一种大麻二酚-3-磺酸及其制备方法和应用、大麻二酚衍生物
阅读说明：本技术 一种大麻二酚-3-磺酸及其制备方法和应用、大麻二酚衍生物 (Cannabidiol-3-sulfonic acid, preparation method and application thereof, and cannabidiol derivative ) 是由 曲桂武 崔明 于 2019-08-28 设计创作，主要内容包括：本发明属于医药化工技术领域,尤其涉及一种大麻二酚-3-磺酸及其制备方法和应用、大麻二酚衍生物。本发明在大麻二酚的分子结构中引入磺酸基,磺酸基作为极性基团,能够增加大麻二酚的极性,从而提高其水溶性,所述大麻二酚-3-磺酸可与无机碱或有机碱发生成盐反应,进一步增加大麻二酚的水溶性,并且可增大基于CBD结构母核与生理活性的药物的成药性；此外,在保证大麻二酚基本结构母核不发生大的变化的前提下,本发明提供的大麻二酚-3-磺酸中新引入的磺酸基可以作为新的作用位点与特定基团反应,进一步拓宽了大麻二酚-3-磺酸的研究与应用范围。(The invention belongs to the technical field of pharmaceutical chemicals, and particularly relates to cannabidiol-3-sulfonic acid, a preparation method and application thereof, and a cannabidiol derivative. According to the invention, a sulfonic group is introduced into a molecule structure of cannabidiol, the sulfonic group is used as a polar group, so that the polarity of the cannabidiol can be increased, the water solubility of the cannabidiol can be improved, the cannabidiol-3-sulfonic acid can be subjected to a salt forming reaction with inorganic base or organic base, the water solubility of the cannabidiol is further increased, and the druggability of a medicine based on a CBD structure mother nucleus and physiological activity can be increased; in addition, on the premise of ensuring that the basic structure mother nucleus of the cannabidiol is not changed greatly, the sulfonic group newly introduced into the cannabidiol-3-sulfonic acid provided by the invention can be used as a new action site to react with a specific group, so that the research and application range of the cannabidiol-3-sulfonic acid is further widened.)
技术领域
本发明涉及医药化工技术领域，尤其涉及一种大麻二酚衍生物及其制备方法和应用、大麻二酚衍生物。
背景技术
