一種飼料添加劑——異黃酮的合成方法
2023-05-26 23:36:06 5
專利名稱：一種飼料添加劑——異黃酮的合成方法
技術領域：
本發明涉及飼料添加劑生產領域，具體涉及一種飼料添加劑——異黃酮的合 成方法。
背景技術：
異黃酮類化合物是廣泛存在於豆科植物和牧草(如三葉草等)中的一類生物 活性物質， 一直被人們用來治療人心血管系統疾病和抗腫瘤。1974年匈牙利科學 家首次將異黃酮類化合物用作飼料添加劑後，這類化合物的應用已成為近年來的 研究熱點。異黃酮作為添加劑主要有以下幾個方面作用
1) 促進動物生長，增加營養成分的消化吸收，改善飼料報酬，提高生產性
能。異黃酮類化合物影響動物生長軸，使GH、胰島素樣生長因子-l型(IGF-l)生 成和釋放增加，GH直接促進肌肉蛋白的合成並通過肝臟GH-R影響IGF-1的發育， 使IGF-1水平顯著升高，IGF-1對肌肉組織的增長具有很強的促進作用，適量的異 黃酮類化合物能夠促進動物生長，降低料重比，提高飼料效率。
2) 提高動物機體免疫力。異黃酮類化合物能提高T細胞、NK細胞(自然殺 傷性細胞)及K細胞(殺傷細胞)的免疫功能，促進ConA (刀豆素A)誘導T淋巴細 胞產生IL-2(白介素-2)和IL-3(白介素-3)。 IL-2能激發淋巴細胞的生長、分化和繁 殖。維護自身的免疫穩定，而IL-3能刺激各類血細胞的增殖。異黃酮類化合物能 提高動物機體免疫功能的機制可能有四個方面①直接作用於免疫器官(胸腺和 脾臟等)或各種免疫細胞上的雌激素受體；②調節垂體生長激素(GH)和催乳素
(PRL)的分泌；③降低體內生長抑素(SS)對免疫細胞的抑制作用；④發揮抗氧化
作用，或抑制體內某些關鍵酶的活性，如抑制酪氨酸蛋白激酶(TPK)、拓撲異構 酶II的活性，影響有絲分裂的傳導，誘發癌細胞凋亡，日糧中添加大豆黃酮可顯 著提高不同動物細胞免疫、體液免疫功能，對動物免疫功能有顯著的提高作用。
3) 促進乳腺發育提高泌乳能力。其作用機制可能是①直接作用於乳腺的 E2-R;②增加乳腺細胞的雌、孕激素受體數目和親和力；③作用於下丘腦和垂體， 促進GH和PRL的分泌。
4) 抗氧化作用。大豆異黃酮為多酚類物質，在體內外均能與自由基反應使 之生成相應的離子和分子，可抑制自由基的產生，清除、熄滅自由基，終止自由 基的連鎖反應。異黃酮在體內還能促進抗氧化酶的分泌，抑制脂質過氧化，保護 動物免遭氧化應激造成的損害。日糧中添加異黃酮可在一定程度上提高動物的抗 氧化能力，提高其生產性能。
5) 提高家禽的產蛋性能。產蛋是家禽在神經內分泌系統調控下的複雜生理 過程。日糧中添加大豆黃酮，可使血中T3、 T4、孕酮(P4)水平顯著提高，促進甲 狀腺發育，提高機體對營養物質的代謝和利用，從而影響產蛋性能。下丘腦分泌 的促甲狀腺素釋放激素(TRH)促進腺垂體合成和分泌TSH, TSH又促進甲狀腺合 成和分泌T3、 T4， T4可刺激腺垂體釋放促卵泡素和黃體生成素，加快卵泡成熟和 排卵。
異黃酮可促進動物的生長，降低飼料成本，增強機體免疫力，提高繁殖性能 及改善畜禽產品品質等。其天然的營養生理功能決定了它可作為促生長劑、免疫 增強劑及催情劑等多種生物學效應應用到畜牧生產中，而且安全、無毒、無殘留， 是一種值得推廣的綠色飼料添加劑。目前異黃酮的來源主要有以下幾種方法-
(1) 天然提取法。常規提取法(楊陽，蔣和體，中國食物與營養，2006,9, 40-42)系以大豆為原料，通過水、醇等溶液浸提分離得到粗黃酮，得到的是一 類相似化合物的混合物，成份複雜，都是以總甙表示，成品純度較差，效果不穩 定，給具體的研究與推廣應用帶來極大的困難，儘管可以經過色譜柱和樹脂吸附 可得到較純的大豆黃酮，但大大增加了成本，而且生產周期長，另外受植物資源 制約，發展潛力不大。儘管對超聲波輔助提取也有研究(潘廖明，姚開，賈冬英 等，中國油脂，2003,28,85-87)但效果依然不理想。
