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摘要：仙鹤草酚B是我国常用中草药仙鹤草中的脂溶性酚类成分之一，现有研究表明其可能在驱虫、抗疟、降血糖、抗肿瘤等方面具有生物活性，近年来研究热度上升，因此如何通过化学手段高效合成仙鹤草酚B具有重大意义。本文详细介绍了现有报道的仙鹤草酚B及其合成关键中间体伪绵马酚的合成方法，并对各路线优缺点进行分析，展望前景。
关键词：仙鹤草酚B;伪绵马酚;合成;综述
引言
仙鹤草（Agrimony）是一种我国常用的中草药，现代药理学研究表明仙鹤草具有抗炎、抑菌、驱虫等多方面药理作用，早已是复方处方药的重要成分[1-3]，近年来还发现仙鹤草中部分活性物质还具有抗肿瘤、降血糖的作用，研究热度上升[4-6]。而仙鹤草酚B（Agrimol B）作为仙鹤草的主要脂溶性酚类成分之一，或是其主要生物活性物质[7]。目前仙鹤草酚B的获取方法仍然是以提取为主，但是由于仙鹤草中的酚类同系物混杂、分离纯化困难、含量较低[8，9]，极大阻碍了仙鹤草酚药理活性研究进程。为进一步研究其药代动力学、药理学活性，通过有效手段规模合成仙鹤草酚B具有重要意义。仙鹤草酚B的精确化学结构由我国在二十世纪七十年代首次成功表征[10]，并在2011年首次发表其13C-NMR数据[11]。由于仙鹤草酚B的分子结构中含有伪绵马酚（Pseudoaspidinol）分子片段（Scheme 1）。现有仙鹤草酚B的全合成方法均以伪绵马酚作为中间体[12，13]，而伪绵马酚作为一种单环间苯三酚类天然产物本身具抗菌、消炎、抑制各种皮肤藓菌等多方面药理活性[14，15]且可以通过结构衍生化得到新的生物活性物质[16]。高效、便捷的伪绵马酚合成方法不仅能有效提升仙鹤草酚B的合成效率、促进其药理活性研究进程，还能为其他单环间苯三酚物质的药理作用研究提供基础。因此，本文将分别总结仙鹤草酚B及其中间体伪绵马酚的现有合成方法，并对其优缺点进行讨论，对该领域未来发展方向进行展望。
1仙鹤草酚B合成方法
1.1两种中间体一锅法反应
1978年，李良泉[12]等人首次报道了仙鹤草酚B的全合成方法。其以间苯三酚为底物通过化学合成得到化合物a和化合物b（即伪绵马酚）两种分子片段。在1%氢氧化钾水溶液中通过甲醛提供亚甲基连接臂使两分子化合物b与一分子化合物a直接缩合，反应完毕以盐酸酸化、过滤、水洗、干燥后得到粗产物，最后以硅胶薄板层析分离成功得到仙鹤草酚B纯品。
该方法具备一定可行性，但最后一步缩合的收率极低，仅约6%（详见2.1部分）。由于收率低、反应体系复杂等原因，且分离手段为制备薄层色谱（PTLC），该报道尽管开创了人工全合成仙鹤草酚B，但其存在明显缺陷，难以大规模应用。
1.2 化合物b羟甲基化后与化合物a缩合
2016年，黄军海[13]等人提出一种新的仙鹤草酚B的合成方法。其同样利用化合物a与化合物b两种分子，首先在丙酮等极性有机溶剂中用碳酸钾等常规碱催化，使化合物b与多聚甲醛反应，经过滤、调节pH、萃取、干燥、石油醚/乙酸乙酯打浆后得到化合物c纯品，专利报道最高收率为88%。然后在二氧六环等非质子有机溶剂中用路易斯酸催化，使两分子化合物c与一分子化合物a反应，经淬灭、萃取、干燥、重结晶后得仙鹤草酚B纯品，专利报道的最高收率为81%。反应通式如下：
综上所述，现阶段有关仙鹤草酚B合成的文献数量较少，且主要集中于最后一步缩合反应的研究，黄海军等人的研究已经大大提高了该步反应的收率。因而仙鹤草酚的全合成主要难点在于化合物b（伪绵马酚）提取困难、合成收率低、购买价格昂贵等问题，开发高效便捷的化合物b合成方法能对仙鹤草酚B的全合成起到极大的促进作用。
2化合物b（伪绵马酚）合成方法
