一种1,3,7,9-四甲基尿酸的全合成方法技术

本发明专利技术涉及一种1,3,7,9‑四甲基尿酸的全合成方法，包括以6‑氨基‑1,3‑二甲基尿嘧啶为原料，经过亚硝基化反应得到中间体6‑氨基‑1,3‑二甲基‑5‑亚硝基尿嘧啶；6‑氨基‑1,3‑二甲基‑5‑亚硝基尿嘧啶经还原反应得到中间体1,3‑二甲基‑5，6‑二氨基尿嘧啶；1,3‑二甲基‑5，6‑二氨基尿嘧啶进行环合反应生成中间体1,3‑二甲基尿酸；1,3‑二甲基尿酸和甲基化试剂进行反应得到产物。采用本发明专利技术方法来制备四甲基尿酸，可在工业应用上大量合成，不受原料对其的约束；转化率高，产率高，合成方便，后处理较简单，适合大规模生产，能够广泛的推广应用；无须在高压条件下进行，对设备要求低，同时减少了危险的发生率；利用重结晶放置制备目标产物，产物纯度高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及药物化学
中一种具有抗抑郁作用的天然产物的合成方法，具体涉及一种天然产物1,3,7,9-四甲基尿酸的全合成方法。
技术介绍
四甲基尿酸，化学名为1,3,7,9-四甲基尿酸，又名苦茶碱，是从我国云南红河州地区特有的茶组植物苦茶中提取的一种甲基黄嘌呤类生物碱，与茶碱、咖啡因、可可碱等的结构类似，具体结构式如下所示：最近，有文献报道四甲基尿酸(theacrine)具有多种生理活性，如抗炎、镇痛、抗抑郁、镇静催眠等作用，具有一定的药用应用价值。1.抗抑郁谢果等通过悬尾、强迫游泳、自主活动、育亨宾(yohimbine)毒性、利血平(reserpine)以及5-羟色胺酸(5-HTP)诱导小鼠甩尾行为等动物模型来评价TC的抗实验性抑郁效果。结果表明，TC对于小鼠无法逃避的绝望环境下产生的不动时间有明显的改善作用，且各剂量之间显示良好的量效关系。2.镇静催眠TC和咖啡碱在结构上仅相差一个甲基，两者对于中枢神经的作用却截然相反。咖啡碱具有中枢兴奋作用，TC却表现为镇静催眠的作用。王冬梅等采用翻正反射法观察TC对小鼠睡眠的影响。实验分别观察了TC高、低剂量组，咖啡碱高、低剂量组，TC和咖啡碱混合组Ⅰ、Ⅱ，以及苦茶组与戊巴比妥钠的协同效应。结果显示TC的高、低剂量组均可明显增加戊巴比妥钠致小鼠入睡的数目，说明TC具有镇静催眠作用，并且对戊巴比妥钠的中枢抑制有协同作用；另外，当TC含量是咖啡碱的3倍时显示镇静催眠作用，当两种成分含量相当时没有明显的催眠或兴奋作用，说明TC可以拮抗咖啡碱的中枢兴奋作用。3.抗炎和镇痛活性TC对二甲苯致小鼠耳肿胀、λ角叉菜胶致大鼠足掌肿胀和醋酸诱发的血管通透等炎症模型均有较好的治疗作用，通过抑制相关的炎症因子如组胺、血清素、缓激肽等发挥抗炎的作用；TC能明显抑制醋酸致小鼠扭体反应，并且能增加小鼠对热板的痛阈值，说明TC既有中枢镇痛作用又有外周镇痛作用。近年来国内外研究工作者都十分关注从传统药物及天然植物中寻找新的抗抑郁活性药物，因此基于TC来源于天然苦茶的有效成分，且具有安全无毒及悠久食用历史等特点，对TC作为药物开发及苦茶的资源化利用在理论和应用中都有十分积极的意义。四甲基尿酸最初主要是从苦茶芽叶中提取得到，但提取得到的四甲基尿酸含有与其性质相近的咖啡因，并且分离繁琐，成本较高。此后，发现苦茶果皮中的四甲基尿酸含量较高，咖啡因较少，能方便提取，但天然苦茶果皮的来源有限，在很大程度上限制了产品的市场需求。而解决此问题的主要途径便是寻找一条可以人工合成的方法。因此，解决来源短缺问题对theacrine的深入、广泛的研究和应用是非常重要的。申请公布号为CN 104086550A的中国专利技术专利公开了一种四甲基尿酸的合成方法，该方法为：一、将尿酸和甲基化试剂置于高压反应釜内，保护气体置换三次后充保护气体至高压反应釜内压力为0.5MPa～10MPa，升温至84℃～220℃，搅拌条件下保温反应；二、采用冷凝水对保温反应后的高压反应釜降温，并打开高压反应釜的出气阀泄压，待高压反应釜压力降至0MPa时开釜出料，将反应后的物料倒入冰水中进行搅拌析晶，抽滤后得到粗品；三、对粗品进行重结晶，干燥后得到质量纯度不小于95％的四甲基尿酸。该专利技术以尿酸为原料，经嘌呤环上氮的完全甲基化反应在高压、高温条件下得到产物四甲基尿酸。该专利技术需要在高温高压的条件下进行，在生产过程中，对设备要求高，具有很高的危险性。因此，需另辟蹊径。