大麻二酚(cannabidiol，CBD)，别名左旋-反式-大麻二酚；英文名为(-)-cannabidiol；中文化学名称为2-[(1R，6R)-3-甲基-6-(1-甲基乙烯基)-2-环己烯-1-基]-5-戊基-1,3-苯二酚；英文化学名称：2-[(1R，6R)-3-methyl-6-(1-methylethenyl)-2-cyclohexen-1-yl]-5-penthyl-1,3-benzenediol；分子式：C21H30O2；分子量：314.46；CAS登记号：13956-29-1。
大麻二酚(CBD)是大麻中的主要酚类化学成分之一，体内实验发现CBD不但能拮抗THC激动大麻素I型受体(CB1R)所引发的精神活性，而且具有抗惊厥、镇静催眠、抗焦虑、抗精神病、抗炎及神经保护作用，是一种在医药、食品领域极具应用前景的天然活性成分。
近年来，有关CBD的生理活性研究及应用开发均取得了较大进展。英国GW制药公司已开发了Sative(THC/CBD含量比值为1的口腔黏膜喷雾剂)和Epidiolex(CBD的液态制剂)两种药物，分别用于治疗结节性硬化症(TSC)和儿童发作性癫痫。AXIM(R)Biotech使用含大麻二酚口香糖治疗肠易激综合征的应用研究也已进入临床试验。除此之外，CBD在食品、化妆品等领域也取得了长足的进展。
目前，CBD的应用研究领域主要集中于药物开发。高纯度的CBD是一种白色或淡黄色结晶，熔点为66-67℃，几乎不溶于水或者10％的氢氧化钠溶液，易溶于乙醇、甲醇、乙醚、苯、氯仿及石油醚等有机溶剂。CBD的这种酯溶性特点使其在进行药物开发时具有很大的局限性。
鉴于临床上某些特定疾病需要吸收更快、生物利用度更高的药物，提高CBD的水溶性，具有重要的科研价值与社会价值。
发明内容
本发明的目的在于提供一种大麻二酚-3-磺酸及其制备方法和应用、大麻二酚衍生物，该大麻二酚-3-磺酸具有高水溶性。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种大麻二酚-3-磺酸，具有式I所示结构：
本发明提供了上述技术方案所述大麻二酚-3-磺酸的制备方法，包括以下步骤：
将大麻二酚与浓硫酸混合，进行磺化反应，得到大麻二酚-3-磺酸。
本发明提供了上述技术方案所述大麻二酚-3-磺酸的制备方法，包括以下步骤：
将大麻二酚与浓硫酸混合，进行磺化反应，得到大麻二酚-3-磺酸。
优选的，所述大麻二酚与浓硫酸的摩尔比为1:15～30。
优选的，所述磺化反应的温度为0～35℃，时间为2～8h。
优选的，完成所述磺化反应后，还包括：将所得反应液进行萃取，然后将萃取所得物料进行纯化。
优选的，所述纯化的方法包括依次进行的柱层析和结晶。
优选的，所述柱层析所用层析介质包括硅胶、凝胶、十八烷基键合硅胶、大孔吸附树脂或聚酰胺。
优选的，所述萃取、柱层析及结晶所采用的溶剂独立地包括水、乙醇、甲醇、乙酸乙酯或石油醚。
本发明提供了上述技术方案所述大麻二酚-3-磺酸在制备大麻二酚衍生物中的应用，所述大麻二酚-3-磺酸中的磺酸基作为反应位点。
本发明提供了上述技术方案所述应用制备得到的大麻二酚衍生物，包括大麻二酚-3-磺酸盐和大麻二酚-3-磺酰胺。
本发明提供了一种大麻二酚-3-磺酸，本发明在大麻二酚的分子结构中引入磺酸基，磺酸基作为极性基团，能够增大大麻二酚的极性，进一步提高其水溶性；
本发明所述大麻二酚-3-磺酸可与无机碱或有机碱发生成盐反应，得到的大麻二酚-3-磺酸盐具有更好的水溶性，能够进一步增加大麻二酚衍生物的水溶性，增大基于CBD结构母核与生理活性的药物的成药性；
此外，在保证大麻二酚基本结构母核不发生大的变化的前提下，本发明提供的大麻二酚-3-磺酸中新引入的磺酸基可以作为新的作用位点与特定基团反应，可进一步拓宽大麻二酚-3-磺酸的研究与应用范围。
附图说明
图1为实施例1制备的大麻二酚-3-磺酸的氢谱图；
图2为实施例4制备的大麻二酚-3-磺酰胺的氢谱图。
具体实施方式
本发明提供了一种大麻二酚-3-磺酸，具有式I所示结构：
