一种氘标记的己烯雌酚的合成方法与流程

1.本发明涉及稳定性同位素标记化合物生产领域，具体地说是涉及一种以氢氘交换反应来制备稳定同位素标记己烯雌酚的方法。


背景技术：

2.己烯雌酚(diethylstilbestrol，des)是一种人工合成且可口服的非甾体雌激素，能产生与天然雌二醇相同的药理和治疗作用。因此，其在临床上主要用于雌激素低下症及激素平衡失调引起的功能性出血、闭经等。与此同时，己烯雌酚还可促进钙、磷等蓄积，促进蛋白质合成，幼龄牲畜增重，减少脂肪生产等作用。所以在畜牧业养殖过程中，曾广泛被添加到饲料中，以此提升饲料利用率和产品产量。然而在后续的研究中发现该药物具有潜在的致癌性与遗传毒性，因此被禁止用于临床药物治疗之中。2017年，世界卫生组织国际癌症研究机构也将己烯雌酚列入一类致癌物。2019年，己烯雌酚被列入食品、动物中禁止使用的药品。我国农业部也有多个公告，如176、193、235号等，明确禁止将己烯雌酚用于养殖动物。因此需要有效的检测手段用于对药品、动物食品中己烯雌酚的检测。
3.目前针对动物食品中己烯雌酚的检测方法，以液相色谱质谱法(lc-msms)和气相色谱质谱法(gc-ms)为主。2021年最新颁布的食品安全国际标准《gb 31658.9-2021动物性食品及尿液中雌激素药物多残留的测定》中，对于己烯雌酚的检测便采用了液相色谱串联质谱的方法。该方法采用的是同位素稀释质谱法的原理进行检测，使用氘标记的己烯雌酚(diethylstilbestrol-d8，cas:91318-10-4)作为内标物。但是目前氘标记的己烯雌酚的合成方法没有专利公开，相关研究文献较少。
4.文献报道，氘标记的己烯雌酚的合成有步骤复杂，反应时间长，收率低，纯度和丰度均不能达到作为内标物使用要求等问题(liehr j g,ballatore a m.deuterium labeling of diethylstilbestrol and analogues[j/ol].steroids,1982,40(6):713-722.https://doi.org/10.1016/0039-128x(82)90012-5)。
[0005]
稳定同位素作为内标对化合物的化学纯度和同位素丰度要求较高，化学纯度通常在98％以上，同位素丰度同样需要达到98％以上。目前该氘标记的己烯雌酚完全依赖进口，价格昂贵。因此，本领域迫切需要提供一种纯度和同位素丰度高，并且低成本、步骤简单的氘标记己烯雌酚的合成方法。


技术实现要素：

[0006]
本发明的目的在于提供一种氘标记的己烯雌酚的合成方法，通过氢氘交换反应制备(e)-己烯雌酚-d8，所得目标化合物纯度及同位素丰度均在99％以上，满足其作为分析内标物的使用要求。
[0007]
本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种氘标记的己烯雌酚的合成方法，包括如下步骤：
[0008]
(1)将己烯雌酚溶于混合溶剂，所述混合溶剂为氘水和有机溶剂；
[0009]
(2)加入催化剂，所述催化剂为混合金属催化剂和强碱催化剂；
[0010]
(3)在一定反应温度与压力下，进行氢氘交换反应；
[0011]
(4)经纯化得到目标化合物。
[0012]
本发明的优点在于：提供了一种氘标记的己烯雌酚的合成方法，原料氘水和己烯雌酚易得且廉价，合成成本低，只需一步氢氘交换反应，操作步骤少而简单；制得的结构如式i的氘标记的己烯雌酚产率高，纯度和丰度均在99％以上，可作为检测己烯雌酚残留的内标物使用。
[0013]
本发明中，所述己烯雌酚为结构如式ii所示的(e)-己烯雌酚，所述目标化合物、所述产物为结构如式i所示的(e)-己烯雌酚-d8。