技术实现思路
鉴于现有技术中存在的上述问题，本专利技术的主要目的在于解决现有技术的缺陷，本专利技术提供一种1,3,7,9-四甲基尿酸的全合成方法，该方法原料来源广泛，在生产过程中对温度要求低、转化率高、产率高、生产成本低等特点。本专利技术提供一种1,3,7,9-四甲基尿酸的全合成方法，包括如下步骤：S1：亚硝基化反应：原料6-氨基-1,3-二甲基尿嘧啶为与亚硝基化试剂进行亚硝基化反应得到中间体6-氨基-1,3-二甲基-5-亚硝基尿嘧啶；S2：还原反应：6-氨基-1,3-二甲基-5-亚硝基尿嘧啶经还原反应得到中间体1,3-二甲基-5，6-二氨基尿嘧啶；S3：环合反应：1,3-二甲基-5，6-二氨基尿嘧啶进行环合反应生成中间体1,3-二甲基尿酸；S4：甲基化反应：1,3-二甲基尿酸和甲基化试剂进行反应得到目标化合物1,3,7,9-四甲基尿酸。可选的，步骤S1所述的亚硝基化试剂为亚硝酸钠、亚硝酸钾、亚硝酸异戊酯和亚硝酸丁酯中的一种或几种。可选的，步骤S2中所述的还原反应采用的还原剂为保险粉、铁粉、锌粉或是在氢气；当选择氢气为还原剂时，催化剂为Pd/C或雷尼镍。可选的，步骤S3中所述的环合反应采用的环合试剂选自N,N-羰基二咪唑、光气、三光气、三乙胺、碳酸二甲酯以及碳酸二苯酯中的一种或几种。可选的，步骤S4中所述的甲基化试剂为硫酸二甲酯、碳酸二甲酯、碘甲烷以及溴甲烷中的一种或多种。可选的，步骤S1、S2以及S4中采用的反应溶剂均选自乙醇、甲醇、异丙醇、乙腈、乙酸乙酯、二氯甲烷、二甲亚砜、四氢呋喃、苯、甲苯、氯仿、二甲苯、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、水中的一种或几种。可选的，步骤S3中采用的反应溶剂选自乙腈、乙酸乙酯、二氯甲烷、二甲亚砜、四氢呋喃、苯、甲苯、氯仿、二甲苯、N,N-二甲基甲酰胺以及N,N-二甲基乙酰胺中的一种或几种。可选的，步骤S1、S2、S3和S4的反应温度均为-30℃～150℃。可选的，步骤S1的反应温度为15℃～40℃；步骤S2的反应温度为15℃～30℃；步骤S3的反应温度为20℃～50℃；步骤S4的反应温度为120℃～150℃。可选的，1,3,7,9-四甲基尿酸的全合成方法，包括如下步骤：S1：亚硝基化反应：将原料6-氨基-1,3-二甲基尿嘧啶溶解于反应溶剂中，6-氨基-1,3-二甲基尿嘧啶与反应溶剂的质量/体积为1:8～1:20；缓慢滴加亚硝基化试剂，其中，6-氨基-1,3-二甲基尿嘧啶与亚硝酸化试剂的质量比为3:1～3:5，滴加完毕后室温下搅拌，过夜，HPLC监控反应过程，反应完毕后，降温，过滤，真空干燥得到6-氨基-1,3-二甲基-5-亚硝基尿嘧啶；S2：还原反应：称取6-氨基-1,3-二甲基-5-亚硝基尿嘧啶溶解于反应溶剂中，6-氨基-1,3-二甲基-5-亚硝基尿嘧啶与反应溶剂的质量/体积为1:3～1:8；按照6-氨基-1,3-二甲基-5-亚硝基尿嘧啶与还原剂的质量比为5:3～5:7加入还原剂，室温下充分反应12-20h，HPLC监控，反应完毕后，浓缩；向浓缩物中加入蒸馏水溶解，再加入有机溶剂萃取，重复多次萃取合并有机相；向上述有机相中加入饱和食盐水洗涤，干燥，过滤，减压蒸馏除去有机相，得到1,3-二甲基-5，6-二氨基尿嘧啶。