(2) 發酵法(孫體健，王浩江，曹曉峰等，食品研究與開發，2006， 12,11-12)。 以豆粕為原料，其步驟豆粕一蒸煮一冷卻一接種一帝,—真空乾燥一成 品，以料液比為1:15， 80%的乙醇為提取劑，溫度在70。C，提取3小時，提取 兩次效果最好，提取率不超過0.51%。
(3) 化學合成法。化學合成法主要有以下幾種
①重排法 Singh O V (Singn O V， Kapid R S. Indian J Chem., 1993, 32B, 911-915)研究了黃烷酮分別在T1(0AC)3/HC104， T1(C104)3/HC104， TTN/HCI04
體系中重排合成得異黃酮，儘管收率較高，所需的原料和試劑都不易得，很難實 現反應的放大。
②鈀催化法 Yokoe (Yokoe 1， Sugita Y. Chem Ph腿Bull" 1989, 37, 529-530)研究了 3-碘色酮與芳基硼酸在Pd(PPh3)4中反應合成異黃酮，產率較高， 但原料和試劑不易得。
(D微波法微波催化法合成是一種有機合成的新方法，能夠大幅度的提高反 應收率，縮短反應時間。Yu-Chen Chang等人(Chang Y C, Muraleedharan G N. Ross CS. etal. JAgricFoodChem., 1994,42,1869-1871)首次利用微波催化法合成 了某些取代的異黃酮，使反應時間大大縮短，總收率也較高，但此法需要特殊容 器，不易實現大規模的生產。
④以苯乙酸或苯乙氰為原料合成異黃酮 Devi (Devi N， Jain N， Krishnamurty H G. Indian J Chem., 1993, 32， 874-876)先製備節基酮，然後在環 化得到相應的異黃酮，在這類方法合成異黃酮的反應中，苯基苄基酮與d試劑 環合是反應的關鍵步驟，人們在這方面已做了大量的研究工作。Spath等(Spath E, Lederer E. Ber.， 1930， 63， 743)在甲酸乙酯和鈉條件下在封管中縮合得異黃酮。 Sathe等(Sathe V, Venkataraman K. Current Sci.， 1949， 18， 373)在原甲酸乙酯並 含少量哌啶的吡啶溶液中縮合得到7-羥基異黃酮。Farkas (Farkas L. Chem. Ind.， 1957,1212)用氰化鋅和鹽酸與苯基苄基酮進行甲醯化反應，先形成e-羰基醛 亞胺，再水解形成烯醇，然後失水閉環生成相應的異黃酮。Krishnamurty等 (Krishnamurty H G, Prasad J S. Tetrahedron Lett., 1977， 18， 3071-3072)用甲酸以 N-甲醯眯唑的活化形式提供了異黃酮合成中的d試劑單元合成異黃酮。Jha等 (Jha H C， Zilliken F, Breitmaier E. Angew.Chem., 1981， 93, 129)用1 ， 3， 5-三嗪 作為Q試劑與鄰羥基苯基苄基酮在8 3衛120.作溶劑和催化劑下，反應合成異黃 酮。Pelter (Palter A, Foot S. Synthesis, 1976， 326)用二甲氧基二甲氨基甲烷作為苯 基節基酮甲醯化的Q試劑加成環合一步進行，反應中二甲氧基二甲氨基甲烷作 為鹼性催化劑，條件溫和，反應速度快。二甲氧基二甲氨基甲烷在反應中既為 Cl單元，其鹼性在反應中又可起到催化作用，而不需要加入其它的鹼催化劑。