在本发明中，所述大麻二酚-3-磺酸的化学名称的全称为：(1'R,2'R)-2,6-二羟基-5'-甲基-4-戊基-2”-(丙-1-烯-2-基)-1”,2',3',4'-四氢-[1,1'-联苯]-3-磺酸。本发明提供的大麻二酚-3-磺酸中，磺酸基作为极性基团引入大麻二酚的结构中，能够增强大麻二酚的极性，进而增大其水溶性。
本发明提供了上述技术方案所述大麻二酚-3-磺酸的制备方法，包括以下步骤：
将大麻二酚与浓硫酸混合，进行磺化反应，得到大麻二酚-3-磺酸。
在本发明中，若无特殊说明，所需制备原料均为本领域技术人员熟知的市售商品。
本发明将大麻二酚与浓硫酸混合，进行磺化反应，得到大麻二酚-3-磺酸。在本发明中，所述浓硫酸优选为市售浓硫酸，即质量分数为98％的浓硫酸。
在本发明中，所述大麻二酚与浓硫酸的摩尔比优选为1:15～30，更优选为1:20～25。在本发明中，所述混合的过程优选为：先将浓硫酸加入三口烧瓶中，冰水浴降温至0℃，再加入大麻二酚，控温低于15～25℃，加料完毕，完成混合。
在本发明中，所述磺化反应的温度优选为0～35℃，更优选为10～30℃，最优选为15～25℃，时间优选为2～8h，更优选为3～6h，最优选为4～5h。在磺化反应过程中，浓硫酸上的磺酸基引入大麻二酚的结构中，得到带有磺酸基的大麻二酚-3-磺酸。
在本发明中，完成所述磺化反应后，优选还包括：将所得反应液进行萃取，然后将萃取所得物料进行纯化。在本发明中，所述萃取优选在冰水浴中进行。完成所述萃取后，将萃取所得有机相进行纯化；所述纯化的方法优选包括依次进行的柱层析和结晶。
在本发明中，所述柱层析所用层析介质优选包括硅胶、凝胶、十八烷基键合硅胶、大孔吸附树脂或聚酰胺；所述萃取、柱层析及结晶所采用的溶剂优选独立地包括水、乙醇、甲醇、乙酸乙酯或石油醚。本发明对所述柱层析的具体过程没有特殊的限定，选用本领域技术人员熟知的过程即可。
在本发明的实施例中，当采用硅胶进行柱层析时，具体是将萃取所得有机相在50℃减压浓缩后上200～300目硅胶柱，先以洗脱剂1(石油醚：乙酸乙酯：甲醇＝8:1:1)洗脱2～3个柱体积，再换用洗脱剂2(石油醚：乙酸乙酯：甲醇＝4:1:2)洗脱2～3个柱体积，收集洗脱剂2洗脱部分，减压干燥后，室温下加适量甲醇至固体全部溶解为止，室温静置，自然挥发至结晶出现，再移至5～10℃下静置2～5h，得到大麻二酚-3-磺酸。
在本发明的实施例中，当采用大孔吸附树脂进行柱层析时，具体是将萃取所得有机相在50℃条件下减压干燥后溶于10％乙醇溶液中，上样于AB-8型大孔吸附树脂柱，先用10％乙醇洗3～5个柱体积，再换用50％乙醇洗2～3个柱体积，最后用2～3个柱体积的95％乙醇清洗柱子；收集50％乙醇洗脱部位，减压干燥后加适量无水乙醇至固形物完全溶解为止，室温静置并自然挥发溶剂至结晶出现，再移至5～10℃下静置2～5h，得到大麻二酚-3-磺酸。
本发明提供了上述技术方案所述大麻二酚-3-磺酸在制备大麻二酚衍生物中的应用，所述大麻二酚-3-磺酸中的磺酸基作为反应位点。在本发明中，所述大麻二酚-3-磺酸中所引入的磺酸基，可作为新的化学作用位点，能够在不对大麻二酚的分子结构进行较大改变的前提下进行新的大麻二酚衍生物的制备。
在本发明的实施例中，所述大麻二酚-3-磺酸可用于制备大麻二酚-3-磺酸盐(以大麻二酚-3-磺酸钠为例)，所述制备的方法优选包括以下步骤：
将上述技术方案所述磺化反应所得反应液倒入饱和NaCl溶液(20倍体积)中，进行盐析，将所得沉淀进行抽滤，并用饱和NaCl溶液洗涤至近中性，所得滤饼溶于热水中，调节pH值至中性，趁热过滤，5～10℃下冷藏，得到大麻二酚-3-磺酸钠(无色结晶)。在本发明中，所述热水的质量与滤饼的质量比优选为5:1，所述热水的温度优选为70～90℃。在本发明中，调节pH值所用碱优选包括无机碱或有机碱，更优选包括NaOH、Ca(OH)2、Mg(OH)2、乙醇胺或吡啶；所述碱优选以溶液的形式使用，本发明对碱溶液的质量分数没有特殊的限定，本领域技术人员根据实际需求进行调整即可；在本发明的实施例中，所用NaOH溶液的质量分数优选为10％。