化合物b的主要合成难度在于选择性地甲基化2-甲基-4-丁酰基均苯三酚苯环上1-位的羟基（Scheme 4）。该位附近存在甲基（和丁酰基），因此直接甲基化将以3-位羟基上的氢被取代为主。多年来，研究人员设计了各种多步合成路线，试图得到高收率的伪绵马酚生产方法，我们总结如下：
2.1羧基占据反应位点合成伪绵马酚
1975年，上海药物研究所的研究人员[8]在仙鹤草酚C的结构与合成研究中，首次报道了伪绵马酚的全合成。其通过利用羧基占据化合物A2苯环位点（Kolbe-Schmitt反应），选择性甲基化羧基对位的酚羟基，再经傅克酰化反应、酯基水解、脱羧等一些列反应成功获得伪绵马酚（Scheme 5）。该方法虽然开拓了一种新的伪绵马酚合成路线，但存在传统Kolbe-Schmitt反应所需反应条件严苛、羟基甲基化反应仍有可能生成较多副产物、酯基水解不完全影响收率等多种问题。
2.2利用苄基保护酚羟基合成伪绵马酚
1976年沈阳药学院研究人员[17]在鹤草酚的全合成研究中也报道了伪绵马酚的化学合成。其将甲基均苯三酚正丁酰化后，利用氯苄选择性保护苯环上酚羟基得到相应的二苄基醚（B3），再与硫酸二甲酯反应得甲醚（B4），最后利用钯碳体系氢解保护基团得到伪绵马酚。文献报道四步总收率约16%，其中苄基保护反应收率为24.2%。但是苄氯属于高毒性物质，具有致癌、损害肝肾等危害，结合收率和试剂毒性等因素，虽然此方法已明显提高了伪绵马酚的合成收率，但仍然存在可优化空间，如选用其他酚羟基保护试剂等。
2018年林鹏飞[18]等同样使用芐基试剂保护酚羟基，并且选择成本更低的2，4，6-三羟基苯甲醛为底物经5步反应合成伪绵马酚：利用氰基硼氢化钠还原醛基为甲基得到中间体C2;利用Friedel–Crafts反应原理实现苯环的正丁酰化制备中间体C3;以丙酮为溶剂，碳酸钾为催化剂，溴化苄为保护试剂选择性保护苯环4、6位酚羟基，得到化合物C4;使用碘甲烷制备苯甲醚，得到中间体C5;钯/碳、氢气作用下脱除苄基得到目标产物伪绵马酚，总收率约7%。该方法主要问题为虽然2，4，6-三羟基苯甲醛价格较甲基均苯三酚更低，但是氰基硼氢化钠还原效果一般，收率仅48.1%;此外，以苄溴提供苄基保护酚羟基的反应收率虽然有56.4%，但文章报道脱保护收率仅48.6%，与沈阳药学院研究人员的实验结果差异明显（脱保护收率90%，Scheme 6）[17]。 2.3酚羟基成酯合成伪绵马酚
2018年徐进宜[19]等以有机酸、有机酸的酰氯、有机酸酐为酰化试剂，使酚羟基选择性成酯，再通过甲基化-脱保护的方法制备伪绵马酚。其缺点在于酚羟基保护这一步使用有机酸及其衍生物作为保护试剂，收率不高、所需试剂较多且操作繁琐。
3总结
现有报道的两种仙鹤草酚B的合成方法都是通过伪绵马酚与2，4，6-三羟基-α-甲基丁酰苯缩合，黄军海等人先将伪绵马酚羟甲基化后再与2，4，6-三羟基-α-甲基丁酰苯缩合的方法已经极大提高了缩合收率。此外，尽管近几年来研究人员不断对伪绵马酚的制备方法进行改进，现有合成方法仍然存在使用试剂昂贵、毒性高、操作复杂、反应收率一般等问题，其关键在于酚羟基保护试剂的选择与脱保护条件的摸索。总的来说，伪绵马酚作为仙鹤草酚B合成的关键中间体，目前还未能进行工业化合成。其最佳合成路线还有待进一步开拓，例如，采用更绿色的还原试剂还原三羟基苯甲醛;使用更廉价、高效的保护试剂和脱保护方法来选择性甲基化羟基等。在此基础上发展的更加高效便捷的伪绵马酚和仙鹤草酚B全合成方法将能进一步推动这类衍生物的的生物活性研究进程。
参考文献
[1]洪阁，戴永红，刘培勋，等.仙鹤草化学成分和药理作用研究进展[J].药学服务与研究，2008（05）：362-366.