該方法的特點是收率好，適合於大量製備。但如果脫氧安息香中含間苯三酚單元， 且其酚羥基未保護時，由於在苯環上發生縮合反應，而使其收率大大降低。當其酚羥基呈保護狀態時，其收率則較好。Balasubramanian (Balasubramanian S， Muraleedharan G N. Synth Commun., 2000， 30, 469-484)在前人研究的基礎上，實 現了在DMF/PCl3體系下異黃酮的中間體不分離出來的方法合成，所需的試劑 容易得到，收率較好。
發明內容
本發明的目的是提供一種條件溫和、操作簡便、選擇性大、產率高的異黃酮 的合成方法，以實現工業化生產，滿足異黃酮^在飼料添加劑及其它領域的需要。
本發明以4位取代的間苯二酚和4位取代的苯乙醯化合物反應得到對應的苯 基苄基酮，再與無水羧酸鹽和對應的酸酐發生關環反應，得到一類中間環2位帶 有取代基的異黃酮，反應式如下
本發明的合成方法包括以下具體步驟:
(1) 將4位取代的間苯二酚與4位取代的苯乙醯化合物按物質量1: 1溶於 溶劑中，在反應溫度為50 15(TC，路易斯酸為催化劑的條件下，反應3 25小 時，冷卻至室溫，除去溶劑，殘液用10%的NaHC03溶液洗漆至中性，過濾， 烘乾，得到取代的苯基苄基酮；
(2) 將取代的苯基苄基酮加入無水羧酸鹽/酸酐溶液中，升溫至100 200 °C,保溫反應5 25小時，反應結束後，降溫至室溫，將混合物倒入清水中水解， 過濾，用水洗至中性，烘千，得對應異黃酮，用醇洗滌後得無色純品。
上述步驟(1)中，所述4位取代的間苯二酚中R!為H或d-C4的垸基，其 中Q-Q的垸基為甲基、乙基、丙基、異丙基、正丁基、異丁基或叔丁基，優先
選擇H、甲基、乙基；所述4位取代的苯乙醯化合物中R2為H或d-C4的烷基，
其中d-Q的烷基為甲基、乙基、丙基、異丙基、正丁基、異丁基或叔丁基，優 先選擇H、甲基、乙基；所述4位取代的苯乙醯化合物中X為0H、 Cl、 Br或I， 優先選擇OH、 Cl、 Br;所述溶劑為d滷代烴，包括CH2C12， CHC13， CC14、 CH2Br2、 CHBr3、 CBr4、 CH3I，優先選擇CH2C12， CHC13;所述路易斯酸為ZnCl2、 FeCl3、 A1C13、 ZnBr2、 FeBr3、 Et2O.BF3，選擇Et2O.BF3為催化劑時，可以不用其它溶劑；
反應溫度優選80 120°C;反應時間優選8 20小時。
上述步驟(2)中，所述無水羧酸鹽為IA、 IIA金屬的羧酸鹽，其中IA、 IIA 金屬是指鋰、鈉、鉀、鈣、鋇，優先選擇羧酸的鉀、鈉鹽；所述羧酸鹽和對應的 酸酐中R為H或CrC4的垸基，其中d-C4的垸基為甲基、乙基、丙基、異丙基、 正丁基、異丁基或叔丁基甲基，優先選擇H、甲基、乙基，當R為H時，得到 中間環2位不帶烷基的普通異黃酮；所述醇為Q-Q的一元醇和二元醇，如甲醇、 乙醇、l-丙醇、2-丙醇、l-丁醇、2-丁醇、乙二醇等，另外也指丙三醇，優先選 擇甲醇、乙醇；反應溫度優選120 180'C;反應時間優選10 18小時。
本發明與現有的技術相比，具有以下特點(l)在製備節基酮，以苯乙醯化 合物代替苯乙酸和苯乙氰，拓寬了反應的選擇性；(2)用無水羧酸鹽與對應的酸 酐和苄基酮發生關環反應，突破現有技術用d試劑和潛在d試劑進行關環反應；
(3)得到中間環2位均有出現取代基的一類異黃酮。
最佳實施方式
以下列舉具體實施例對本發明進行說明。實施例只用於對本發明作進一步說 明，不代表本發明的保護範圍，其他人根據本發明做出的非本質的修改和調整， 仍屬於本發明的保護範圍。 實施例l