在本发明中，所述大麻二酚-3-磺酸钠可以经等摩尔盐酸酸化和乙酸乙酯萃取，得到大麻二酚-3-磺酸，即大麻二酚-3-磺酸与大麻二酚-3-磺酸盐可以相互转换。本发明对所述盐酸酸化和乙酸乙酯萃取的过程没有特殊的限定，选用本领域技术人员熟知的方法即可。
在本发明中，所述大麻二酚-3-磺酸盐可进一步增加大麻二酚-3-磺酸的水溶性。
在本发明中，所述大麻二酚-3-磺酸可用于制备大麻二酚-3-磺酰胺，本发明对所述大麻二酚-3-磺酸制备大麻二酚-3-磺酰胺的方法没有特殊的限定，选用本领域技术人员熟知的方法即可。
本发明提供了上述技术方案所述应用制备得到的大麻二酚衍生物，包括大麻二酚-3-磺酸盐和大麻二酚-3-磺酰胺。
在本发明中，所述大麻二酚-3-磺酸盐优选为大麻二酚-3-磺酸钠，结构式为：
在本发明中，所述大麻二酚-3-磺酰胺的结构式为：
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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。
实施例1
按大麻二酚与浓硫酸摩尔比为1:15的比例进行反应。
称取50g浓硫酸加入三口烧瓶中，冰水浴自然降温至0℃，加入10.68g大麻二酚，控温低于20℃，加料完毕，然后控温20℃，进行磺化反应4h，停止反应，将所得反应液倒入冰水浴中，进行乙酸乙酯萃取，将萃取所得有机相50℃减压浓缩后上200～300目硅胶柱，先以洗脱剂1(石油醚：乙酸乙酯：甲醇＝8:1:1)洗脱2个柱体积，再换用洗脱剂2(石油醚：乙酸乙酯：甲醇＝4:1:2)洗脱3个柱体积，收集洗脱剂2洗脱部分，减压干燥后，室温下加适量甲醇至固体全部溶解为止，室温静置，自然挥发至结晶出现，再移至5～10℃下静置2～5h，得到无色针状结晶化合物(9.46g)。
采用高分辨质谱分析显示化合物分子量为394.53，结合氢谱(见图1)分析，确认该化合物的结构为大麻二酚-3-磺酸。结构式如下：
实施例2
按大麻二酚与浓硫酸摩尔比为1:30的比例进行反应。
称取50g浓硫酸加入三口烧瓶中，冰水浴自然降温至0℃，加入5.34g大麻二酚，控温低于15℃，加料完毕，然后控温25℃，进行磺化反应2h，停止反应，将所得反应液倒入冰水浴中，采用乙酸乙酯萃取，将萃取所得有机相在50℃条件下减压干燥后溶于10％乙醇溶液中，上样于AB-8型大孔吸附树脂柱，先用10％乙醇洗5个柱体积，再换用50％乙醇洗3个柱体积，最后再用3个柱体积的95％乙醇清洗柱子；收集50％乙醇洗脱部位，减压干燥后加适量无水乙醇至固形物完全溶解为止，室温静置并自然挥发溶剂至结晶出现，再移至5～10℃下静置2～5h，得到无色针状结晶，即大麻二酚-3-磺酸(4.37g)。
实施例3
按大麻二酚与浓硫酸摩尔比1:20的比例进行反应。
称取50g浓硫酸加入三口烧瓶中，冰水浴自然降温至0℃，加入8g大麻二酚，控温低于25℃，加料完毕，然后控温35℃进行磺化反应2h，停止反应，将所得反应液倒入20倍体积的饱和NaCl溶液中，静置，待沉淀完全后，抽滤，并用饱和NaCl溶液洗涤至近中性，所得滤饼用5倍重量的水在80℃下溶解，用10％NaOH溶液调pH近中性，趁热过滤，5～10℃下冷藏，得到无色结晶，即大麻二酚-3-磺酸钠(5.87g)。
经高分辨率质谱分析，结果表明产物分子量为416.51，结合制备过程分析可知，所制样品为大麻二酚-3-磺酸钠。结构式如下：
取1g上述大麻二酚-3-磺酸钠，并溶于10mL 0.25mol.L-1的盐酸溶液中，等体积乙酸乙酯萃取，将所得有机相自然挥干溶剂后，经高分辨质谱分析显示化合物分子量为394.18。根据制备过程可知，所制样品为大麻二酚-3-磺酸，即大麻二酚-3-磺酸钠可以转化为大麻二酚-3-磺酸。
实施例4
磺酸基的加入，为大麻二酚增加了新的作用位点，使大麻二酚在基本结构母核不发生大的变化的情况下进行结构改造成为可能，本实施例以大麻二酚-3-磺酰胺的合成为例对此进行说明。
大麻二酚-3-磺酰胺的合成路线为：