[0014]
作为本发明的优选方式，步骤(1)中，所述氘水与有机溶剂的质量比例为0.5～2:1。
[0015]
作为本发明的优选方式，步骤(1)中，所述氘水与己烯雌酚的摩尔比为50～300:1。
[0016]
作为本发明的优选方式，步骤(1)中，所述有机溶剂为四氢呋喃、二氧环戊烷、二氧六环或二甘醇二甲醚。
[0017]
作为本发明的优选方式，步骤(2)中，所述混合金属催化剂由金属钯、金属铂和金属钌组成。
[0018]
作为本发明的优选方式，所述金属钯为10％钯碳、醋酸钯或四(三苯基膦)钯。
[0019]
作为本发明的优选方式，所述金属铂为10％铂碳、八乙基卟啉铂或四(三苯基膦)铂。
[0020]
作为本发明的优选方式，所述金属钌为醋酸钌、无水氯化钌或乙酰丙酮钌。
[0021]
作为本发明的优选方式，所述金属钯、金属铂和金属钌的摩尔比为0.5～2:0.5～2:1。
[0022]
作为本发明的优选方式，所述混合金属催化剂与己烯雌酚的摩尔比为0.05～0.15:1。
[0023]
作为本发明的优选方式，所述强碱催化剂为碳酸铯或氢氧化铯。
[0024]
作为本发明的优选方式，所述强碱催化剂与己烯雌酚的摩尔比为0.1～0.3:1。
[0025]
作为本发明的优选方式，步骤(3)中，反应温度为60～100℃；较佳地该60-100℃包括60-70℃、70-80℃、80-90℃、90-100℃。
[0026]
作为本发明的优选方式，步骤(3)中，反应压力为2～4个大气压；较佳地，该2～4个大气压包括2～3个大气压、3～4个大气压等。
[0027]
作为本发明的优选方式，步骤(3)中，反应时间为1～3小时。
[0028]
据此，本发明提供了一种低成本、步骤简单，且纯度和同位素丰度较高的氘标记己烯雌酚的合成方法
附图说明
[0029]
图1是实施例1中(e)-己烯雌酚-d8的质谱图。
[0030]
图2是实施例1中(e)-己烯雌酚-d8的高效液相色谱图。
[0031]
图3是实施例1中(e)-己烯雌酚-d8的1h nmr谱图。
具体实施方式
[0032]
为使本领域技术人员了解本发明的特点及效果，以下就说明书及权利要求书中提及的术语及用于进行一般性说明和定义。除非另有指明，否则本文所使用的技术及科学上的字词，均为本领域技术人员对于本发明所了解的通常意义，当有冲突情形时，应以本说明书的定义为准。
[0033]
在本文中，所有以数值范围或百分比范围形式界定的特征，如数值、数量、含量与浓度仅是为了简洁及方便。据此，数值范围或百分比范围的描述应视为已涵盖且具体公开所有可能的次级范围及范围内的个别数值(包括整数与分数)。
[0034]
本发明提到的上述特征，或实施例提到的特征可以任意组合。本案说明书所揭示的所有特征可与任何组合物形式并用，只要这些特征的组合不存在矛盾，所有可能的组合都应当认为是本说明书记载的范围。说明书中所揭示的各个特征，可以任何可提供相同、均等或相似目的的替代性特征取代。因此除有特别说明，所揭示的特征仅为均等或相似特征的一般性例子。
[0035]
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的具体实施例及相应的附图对本发明的技术方案进行清楚的描述。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0036]
本发明涉及的主要化合物如下表所示：
[0037][0038]
如本发明所用，“结构如式i所示的化合物”与“式i化合物”都是指上表中编号为i的化合物。以此类推于其他结构的化合物。
[0039]