在500ml帶冷凝管、乾燥管的四口燒瓶中依次加入30.9g(0.2mol)苯乙醯氯、 24.8g(0.2mol)4-甲基間苯二酚、200mlCH2CI2， 2gZnCl2，開動攪拌，在80。C下反 應20h。降至室溫後，除去溶劑CH2Cl2,殘液用10n/。的NaHCO3溶液洗滌至中性。 過濾，烘乾，得固體5-甲基-2，4-二羥基苯基苄基酮37.8g，產率78%，用甲醇重結 晶得純品。
在250ml帶冷凝管、乾燥管的四口燒瓶中加入37.8g(0.156mol)5-甲基-2， 4-二羥基苯基苄基酮、無水丙酸鈉45g、丙酐150mL，升溫至170°C，保溫反應18h， 降溫至室溫。將反應瓶內混合物倒入500mL清水中水解，真空抽濾，用水洗至 中性，烘乾，得6-甲基-2-乙基-7-丙醯氧基異黃酮49.8g，收率為95%。用乙醇洗 滌後得無色純品，HPLC含量》98"M)。 實施例2
在500ml帶冷凝管、乾燥管的四口燒瓶中依次加入33.78(0.2 101)4-甲基苯乙
醯氯、24.8g(0.2mol)4-甲基間苯二酚、200ml三氟化硼-乙醚，開動攪拌，在90。C 下反應15h。除去三氟化硼-乙醚，降至室溫後，殘液用10W的NaHCO3溶液洗滌 至中性。過濾，烘乾，得固體5-甲基-2,4-二羥基苯基-(4-甲基)苄基酮44.5g，產率 87%，用甲醇重結晶得純品。
在250ml帶冷凝管、乾燥管的四口燒瓶中加入44.5g(0.174mo1) 5-甲基-2, 4-二羥基苯基-(4-甲基)苄基酮、無水乙酸鉀50g、醋酐150mL，升溫至14(TC，保 溫反應18h，降溫至室溫。將反應瓶內混合物倒入500mL清水中水解，真空抽 濾，用水洗至中性，烘乾，得2,6，4'-三甲基-7-乙醯氧基異黃酮51.9g，收率為92. 6%。用1-丙醇洗滌後得無色純品，HPLC含量》98M。 實施例3
在500ml帶冷凝管、乾燥管的四口燒瓶中依次加入27.2g(0.2mo1)苯乙酸、 22g(0.2mol)間苯二酚、250mlCH2Cl2, 2gFeCl3，開動攪拌，在100。C下反應10h。 降至室溫後，除去溶劑CH2Cl2，殘液用10。/。的NaHCO3溶液洗滌至中性。過濾， 烘乾，得固體2， 4-二羥基苯基苄基酮34.2§，含量75%左右，用甲醇重結晶得純
口
在250mL帶冷凝管、乾燥管的四口燒瓶中加入34.2g(0.15mo1) 2, 4-二羥基苯 基苄基酮、無水丙酸鉀65g、丙酐150mL，升溫至14(TC，保溫反應18h，降溫至 室溫。將反應瓶內混合物倒入500mL清水中水解，真空抽濾，用水洗至中性， 烘乾，得2-乙基-7-丙醯氧基異黃酮43.3g，收率為90%。用乙二醇洗漆後得無色純 品，HPLC含量》980/。。 實施例4
在500ml帶冷凝管、乾燥管的四口燒瓶中依次加入45.48(0.211101)4-乙基苯乙 醯溴、27.6g(0.2mol)4-乙基間苯二酚、150mlCH2Br2， 2gZnBr2，開動攪拌，在120 'C下反應8h。除去CH2Br2，降至室溫後，殘液用10。/。的NaHCO3溶液洗滌至中性。 過濾，烘乾，得固體5-乙基-2,4-二羥基苯基-(4-乙基)苄基酮39.76g，含量70%左 右，用甲醇重結晶得純品。
在250mL帶冷凝管、乾燥管的四口燒瓶中加入39.76g(0.14mo1) 25-乙基-2, 4-二羥基苯基-(4-乙基)苄基酮、無水丙酸鈉55g、丙酐150mL，升溫至140'C，保溫 反應18h，降溫至室溫。將反應瓶內混合物倒入500mL清水中水解，真空抽濾，
用水洗至中性，烘乾，得2，6,4'-三甲基-7-丙醯氧基異黃酮42.3g，收率為80.0%。 用甲醇洗滌後得無色純品，HPLC含量》98。/0。