[2]刘位杰，梁敬钰，孙建博，等.仙鹤草化学成分及药理作用研究进展[J].海峡药学，2016，28（02）：1-7.
[3]李君，杨杰.仙鹤草主要化学成分与药理作用研究进展[J].中国野生植物资源，2020，39（04）：54-60.
[4]黄兴，王哲，王保和.仙鹤草药理作用及临床应用研究进展[J].山东中医杂志，2017，36（02）：172-176.
[5]王莲，张荣泉.仙鹤草不同提取物对肿瘤细胞作用的研究概况[J].天津药学，2016，28（04）：46-48.
[6]Hnit Su Su Thae，Ding Rongzhen，Bi Ling，Xie Chanlu，Yao Mu，De Souza Paul，Xu Ling，Li Zhong，Dong Qihan. Agrimol B present in Agrimonia pilosa Ledeb impedes cell cycle progression of cancer cells through G0 state arrest.[J]. Biomedicine & Pharmacotherapy，2021，141： 111795.
[7]仙鶴草抗微生物成分[J].国外医药（植物药分册），1989（02）：83-84.
[8]上海药物研究所，上海第十四制药厂.仙鹤草有效成分的研究Ⅰ.提取、分离及仙鹤草酚C的结构与合成[J].化学学报，1975（01）：23-33.
[9]刘红霞，刘召喜，姜清华，丁丽琴，陈丽霞，邱峰.仙鹤草的酚类化学成分[J].沈阳药科大学学报，2010，27（04）：286-289+298.
[10]陈仲良，朱大元，王洪诚，黄宝山，秦国伟.仙鹤草有效成分的研究--Ⅱ.仙鹤草酚A，B，D和E的结构[J].化学学报，1978（01）：35-41.
[11]贺成，秦文杰，唐晓晶，陈玉武，叶祖光.仙鹤草地上部分仙鹤草酚B的分离与鉴定[J].中草药，2011，42（02）：255-256.
[12]李良泉，郑亚平，虞佩琳，李英，盖元珠，王德生，陈一心.仙鹤草有效成分的研究--Ⅲ.仙鹤草酚A，B，D和E的合成[J].化学学报，1978（01）：43-48.
[13]黄军海，史艳平，谭绍英，李明.一种间苯三酚类衍生物、及中间体的制备方法：201611263830.9[P].2018-07-10.
[14]G Francesconi，A C Valle，S Passos，et al. Terbinafine （250 mg/day）： an effective and safe treatment of cutaneous sporotrichosis[J]. Journal of the European Academy of Dermatology and Venereology ： JEADV，2009，23（11）： 1273-1276.
[15]Almeida-Paes Rodrigo et al. Melanins Protect Sporothrix brasiliensis and Sporothrix schenckii from the Antifungal Effects of Terbinafine.[J]. Plos One，2016，11（3） ： e0152796.
[16]杨世豪.伪绵马酚及其结构修饰物和绵马酚的制备及抑菌活性研究[D].广东药科大学，2017.
[17]鹤草酚的全合成[J].化学学报，1976（04）：313-320.
[18]林鹏飞，杨世豪，祁燕，叶连宝，唐春萍，沈志滨.伪绵马酚及其衍生物的合成与体外抗真菌作用[J].中国药物化学杂志，2018，28（01）：15-19.
[19]徐进宜，孙翃昊，裘杨溢，李文龙，秦帅，钟磊，叶连宝，沈志滨，唐春萍.一种天然产物伪绵马酚的全合成方法：201810822621.6[P].2018-12-07.