本发明提供一种氘标记的己烯雌酚的合成制备方法，首先将己烯雌酚溶于氘水与有机溶剂的混合溶剂之中，然后加入混合金属催化剂与强碱催化剂进行氢氘交换反应，反应结束后，通过萃取、过层析柱等常规纯化手段，即可得到结构如式i的目标化合物，即氘标
记的己烯雌酚。
[0040][0041]
本发明的合成路线如下：
[0042]
具体地，本发明提供的结构如式i所示的化合物的合成制备方法包括步骤：
[0043]
(1)将己烯雌酚溶于混合溶剂中，所述混合溶剂为氘水和有机溶剂；
[0044]
(2)加入催化剂，所述催化剂为混合金属催化剂和强碱催化剂；
[0045]
(3)在一定反应温度与压力下，进行氢氘交换反应；
[0046]
(4)经后处理得到氘标记的己烯雌酚。
[0047]
在本发明的一种实施方式中，所述步骤(1)中的混合溶剂为氘水和四氢呋喃；所述步骤(2)中混合金属催化剂为10％钯碳、10％铂碳和无水氯化钌；所述步骤(2)中的强碱催化剂为碳酸铯，所述步骤(3)中反应条件为60℃、2个大气压、反应时间1小时；所述步骤(4)中的后处理包括纯化、层析等。
[0048]
在本发明的一种实施方式中，所述步骤(1)中的混合溶剂为氘水和二氧六环；所述步骤(2)中混合金属催化剂为醋酸钯、八乙基卟啉铂和醋酸钌；所述步骤(2)中的强碱催化剂为氢氧化铯；所述步骤(3)中反应条件为80℃、3个大气压、反应时间2小时；所述步骤(4)中的后处理包括纯化、层析等。
[0049]
在本发明的一种实施方式中，所述步骤(1)中的混合溶剂为氘水和二甘醇二甲醚；所述步骤(2)中混合金属催化剂为四(三苯基膦)钯、四(三苯基膦)铂和乙酰丙酮钌，强碱催化剂为碳酸铯；所述步骤(3)中反应条件为100℃、4个大气压、反应时间3小时；所述步骤(4)中的后处理包括纯化、层析等。
[0050]
下述实施例中所用到的纯度和同位素丰度检测方法如下：
[0051]
纯度检测方法
[0052]
(1)将所得目标产物溶于甲醇中，配制成1mg/ml的溶液，使用高效液相色谱进行检测。色谱条件如下：
[0053]
色谱柱：athena c18-wp,4.6x 250mm,5um；
[0054]
流动相：乙腈(a)：0.2％磷酸水溶液(b)(体积比)＝60:40；
[0055]
检测器：dad；
[0056]
流速：1.0ml/min；
[0057]
(2)采用高效液相色谱面积归一化法，计算得到色谱纯度。
[0058]
同位素丰度检测方法
[0059]
(1)将所得目标产物溶于甲醇中，配制成0.1mg/ml的溶液，采用流动注射的模式，进样至质谱仪器进行检测。其中，流动相为：乙腈：水(含0.1％甲酸)＝84：16(体积比)；质谱条件为正离子模式(esi )；离子源温度400℃，解离温度250℃，喷雾电压-3.5kv，反吹气100，雾化气250；干燥气：氮气；碰撞气：氩气；入口电压、碰撞室入口电压及碰撞电压这三个参数如下表所示：
[0060]
入口电压碰撞室入口电压碰撞电压-112518
[0061]
(2)根据相应离子对峰面积进行归一化计算，得到同位素丰度。
[0062]
实施例1一种氘标记的己烯雌酚的合成方法
[0063]
合成路线如下：
[0064][0065]
其中，所述混合金属催化剂为10％钯碳、10％铂碳和无水氯化钌；所述强碱催化剂为碳酸铯。
[0066]
一种氘标记的己烯雌酚的合成方法，包括如下步骤：
[0067]
(1)将2.68g己烯雌酚置于高压反应釜内中；
[0068]
(2)加入混合溶剂，超声将其溶解，具体地，所述混合溶剂为20g氘水和20g四氢呋喃；
[0069]
