维生素D5的主要应用

背景及概述^[1]

维生素D是类固醇，并且在类固醇激素家族中被分类为激素。维生素D根据侧链化学结构分为不同系列，例如D2，D3，D4，D5和D6。迄今为止，注意力几乎完全集中在维生素D3系列化合物上。在其生物形式中，维生素D3是无活性的，直到被代谢成天然代谢产物1α，25-二羟基维生素D3[1α，25（OH）2D3]。激素的非活性24羟基形式从体内排出。活性代谢物1α，25（OH）2D3已显示抑制许多赘生性细胞，包括乳腺癌细胞的体外生长。另外，用1α，25（OH）2D3处理结肠癌细胞和白血病细胞导致这些细胞的生长速率降低。在预防癌症或癌症治疗中成功使用维生素D3的限制因素之一是其降钙活性，即钙在体内可能致命地积聚。抑制肿瘤细胞生长所需的维生素D3浓度会导致高钙血症和死亡。因此，近年来，已合成了维生素D的许多类似物，它们具有降低的钙减少活性，而不损害其抗增殖活性。这些新化合物的结构差异主要来自维生素A和D环以及侧链的修饰。已经合成了新型化合物1α-羟基维生素D5[1α（OH）D5]，并比较了其作为化学预防剂与维生素D3活性代谢物的有效性。

应用^[1]

维生素D5在癌症治疗中的应用：研究表明维生素D5抑制了几种人乳腺癌细胞系的生长，包括ZR75，T47D，MCF1Oneo，MCF-7和BCA-4。该药物使细胞分化，使它们对形成癌症的效力降低。一旦用D5类似物分化细胞，移植后它们就不会在无胸腺小鼠中生长。类似地，向带有乳腺癌细胞的无胸腺小鼠注射8mg的维生素D5（3×周/2个月）抑制了动物体内癌细胞的生长。这些结果清楚地表明可能使用维生素D5的类似物作为化学治疗剂或化学治疗方案的佐剂。

制备^[1]

步骤1-甲苯磺基雌甾醇（2）的制备：在氩气下，向豆甾醇（1）（50g，121.15mmol）在无水吡啶（400ml）中的溶液中加入甲苯磺酰氯（46.19g，242.3mmol）。将溶液在黑暗中于室温（20小时）搅拌过夜。将反应混合物倒入400mL冷的5％NaHCO3溶液中。过滤出浅结晶的沉淀，用水洗涤并风干，得到65g（95％）的间苯二酚豆甾醇（2）。

步骤2-豆甾醇甾醇甲基醚（3）的制备：将豆甾醇甾甾醇（2g）（64g，112.9mmol）和乙酸钾（70g，713.19mmol）在无水甲醇（1500mL）中的悬浮液回流。在氩气氛下4.5小时。真空蒸发甲醇，然后加入乙醚（2L），用水（500mL），5％NaHCO3（2×400mL）和盐水（400mL）洗涤并干燥（MgSO4）。真空蒸发溶剂，得到47g（92％）的豆蔻甾醇甲基醚（3），为浅黄色粘性液体。

步骤3-谷甾醇甲基醚（4）的制备：豆甾醇甲基醚（3）（10g，23.43mmol）在乙酸乙酯（250mL）和10％Pd-C（3g）中的溶液被振摇在Parr氢气装置中放置4h（30-40psi）。通过硅藻土过滤Pd-C。真空除去溶剂，以定量收率得到谷甾醇甲基醚（4）。

步骤4-醋酸谷甾醇（5）的制备：向谷甾醇甲基醚（4）（50g，116.62mmol）在冰醋酸（1L）中的溶液中添加乙酸锌（65g，354.3mmol）。将反应混合物回流6小时，冷却，然后加入1.5L水。过滤得到的白色沉淀物，用水洗涤并风干。在乙醚-甲醇中重结晶，得到42g（79％）的谷甾醇乙酸酯（5），为白色结晶固体。

步骤5-制备7-去氢谷甾醇乙酸酯（6）：乙酸谷甾醇（5）（10g，21.89mmol），无水NaHCO3（9.19G，109.45mmol）和二溴mantin在庚烷（250mL）中的悬浮液。在氩气氛下回流2小时。将反应混合物冷却至室温并过滤，然后真空除去溶剂。向反应烧瓶中，加入THF（50mL），然后加入四丁基溴化铵（0.65g，2.02mmol）。将该溶液在氩气气氛下于室温搅拌30分钟。向该反应混合物中加入氟化四丁基铵（112mL，在THF中的1M溶液），然后加入s-可力丁（5mL）。然后将反应混合物在室温搅拌20h。将反应混合物用乙醚（1.5L）稀释，然后加入水（600mL）。将粗反应混合物转移至分液漏斗中，除去水层，将有机层用水（500mL），1NHCl（2×600mL），水（600mL），然后盐水（500mL）洗涤。）。将有机层干燥（MgSO4）并真空浓缩，得到深棕色粘稠液体。粗反应混合物通过柱色谱法纯化（硅胶，乙酸乙酯-己烷1∶9的混合物作为洗脱剂），得到6.5g（75％）浅棕色粘性液体的7-脱氢谷甾醇乙酸酯（6）。

步骤6-7-脱氢谷固醇（7）的制备：向7-脱氢谷固醇乙酸酯（6）（2.5g，5.5mmol）在无水乙醚（200mL）中的溶液中添加氢化铝锂（2.09g，55.0）毫摩尔）。将反应混合物在室温搅拌2h，然后用冰水浴和过量的水（5mL）冷却。30分钟后，加入乙醚（100mL）并过滤。滤饼用乙醚（2×100mL）洗涤，将合并的有机萃取物干燥（MgSO4），过滤并真空浓缩，以定量收率得到7-脱氢谷甾醇（7）。