具体合成过程为：
1)大麻二酚-3-磺酰氯的制备
称取大麻二酚-3-磺酸(实施例1制备)5g，加入到50g三氯氧磷中，回流反应15h；反应结束后将所得反应液倒入到1L冰/水混合液中，采用二氯甲烷萃取三次，每次二氧甲烷用量为500mL；合并所得有机萃取相，盐水洗涤后加入适量硫酸镁干燥，过滤，减压浓缩至50mL，加入等体积的正己烷，搅拌30min，过滤，所得滤饼用100mL的二氯甲烷/正己烷(1:1，v/v)洗涤，得到大麻二酚-3-磺酰氯(3.9g)。
2)大麻二酚-3-磺酰胺的制备
冰浴条件下，将上述3.9g大麻二酚-3-磺酰氯缓缓加入到20mL浓氨水中(边加入边搅拌)，停止冰浴，继续搅拌反应10min，再加入15mL水，缓缓升温至30℃，搅拌30min以去除多余的氨，此时反应混合液为灰色糊状物；冰浴冷却，抽滤，用少量冰水洗涤，干燥，用甲醇溶解、结晶，得到目标产物(2.7g)。
经高分辨率质谱分析，所得目标产物的质谱分析结果显示分子量为393.54，结合氢谱图(见图2)分析，其结构为大麻二酚-3-磺酰胺，结构式如下：
从实施例4可以看出，本发明提供的大麻二酚-3-磺酸，其中的磺酸基还可以作为一个新的作用位点与特定基团结合，使大麻二酚在基本结构母核不发生大的变化的情况下进行结构改造成为可能。
测试例
1、溶解度测定：
1)仪器与试剂：Thermo Fisher UltiMate3000高效液相色谱仪(美国Thermo公司)；色谱柱(Phenomenex Gemini C18，5μ，250×4.6mm)；电子天平(梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司)；大麻二酚(市售)、大麻二酚-3-磺酸(实施例1制备)与大麻二酚-3-磺酸钠(实施例3制备)。色谱乙腈(德国Merck股份有限公司)；水为Milli-Q超纯水，其余试剂均为分析纯。
2)溶液配制
取干净的10mL西林瓶三个，各精密加入超纯水6mL，精密称重。室温下分别加入大麻二酚、大麻二酚-3-磺酸与大麻二酚-3-磺酸钠至超声10min样品仍未能完全溶解为止，分别得到三个化合物的饱和溶液；室温静置过夜，取上清液作为供试品溶液(大麻二酚-3-磺酸与大麻二酚-3-磺酸钠上清液视检测情况进行适当倍数的稀释)。
另取大麻二酚、大麻二酚-3-磺酸与大麻二酚-3-磺酸钠适量，用10％乙腈-0.5％醋酸溶液配制成浓度为0.2mg.mL-1的溶液，作为对照品溶液。
2)样品检测
采用高效液相色谱法(《中国药典》二部附录V D)进行测定。
色谱条件与系统适用性用十八烷基硅烷键合硅胶为填充剂；以10％乙腈-0.5％醋酸→75％乙腈-0.5％醋酸为流动相；检测波长225nm；理论板数按大麻二酚、大麻二酚-3-磺酸及大麻二酚-3-磺酸钠计均不低于4000。
测定方法：精密量取供试品溶液20μL，注入液相色谱仪，记录色谱图；另取对照品溶液，按照相同方法进行测定。按外标法以峰面积计算供试品溶液中三种化合物的浓度，具体结果见表1。
表1.大麻二酚、大麻二酚-3-磺酸及大麻二酚-3-磺酸钠在水中的溶解度(室温)
由表1可以看出，室温下，大麻二酚在水中微溶，但引入磺酸基后，其溶解度提高到56.21mg.mL-1，成盐后溶解度高达485.77mg.mL-1，可以满足一般注射用药物对溶解度的要求。
由以上实施例可知，本发明提供了一种大麻二酚-3-磺酸及其制备方法和应用、大麻二酚衍生物，相对于大麻二酚，本发明提供的大麻二酚-3-磺酸的水溶性明显增强，且大麻二酚-3-磺酸还可与无机碱或有机碱发生成盐反应，进一步增加大麻二酚化合物的水溶性，增大基于CBD结构母核与生理活性的药物的成药性；此外，在保证大麻二酚基本结构母核不发生大的变化的前提下，本发明提供的大麻二酚-3-磺酸中新引入的磺酸基可以作为新的作用位点与特定基团反应，可进一步拓宽大麻二酚-3-磺酸的研究与应用范围。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。