项目基金：校级创新创业项目（NO.S202013023008）
作者简介：丁宗琦（1999-），男，浙江杭州人，硕士在读，从事药物合成研究。
关键词：仙鹤草酚B;伪绵马酚;合成;综述
引言
仙鹤草（Agrimony）是一种我国常用的中草药，现代药理学研究表明仙鹤草具有抗炎、抑菌、驱虫等多方面药理作用，早已是复方处方药的重要成分[1-3]，近年来还发现仙鹤草中部分活性物质还具有抗肿瘤、降血糖的作用，研究热度上升[4-6]。而仙鹤草酚B（Agrimol B）作为仙鹤草的主要脂溶性酚类成分之一，或是其主要生物活性物质[7]。目前仙鹤草酚B的获取方法仍然是以提取为主，但是由于仙鹤草中的酚类同系物混杂、分离纯化困难、含量较低[8，9]，极大阻碍了仙鹤草酚药理活性研究进程。为进一步研究其药代动力学、药理学活性，通过有效手段规模合成仙鹤草酚B具有重要意义。仙鹤草酚B的精确化学结构由我国在二十世纪七十年代首次成功表征[10]，并在2011年首次发表其13C-NMR数据[11]。由于仙鹤草酚B的分子结构中含有伪绵马酚（Pseudoaspidinol）分子片段（Scheme 1）。现有仙鹤草酚B的全合成方法均以伪绵马酚作为中间体[12，13]，而伪绵马酚作为一种单环间苯三酚类天然产物本身具抗菌、消炎、抑制各种皮肤藓菌等多方面药理活性[14，15]且可以通过结构衍生化得到新的生物活性物质[16]。高效、便捷的伪绵马酚合成方法不仅能有效提升仙鹤草酚B的合成效率、促进其药理活性研究进程，还能为其他单环间苯三酚物质的药理作用研究提供基础。因此，本文将分别总结仙鹤草酚B及其中间体伪绵马酚的现有合成方法，并对其优缺点进行讨论，对该领域未来发展方向进行展望。
1仙鹤草酚B合成方法
1.1两种中间体一锅法反应
1978年，李良泉[12]等人首次报道了仙鹤草酚B的全合成方法。其以间苯三酚为底物通过化学合成得到化合物a和化合物b（即伪绵马酚）两种分子片段。在1%氢氧化钾水溶液中通过甲醛提供亚甲基连接臂使两分子化合物b与一分子化合物a直接缩合，反应完毕以盐酸酸化、过滤、水洗、干燥后得到粗产物，最后以硅胶薄板层析分离成功得到仙鹤草酚B纯品。
该方法具备一定可行性，但最后一步缩合的收率极低，仅约6%（详见2.1部分）。由于收率低、反应体系复杂等原因，且分离手段为制备薄层色谱（PTLC），该报道尽管开创了人工全合成仙鹤草酚B，但其存在明显缺陷，难以大规模应用。
1.2 化合物b羟甲基化后与化合物a缩合
2016年，黄军海[13]等人提出一种新的仙鹤草酚B的合成方法。其同样利用化合物a与化合物b两种分子，首先在丙酮等极性有机溶剂中用碳酸钾等常规碱催化，使化合物b与多聚甲醛反应，经过滤、调节pH、萃取、干燥、石油醚/乙酸乙酯打浆后得到化合物c纯品，专利报道最高收率为88%。然后在二氧六环等非质子有机溶剂中用路易斯酸催化，使两分子化合物c与一分子化合物a反应，经淬灭、萃取、干燥、重结晶后得仙鹤草酚B纯品，专利报道的最高收率为81%。反应通式如下：
综上所述，现阶段有关仙鹤草酚B合成的文献数量较少，且主要集中于最后一步缩合反应的研究，黄海军等人的研究已经大大提高了该步反应的收率。因而仙鹤草酚的全合成主要难点在于化合物b（伪绵马酚）提取困难、合成收率低、购买价格昂贵等问题，开发高效便捷的化合物b合成方法能对仙鹤草酚B的全合成起到极大的促进作用。
2化合物b（伪绵马酚）合成方法