(3)氮气鼓泡除氧后，加入混合金属催化剂和强碱催化剂，具体地，所述混合金属催化剂为：1.06g 10％钯碳、1.95g 10％铂碳和0.104g无水氯化钌；具体地，所述强碱催化剂为0.325g碳酸铯；
[0070]
(4)搅拌混合均匀后，置于60℃、2个大气压下反应1小时；
[0071]
(5)后处理：降至室温后，加入盐酸将溶液ph调整为6-7，经硅藻土过滤，用50ml二氯甲烷萃取3次，合并有机相后，用饱和食盐水洗涤1次，随后无水硫酸钠干燥过夜，抽滤，浓缩，过层析柱，洗脱溶剂为正己烷：乙酸乙酯4：1，
[0072]
最终得到结构如式(i)所示的目标产物2.21g，产率为82.5％。经所述纯度和同位素丰度检测方法进行分析得知，所述产物色谱纯度99.3％，同位素丰度为99.1％。此发明效果显著。
[0073]
图1为(e)-己烯雌酚-d8的质谱图，图1中的横坐标为质荷比，纵坐标为离子强度，从图中可以看到，(e)-己烯雌酚-d8的质谱图中出现了275.2的峰，与理论计算值275.3一致，为目标化合物结合一个氢离子后的质量，同时出现259.1的碎片离子峰，其谱图与该物质的标准谱图是一致的，且同位素丰度经液相质谱法测定为99.1％。
[0074]
图2为(e)-己烯雌酚-d8的高效液相色谱图，采用面积归一化法，确定纯度为99.3％。
[0075]
图3为(e)-己烯雌酚-d8的1h nmr谱图，溶液为氘代二甲基亚砜，横坐标为化学位移。从1h nmr谱图中可以看到，在7.0ppm处出现了单一的、苯环上间位的氢峰，没有出现苯环上邻位的氢峰，同时在2.0ppm处没有看到烯丙位上的氢峰，说明苯环上邻位和烯丙位上的氢原子已成功与氘水中的氘原子发生交换，得到了所需的目标化合物。
[0076]
实施例2
[0077]
本实施例合成路线同实施例1，具体地，混合金属催化剂为醋酸钯、八乙基卟啉铂和醋酸钌，强碱催化剂为氢氧化铯。
[0078]
一种氘标记的己烯雌酚的合成方法，包括如下步骤：
[0079]
(1)将2.68g己烯雌酚置于高压反应釜内中；
[0080]
(2)加入混合溶剂，超声将其溶解，所述混合溶剂为40g氘水和20g二氧六环；
[0081]
(3)氮气鼓泡除氧后，加入混合金属催化剂和强碱催化剂，所述混合金属催化剂为：0.224g醋酸钯，0.727g八乙基卟啉铂和0.732g醋酸钌，所述强碱催化剂为0.5g氢氧化铯；
[0082]
(4)搅拌混合均匀后，置于80℃、3个大气压下反应2小时；
[0083]
(5)后处理同实施例1中步骤(5)。
[0084]
最终得到结构如式(i)所示的目标产物2.14g，产率为80.5％。本实施例的检测方法同实施例1。最终得到目标产物色谱纯度99.1％，同位素丰度为99.4％。
[0085]
实施例3
[0086]
合成路线同实施例1，具体地，混合金属催化剂为四(三苯基膦)钯、四(三苯基膦)铂和乙酰丙酮钌，强碱催化剂为碳酸铯；
[0087]
一种氘标记的己烯雌酚的合成方法，包括如下步骤：
[0088]
(1)将2.68g己烯雌酚置于高压反应釜内中，
[0089]
(2)加入混合溶剂，超声将其溶解，所述混合溶剂为60g氘水和40g二甘醇二甲醚；
[0090]
(3)氮气鼓泡除氧后，加入混合金属催化剂和强碱催化剂，具体地，所述混合金属催化剂为：1.25g四(三苯基膦)钯、1.24g四(三苯基膦)铂和0.4g乙酰丙酮钌；所述强碱催化剂为0.65g碳酸铯；
[0091]
(4)搅拌混合均匀后，置于100℃、4个大气压下反应3小时；
[0092]
(5)后处理同实施例1中步骤(5)。
[0093]
最终得到结构如式(i)所示的目标化合物2.04g，产率为76.1％。本实施例的检测方法同实施例1。最终得到目标化合物色谱纯度99.6％，同位素丰度为99.2％。