[发明专利]萝卜硫素的合成方法

说明书

技术领域

    本发明涉及一种具有预防癌症和其它重要生物活性的天然产物萝卜硫素的合成新方法，属于药物合成领域。

背景技术

      萝卜硫素，又称莱菔硫烷，英文名称是Sulforaphane，CAS 号4478-93-7，分子式C₆H₁₁NOS₂，分子量177.30。萝卜硫素是一种硫代异氰酸酯类化合物，1992年首次由美国约翰-霍普金斯大学研究人员从西兰花芽中发现 (Proceedings of the National Academy of Sciences,  USA. 1992, 89: 2399-2403)。这个化合物也存在于其它十字花科蔬菜，例如芥蓝，白菜，菜花，大头菜，芥菜，萝卜和西洋菜等中，一般是以硫代葡萄糖甙形式存在。当植物被破坏（例如咀嚼）时，硫代葡萄糖甙即被转化为有效成分萝卜硫素。西兰花和菜花的嫩芽中，硫代葡萄糖甙的含量特别丰富。

结构式1

    萝卜硫素是目前发现的所有天然抗癌物质里，效力最强、效果最好的分子，甚至可以使肿瘤缩小。它可以有效地防止胃溃疡、萎缩性胃炎向胃癌转化。外用时，萝卜硫素可以保护皮肤免受紫外线辐射损害，从而有可能预防皮肤癌。

    萝卜硫素能激活一种名为Nrf2（NF-E2-related factor-2）的信号通道，以刺激细胞的氧化还原适应力。这种信号通道一旦不能发挥作用，人体巨噬细胞就无法正常工作，肌体的一些器官就会受损。萝卜硫素抗癌活性的可能机制是，它诱导PhaseⅡ（致癌因子解毒）酶类（例如，醌还原酶，谷胱甘肽- S-转移酶）的产生，并通过抑制组蛋白去乙酰酶（HDAC）的作用而加强抑癌蛋白的转录，使细胞形成对抗外来致癌物浸蚀的膜,从而达到抗癌效果。

    除了预防癌症的作用外，萝卜硫素可以防止血管炎症和动脉粥样硬化，还具有抗糖尿病和抗菌性能。最近，美国约翰斯·霍普金斯大学研究人员通过动物和人身上的试验显示，萝卜硫素能激活Nrf2的信号通道，从而有助于肺部清除有害细菌(Science Translational Medicine, 2011, 3: 78ra32)。研究人员将43名慢阻肺患者的巨噬细胞暴露于两种细菌环境中：一种环境下，巨噬细胞不能发挥“清道夫”作用；而另一种环境下，巨噬细胞接受萝卜硫素治疗后，Nrf2信号通道被激活，巨噬细胞恢复了分辨和吞噬细菌的能力。这项发现对于我国广大吸烟者是一个好消息，因为萝卜硫素有可能成为减轻他们肺部感染的新药。

    萝卜硫素一直是一个研究热点，目前正在进行好几个临床试验，包括一个针对前列腺癌的II期临床试验。在美国市场上已有热销的、以萝卜硫素为有效组分的保健产品，名称多为西兰花提取物 （broccoli sprouts extracts），或直接称为萝卜硫素(Sulforaphane)。已有产品中萝卜硫素的含量差异很大，从0.5% 到10%，但大多数在2-3%。萝卜硫素原料药目前的零售价是每克1,000美元左右。

        萝卜硫素的现有合成方法(Cancer Research, 2005, 65: 8549-8550; US Patent 2008/0176942 A1)，主要是利用邻苯二甲酰亚胺钾盐与1，4-二溴丁烷的单烷基化生成N-(4-溴丁基) 邻苯二甲酰亚胺，接着，与甲硫醇钠反应，得到N-(4-甲硫基丁基) 邻苯二甲酰亚胺。然后，经过肼解，邻苯二甲酰亚胺被转化为4-甲硫基丁基-1-胺。在硫光气作用下，4-甲硫基丁基-1-胺变成4-甲硫基丁基-1-硫代异氰酸酯。最后，经过间氯过氧苯甲酸（m-CPBA）氧化，生成萝卜硫素。现有合成方法有三方面的缺陷：（1）邻苯二甲酰亚胺钾盐与1，4-二溴丁烷的单烷基化反应的产率较低（有时低于30%），主要是由于难以避免的双烷基化竞争反应所造成。（2）从肼解反应中分离出4-甲硫基-1-丁基胺或者4-甲基亚砜-1-丁基胺比较繁琐，需要用强碱性Dowex 1X8-200离子交换层析法（Cancer Research, 2005, 65: 8549-8550），产率也只有60%，既提高了成本，又限制了规模化生产。（3）使用硫光气来制备硫代异氰酸酯。硫光气是有强刺激性气味的低沸点液体，挥发性高，毒性很大，因此，被严格管制使用，来源不方便。

反应式1  文献报道的萝卜硫素合成方法。

发明内容