S3：环合反应：称取1,3-二甲基-5，6-二氨基尿嘧啶溶解于反应溶剂中，1,3-二甲基-5，6-二氨基尿嘧啶与反应溶剂的质量/体积为2:3～2:9；按照环合试剂与1,3-二甲基-5，6-二氨基尿嘧啶的质量比为2:1～1:2加入环合试剂，在温度为60℃的条件下反应10-20h；反应完毕后将温度降至室温，加入水充分溶解以后，加入有机溶剂萃取，重复多次萃取以后合并有机相；将上述有机相依次进行水洗，10％稀盐酸酸洗，饱和碳酸氢钠本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种1,3,7,9‑四甲基尿酸的全合成方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：亚硝基化反应：原料6‑氨基‑1,3‑二甲基尿嘧啶与亚硝基化试剂进行亚硝基化反应得到中间体6‑氨基‑1,3‑二甲基‑5‑亚硝基尿嘧啶；S2：还原反应：6‑氨基‑1,3‑二甲基‑5‑亚硝基尿嘧啶经还原反应得到中间体1,3‑二甲基‑5，6‑二氨基尿嘧啶；S3：环合反应：1,3‑二甲基‑5,6‑二氨基尿嘧啶进行环合反应生成中间体1,3‑二甲基尿酸；S4：甲基化反应：1,3‑二甲基尿酸和甲基化试剂进行反应得到目标化合物1,3,7,9‑四甲基尿酸。

【技术特征摘要】
1.一种1,3,7,9-四甲基尿酸的全合成方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：亚硝基化反应：原料6-氨基-1,3-二甲基尿嘧啶与亚硝基化试剂进行亚硝基化反应得到中间体6-氨基-1,3-二甲基-5-亚硝基尿嘧啶；S2：还原反应：6-氨基-1,3-二甲基-5-亚硝基尿嘧啶经还原反应得到中间体1,3-二甲基-5，6-二氨基尿嘧啶；S3：环合反应：1,3-二甲基-5,6-二氨基尿嘧啶进行环合反应生成中间体1,3-二甲基尿酸；S4：甲基化反应：1,3-二甲基尿酸和甲基化试剂进行反应得到目标化合物1,3,7,9-四甲基尿酸。2.根据权利要求1所述的1,3,7,9-四甲基尿酸的全合成方法，其特征在于，步骤S1所述的亚硝基化试剂为亚硝酸钠、亚硝酸钾、亚硝酸异戊酯和亚硝酸丁酯中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的1,3,7,9-四甲基尿酸的全合成方法，其特征在于，步骤S2中所述的还原反应采用的还原剂为保险粉、铁粉、锌粉或是氢气；当选择氢气为还原剂时，催化剂为Pd/C或雷尼镍。4.根据权利要求1所述的1,3,7,9-四甲基尿酸的全合成方法，其特征在于，步骤S3中所述的环合反应采用的环合试剂选自N,N-羰基二咪唑、光气、三光气、三乙胺、碳酸二甲酯以及碳酸二苯酯中的一种或几种。5.根据权利要求1所述的1,3,7,9-四甲基尿酸的全合成方法，其特征在于，步骤S4中所述的甲基化试剂为硫酸二甲酯、碳酸二甲酯、碘甲烷以及溴甲烷中的一种或多种。6.根据权利要求1-5中任一项所述的1,3,7,9-四甲基尿酸的全合成方法，其特征在于，步骤S1、S2以及S4中采用的反应溶剂均选自乙醇、甲醇、异丙醇、乙腈、乙酸乙酯、二氯甲烷、二甲亚砜、四氢呋喃、苯、甲苯、氯仿、二甲苯、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、水中的一种或几种。7.根据权利要求6所述的1,3,7,9-四甲基尿酸的全合成方法，其特征在于，步骤S3中采用的反应溶剂选自乙腈、乙酸乙酯、二氯甲烷、二甲亚砜、四氢呋喃、苯、甲苯、氯仿、二甲苯、N,N-二甲基甲酰胺以及N,N-二甲基乙酰胺中的一种或几种。8.根据权利要求7所述的1,3,7,9-四甲基尿酸的全合成方法，其特征在于，步骤S1、S2、S3和S4的反应温度均为-30℃～150℃。9.根据权利要求8所述的1,3,7,9-四甲基尿酸的全合成方法，其特征在于，步骤S1的反应温度为15℃～40℃；步骤S2的反应温度为15℃～30℃；步骤S3的反应温度为20℃～50℃；步骤S4的反应温度为1...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱义平，孙晋，
申请(专利权)人：上海佰特因医药科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31