化合物b的主要合成难度在于选择性地甲基化2-甲基-4-丁酰基均苯三酚苯环上1-位的羟基（Scheme 4）。该位附近存在甲基（和丁酰基），因此直接甲基化将以3-位羟基上的氢被取代为主。多年来，研究人员设计了各种多步合成路线，试图得到高收率的伪绵马酚生产方法，我们总结如下：
2.1羧基占据反应位点合成伪绵马酚
1975年，上海药物研究所的研究人员[8]在仙鹤草酚C的结构与合成研究中，首次报道了伪绵马酚的全合成。其通过利用羧基占据化合物A2苯环位点（Kolbe-Schmitt反应），选择性甲基化羧基对位的酚羟基，再经傅克酰化反应、酯基水解、脱羧等一些列反应成功获得伪绵马酚（Scheme 5）。该方法虽然开拓了一种新的伪绵马酚合成路线，但存在传统Kolbe-Schmitt反应所需反应条件严苛、羟基甲基化反应仍有可能生成较多副产物、酯基水解不完全影响收率等多种问题。
2.2利用苄基保护酚羟基合成伪绵马酚
1976年沈阳药学院研究人员[17]在鹤草酚的全合成研究中也报道了伪绵马酚的化学合成。其将甲基均苯三酚正丁酰化后，利用氯苄选择性保护苯环上酚羟基得到相应的二苄基醚（B3），再与硫酸二甲酯反应得甲醚（B4），最后利用钯碳体系氢解保护基团得到伪绵马酚。文献报道四步总收率约16%，其中苄基保护反应收率为24.2%。但是苄氯属于高毒性物质，具有致癌、损害肝肾等危害，结合收率和试剂毒性等因素，虽然此方法已明显提高了伪绵马酚的合成收率，但仍然存在可优化空间，如选用其他酚羟基保护试剂等。
2018年林鹏飞[18]等同样使用芐基试剂保护酚羟基，并且选择成本更低的2，4，6-三羟基苯甲醛为底物经5步反应合成伪绵马酚：利用氰基硼氢化钠还原醛基为甲基得到中间体C2;利用Friedel–Crafts反应原理实现苯环的正丁酰化制备中间体C3;以丙酮为溶剂，碳酸钾为催化剂，溴化苄为保护试剂选择性保护苯环4、6位酚羟基，得到化合物C4;使用碘甲烷制备苯甲醚，得到中间体C5;钯/碳、氢气作用下脱除苄基得到目标产物伪绵马酚，总收率约7%。该方法主要问题为虽然2，4，6-三羟基苯甲醛价格较甲基均苯三酚更低，但是氰基硼氢化钠还原效果一般，收率仅48.1%;此外，以苄溴提供苄基保护酚羟基的反应收率虽然有56.4%，但文章报道脱保护收率仅48.6%，与沈阳药学院研究人员的实验结果差异明显（脱保护收率90%，Scheme 6）[17]。 2.3酚羟基成酯合成伪绵马酚
2018年徐进宜[19]等以有机酸、有机酸的酰氯、有机酸酐为酰化试剂，使酚羟基选择性成酯，再通过甲基化-脱保护的方法制备伪绵马酚。其缺点在于酚羟基保护这一步使用有机酸及其衍生物作为保护试剂，收率不高、所需试剂较多且操作繁琐。
3总结
现有报道的两种仙鹤草酚B的合成方法都是通过伪绵马酚与2，4，6-三羟基-α-甲基丁酰苯缩合，黄军海等人先将伪绵马酚羟甲基化后再与2，4，6-三羟基-α-甲基丁酰苯缩合的方法已经极大提高了缩合收率。此外，尽管近几年来研究人员不断对伪绵马酚的制备方法进行改进，现有合成方法仍然存在使用试剂昂贵、毒性高、操作复杂、反应收率一般等问题，其关键在于酚羟基保护试剂的选择与脱保护条件的摸索。总的来说，伪绵马酚作为仙鹤草酚B合成的关键中间体，目前还未能进行工业化合成。其最佳合成路线还有待进一步开拓，例如，采用更绿色的还原试剂还原三羟基苯甲醛;使用更廉价、高效的保护试剂和脱保护方法来选择性甲基化羟基等。在此基础上发展的更加高效便捷的伪绵马酚和仙鹤草酚B全合成方法将能进一步推动这类衍生物的的生物活性研究进程。
参考文献
[1]洪阁，戴永红，刘培勋，等.仙鹤草化学成分和药理作用研究进展[J].药学服务与研究，2008（05）：362-366.