步骤7-前维生素D5（8）的制备：将7-脱氢谷甾醇（7）（1.5g，3.63mmol）溶于无水乙醚（630mL）和苯（210mL）中，并在氩气下于搅拌下照射。使用Hanovia中压汞蒸气灯将水冷石英浸入井中2小时。将反应混合物真空浓缩，得到粗制的维生素原D5，为浅棕色粘性液体。粗反应混合物无需纯化即可用于下一步。

步骤8-维生素D5（9）的制备：在乙醇（200mL）中的7-脱氢谷固醇（7）（1.5g，3.63mmol）在60℃加热4h。通过TLC监测反应。将溶液真空浓缩并将粗维生素D5在硅胶柱上纯化，使用20％乙酸乙酯的己烷溶液洗脱，得到600mg（40％）维生素D5（9）。

步骤9-制备维生素D5甲苯磺酸酯（10）：向维生素D5（9）（1.6g，3.88mmol）在干燥的吡啶（20mL）中的溶液中加入对甲苯磺酰氯（2.22g，11.63mmol）。将反应混合物在氩气下于室温搅拌20h，然后倒入冷的饱和NaHCO3溶液（100mL）中。混合物用乙醚（3×200mL）萃取，合并的有机萃取物用5％HCl（2×200mL），饱和碳酸氢钠（2×200mL）和盐水（200mL）洗涤，干燥（MgSO4）真空浓缩，得到2g（98％）的棕色粘性液体维生素D5甲苯磺酸酯（10）。

步骤10-3,5-环维生素D5（11）的制备：向维生素D5甲苯磺酸酯（10）（2g，3.53mmol）在无水甲醇（250mL）中的溶液中加入碳酸氢钠（18g，214.26mmol。将反应混合物加热回流8小时，然后冷却并真空浓缩，向残余物中加入水（300mL），混合物用乙醚（2×300mL）萃取，合并的有机萃取液为乙酸乙酯。用盐水洗涤，干燥（MgSO4），过滤并真空浓缩，得到1.18g（78％）油状的3，5-环维生素D5（11）。

步骤11-1α-羟基-3,5-环维生素D5（12）的制备：向二氧化硒（222mg。2mmol）在无水二氯甲烷（160mL）中的悬浮液中添加t-氩气下过氧化氢丁基（2.9mL，8mmol，3M甲苯溶液）。将反应混合物在氩气下于室温搅拌3h，然后加入干燥的吡啶（0.3mL），随后加入3，5-环维生素D5（11）（1.5g，3.52mmol）的干燥二氯甲烷（50）溶液。毫升）。将反应混合物在室温搅拌30分钟，然后加入10％NaOH溶液（60mL），并将混合物用乙醚（3×250mL）萃取。合并的有机萃取物用10％NaOH溶液（2×200mL），水（2×200mL）和盐水（200mL）洗涤，干燥（MgSO4）并真空浓缩。粗残余物通过硅胶柱色谱法纯化，使用20％乙酸乙酯的己烷溶液洗脱，得到545mg（35％）油状的1α-羟基-3，5-环维生素D5（12）。

步骤12-1α-羟基维生素D5（13）的制备：1α-羟基-3,5-环维生素D5（12）（360mg，0.813mmol）的DMSO（4mL）溶液搅拌）和乙酸（3.5mL），并在氩气下在54-55℃加热1h。将反应混合物倒入碎冰（100g）中，向其中加入饱和NaHCO3（80mL），并用乙醚（3×150mL）萃取混合物。合并的有机萃取物用饱和NaHCO3溶液（2×200mL），水（2×150mL）和盐水（200mL）洗涤，干燥（MgSO4）并真空浓缩，得到331mg（95％）的二氯甲烷。1α-羟基维生素D5（13）及其5,6-反式异构体（14）的混合物。

步骤13-1α-羟基维生素D5（13）的纯化：1α-羟基维生素D5（13）及其5,6-反式异构体（14）的粗制反应混合物（320mg，0.75将其溶解于乙酸乙酯（70mL）中，然后加入马来酸酐（73mg，0.75mmol）。将反应混合物在氩气下于35℃搅拌24h。将该溶液真空浓缩。将粗残余物在硅胶柱上纯化，使用50％乙酸乙酯的己烷溶液洗脱，得到150mg（47％）的白色固体状的1α-羟基维生素D5。将化合物（13）从甲酸甲酯中结晶为白色针状，并通过HPLC（4.6×26cm，C-18柱，CH3CN：H2O9∶1）进一步纯化，得到80mg的1α-羟基维生素D5（13），>99％纯度：mp145-146℃；m/z。IR（KBr）：3416和1638cm-1；UV（CH3OH）：λmax265nm（ε18,913）；m/z265nm。1HNMR（CDC13，400MHz）δ0.54（S，3H，18-CH3，0.72-0.98（m，9H），0.92（d，3H，J＝6Hz，C21-CH3），4.24（m，1H，1-H），4.43（m，1H，3-H），5.0（m，锐利，1H，19（E）-H），5.33（m，锐利，1H，19（Z）-H），6.01（d，1H，J=11.3Hz，7-H），6.38（d，1H，J-11.3Hz，6-H）;MS（CI）m/e429（M++1），37％）。

主要参考资料

[1] US6900191B1 1alpha-Hydroxyvitamin D5, its synthesis and use in cancer prevention