權利要求
1、一種飼料添加劑——異黃酮的合成方法，其特徵在於以4位取代的間苯二酚和4位取代的苯乙醯化合物反應得到對應的苯基苄基酮，再與無水羧酸鹽和對應的酸酐發生關環反應，得到一類中間環2位帶有取代基的異黃酮。
2、 根據權利要求1所述的異黃酮類化合物的合成方法，其特徵在於包括以下具體步驟(1 )將4位取代的間苯二酚與4位取代的苯乙醯化合物按物質量1: 1溶於溶劑中，在反應溫度為50 15(TC，路易斯酸為催化劑的條件下，反應3 25小 時，冷卻至室溫，除去溶劑，殘液用10%的NaHC03溶液洗滌至中性，過濾， 烘乾，得到取代的苯基苄基酮；(2)將取代的苯基苄基酮加入無水羧酸鹽/酸酐溶液中，升溫至100 200 °C,保溫反應5 25小時，反應結束後，降溫至室溫，將混合物倒入清水中水解， 過濾，用水洗至中性，烘乾，得對應異黃酮，用醇洗滌後得無色純品，反應式如 下
3、 根據權利要求2所述的異黃酮類化合物的合成方法，其特徵在於步驟(1) 中所述的4位取代的間苯二酚中R,為H或d-C4的烷基，其中的烷基為 甲基、乙基、丙基、異丙基、正丁基、異丁基或叔丁基。
4、 根據權利要求2所述的異黃酮類化合物的合成方法，其特徵在於步驟(1) 中所述的4位取代的苯乙醯化合物中R2為H或d-C4的垸基，其中d-C4的烷 基為甲基、乙基、丙基、異丙基、正丁基、異丁基或叔丁基。
5、 根據權利要求2所述的異黃酮類化合物的合成方法，其特徵在於步驟(l) 中所述的4位取代的苯乙醯化合物中X為0H、 Cl、 Br或I。
6、 根據權利要求2所述的異黃酮類化合物的合成方法，其特徵在於步驟(1) 中所述的溶齊U為Q滷代烴，包括CH2Cl2、 CHC13、 CC14、 CH2Br2、 CHBr3、 CBr4 或CH3I。
7、 根據權利要求2所述的異黃酮類化合物的合成方法，其特徵在於步驟(1) 中所述的路易斯酸特別指ZnCl2、 FeCl3、 A1CI3、 ZnBr2、 FeBr3、 Et2O.BF3。
8、 根據權利要求2所述的異黃酮類化合物的合成方法，其特徵在於步驟(2) 中所述的無水羧酸鹽為IA、 IIA金屬的羧酸鹽，其中IA、 IIA金屬是指鋰、鈉、 鉀、鈣或鋇。
9、 根據權利要求2所述的異黃酮類化合鉤的合成方法，其特徵在於步驟(2) 中所述的羧酸鹽和對應的酸酐中R為H或d-C4的垸基，其中的垸基為甲 基、乙基、丙基、異丙基、正丁基、異丁基或叔丁基甲基。
10、 根據權利要求2所述的異黃酮類化合物的合成方法，其特徵在於步驟(2) 中所述的醇為d-C4的一元醇、二元醇或丙三醇，其中一元醇為甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、l-丁醇、2-丁醇，二元醇為乙二醇。
全文摘要
本發明公開了一種飼料添加劑——異黃酮的合成方法，該合成方法以4位取代的間苯二酚和4位取代的苯乙醯化合物反應得到對應的苯基苄基酮，再與無水羧酸鹽和對應的酸酐發生關環反應，得到一類中間環2位帶有取代基的異黃酮。本發明不需要特殊裝置，反應條件溫和，易於操作，產率較高，易於進行工業化生產。另外，本發明還具有以下特點(1)在製備苄基酮，以苯乙醯化合物代替苯乙酸和苯乙氰，拓寬了反應的選擇性；(2)用無水羧酸鹽與對應的酸酐和苄基酮發生關環反應，突破現有技術用C1試劑和潛在C1試劑進行關環反應；(3)得到中間環2位均有出現取代基的一類異黃酮。
文檔編號A23K1/17GK101095462SQ20071002907
公開日2008年1月2日 申請日期2007年7月9日 優先權日2007年7月9日
發明者冉學光, 周桂蓮, 林映才, 蔣宗勇 申請人:廣東新南都飼料科技有限公司