(A)-步骤(H)：
[0026](A)使乙酸苄酯进行生物转化以制备光学纯式I化合物
[0027][0028](B)使式I化合物经过19步的化学转化以制备式II化合物
[0029][0030]其中，R为C
1-6
烷基或取代烷基。
[0031](C)使式II化合物进行分子内酯交换反应以制备式III化合物
[0032][0033](D)使式III化合物脱去Boc保护基以制备式IV化合物
[0034][0035](E)使式IV化合物和甲基硫脲反应以制备式V化合物
[0036](F)使式V化合物分子内关环以制备式VI-a化合物和式VI-b化合物
[0037][0038](G)使式VI-b化合物水解以制备式VI-a化合物
[0039][0040](H)使式VI-a化合物氢化脱除Cbz保护基以制备式TTX化合物
[0041]具体实施方式
[0042]以下通过特定的具体实施方式说明本专利技术的
技术实现思路
，本领域技术人员可由本说明书公开的内容容易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术也可以通过其他不同的具体实施方式加以施行或应用。本领域技术人员在不背离本专利技术的精神前提下，可以进行各种修饰与变更。
[0043]一般术语和定义
[0044]除非另有定义，本文所用所有技术和科学术语与本专利技术所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同。若存在矛盾，则以本申请提供的定义为准。当本文中出现商品名时，意在指代其对应的商品或其活性成分。本文引用的所有专利、已经公开的专利申请和出版物均通过引用并入到本文中。
[0045]术语“约”、“大约”当与数值变量并用时，通常指该变量的数值和该变量的所有数值在实验误差内(例如对于平均值95％的置信区间内)或在指定数值的
±
10％内，或更宽范围内。
[0046]术语“任选”或“任选存在”是指随后描述的事件或情况可能发生或可能不发生，该描述包括发生所述事件或情况和不发生所述事件或情况。
[0047]表述“包含”或与其同义的类似表述“包括”、“含有”和“具有”等是开放性的，不排除额外的未列举的元素、步骤或成分。表述“由
…
组成”排除未指明的任何元素、步骤或成分。表述“基本上由
…
组成”指范围限制在指定的元素、步骤或成分，加上任选存在的不会实质上影响所要求保护的主题的基本和新的特征的元素、步骤或成分。应当理解，表述“包含”涵盖表述“基本上由
…
组成”和“由
…
组成”。
[0048]术语“一种(个)或多种(个)”或者“至少一种(个)”可以表示一、二、三、四、五、六、七、八、九种(个)或更多种(个)。
[0049]本文列举的范围(如数值范围)可以涵盖其范围中的每一个值以及由各个值形成的各个亚范围。例如，表述“反应温度为-20℃到25℃”涵盖从-20℃到25℃范围之内的每一点值和亚范围，例如-20℃到0℃、0℃到25℃、-本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制备河豚毒素的方法，其特征在于：将式VI-a化合物氢化脱除保护基Cbz，经过过滤、浓缩，制备得到TTX表示的河豚毒素其中，Cbz表示苄氧羰基，反应使用的溶剂包括但不限于甲醇、乙醇、乙酸乙酯或异丙醇。2.如权利要求1所述的制备河豚毒素的方法，其特征在于，所述过滤时使用水系混合纤维微孔滤膜。3.如权利要求1或2所述的制备河豚毒素的方法，其特征在于，所述式VI-a化合物由式V化合物在酸的作用下得到：其中，使用手性制备HPLC分离式VI-a和式VI-b化合物。4.如权利要求3所述的制备河豚毒素的方法，其特征在于，所述式VI-b在酸的作用下转化为式VI-a：其中，使用手性制备HPLC分离式VI-a和式VI-b化合物。5.如权利要求3或4所述的制备河豚毒素的方法，其特征在于，式V化合物由式IV化合物和Cbz-甲基硫脲反应得到：其中，反应使用金属路易士酸，包括氯化铅、醋酸铅、硝酸银、氯化铜和氯化亚铜。6.如权利要求5所述的制备河豚毒素的方法，其特征在于，所述金属路易士酸优选为氯化铜。7.如权利要求6所述的制备河豚毒素的方法，其特征在于，式IV化合物由式III化合物
经过脱除Boc保护基得到：其中，反应使用乙腈作为溶剂，三甲基碘硅烷作为试剂，反应温度为-10℃到50℃。8.如权利要求7所述的制备河豚毒素的方法，其特征在于，所述反应温度为0℃。9.如权利要求7或8所述的制备河豚毒素的方法，其特征在于，式...

【专利技术属性】
技术研发人员：王广印，李晓明，王成喜，黄平，白骅，赖亮，郭朋，姜标，朱文峰，
申请(专利权)人：上海博璞诺科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：