[2]刘位杰，梁敬钰，孙建博，等.仙鹤草化学成分及药理作用研究进展[J].海峡药学，2016，28（02）：1-7.
[3]李君，杨杰.仙鹤草主要化学成分与药理作用研究进展[J].中国野生植物资源，2020，39（04）：54-60.
[4]黄兴，王哲，王保和.仙鹤草药理作用及临床应用研究进展[J].山东中医杂志，2017，36（02）：172-176.
[5]王莲，张荣泉.仙鹤草不同提取物对肿瘤细胞作用的研究概况[J].天津药学，2016，28（04）：46-48.
[6]Hnit Su Su Thae，Ding Rongzhen，Bi Ling，Xie Chanlu，Yao Mu，De Souza Paul，Xu Ling，Li Zhong，Dong Qihan. Agrimol B present in Agrimonia pilosa Ledeb impedes cell cycle progression of cancer cells through G0 state arrest.[J]. Biomedicine & Pharmacotherapy，2021，141： 111795.
[7]仙鶴草抗微生物成分[J].国外医药（植物药分册），1989（02）：83-84.
[8]上海药物研究所，上海第十四制药厂.仙鹤草有效成分的研究Ⅰ.提取、分离及仙鹤草酚C的结构与合成[J].化学学报，1975（01）：23-33.
[9]刘红霞，刘召喜，姜清华，丁丽琴，陈丽霞，邱峰.仙鹤草的酚类化学成分[J].沈阳药科大学学报，2010，27（04）：286-289+298.
[10]陈仲良，朱大元，王洪诚，黄宝山，秦国伟.仙鹤草有效成分的研究--Ⅱ.仙鹤草酚A，B，D和E的结构[J].化学学报，1978（01）：35-41.
[11]贺成，秦文杰，唐晓晶，陈玉武，叶祖光.仙鹤草地上部分仙鹤草酚B的分离与鉴定[J].中草药，2011，42（02）：255-256.
[12]李良泉，郑亚平，虞佩琳，李英，盖元珠，王德生，陈一心.仙鹤草有效成分的研究--Ⅲ.仙鹤草酚A，B，D和E的合成[J].化学学报，1978（01）：43-48.
[13]黄军海，史艳平，谭绍英，李明.一种间苯三酚类衍生物、及中间体的制备方法：201611263830.9[P].2018-07-10.
[14]G Francesconi，A C Valle，S Passos，et al. Terbinafine （250 mg/day）： an effective and safe treatment of cutaneous sporotrichosis[J]. Journal of the European Academy of Dermatology and Venereology ： JEADV，2009，23（11）： 1273-1276.
[15]Almeida-Paes Rodrigo et al. Melanins Protect Sporothrix brasiliensis and Sporothrix schenckii from the Antifungal Effects of Terbinafine.[J]. Plos One，2016，11（3） ： e0152796.
[16]杨世豪.伪绵马酚及其结构修饰物和绵马酚的制备及抑菌活性研究[D].广东药科大学，2017.
[17]鹤草酚的全合成[J].化学学报，1976（04）：313-320.
[18]林鹏飞，杨世豪，祁燕，叶连宝，唐春萍，沈志滨.伪绵马酚及其衍生物的合成与体外抗真菌作用[J].中国药物化学杂志，2018，28（01）：15-19.
[19]徐进宜，孙翃昊，裘杨溢，李文龙，秦帅，钟磊，叶连宝，沈志滨，唐春萍.一种天然产物伪绵马酚的全合成方法：201810822621.6[P].2018-12-07.
项目基金：校级创新创业项目（NO.S202013023008）
作者简介：丁宗琦（1999-），男，浙江杭州人，硕士在读，从事药物合成研究。