玉米烯酮的合成与应用转化

玉米烯酮，英文名为Zearalenone，常温常压下为结晶固体。玉米烯酮是一种真菌毒素，主要有食物和饲料中的Fusarium产生。可作为有机合成和生物化学中间体，可用于兽医药物研究和生物活性分子的修饰和衍生化。此外，玉米烯酮对动物的作用类似于雌激素，会造成雌激素过多。玉米烯酮可作为兽药，是一种合成的有雌激素活性的促生长剂，用作饲料添加剂。

溶解性

玉米烯酮能溶解于常见的有机溶剂例如乙酸乙酯，二氯甲烷以及醇类溶剂等，但是在水中溶解性较差。

生物活性

根据文献报道，玉米烯酮在人类生殖系统疾病中常见，偶见于高雌激素综合征，有证据表明玉米烯酮及其代谢产物对猪、牛、羊具有雌激素活性，会造成雌激素过多，但玉米烯酮在小鼠、大鼠和猪口服或腹腔给药后毒性较低。

合成方法

图1 玉米烯酮的合成路线

在10度下，将Al ( 48.6 mg , 2.25 mmol)和I2( 320 mg , 1.26 mmol)]的反应混合物搅拌30 min制得AlI3的苯溶液。然后将甲氧基反应物( 12 mg , 0.036 mmol)溶于无水苯中( 1 mL)，将其加入到AlI3的苯溶液[以Al ( 48.6 mg , 2.25 mmol)和I2( 320 mg , 1.26 mmol)里,所得的反应混合物在80 °C下搅拌反应1 h。反应结束后，往反应体系中加入2 mL NH4Cl水溶液和2 mL焦亚硫酸钠水溶液淬灭反应，然后用乙酸乙酯( 3 × 5m L)萃取反应混合物，合并有机层用无水Na2SO4干燥，过滤除去干燥剂，所得的滤液在真空下浓缩，然后将得到的残留物经硅胶( EtOAc / PE , 30∶70)柱色谱分离纯化即可得到目标产物分子玉米烯酮。[1]

应用转化

玉米烯酮可作为有机合成和生物化学中间体，可用于兽医药物研究和生物活性分子的修饰和衍生化。在有机合成转化中，玉米烯酮中的不饱和双键可以在钯碳加氢的作用下还原成为相应的烷基链；此外结构中的酮羰基也可以在还原剂的作用下转变为相应的羟基，需要说明的是得到的产物是非对映异构体的混合物。

图2 玉米烯酮的应用转化

在一个干燥的反应烧瓶中，将钯碳催化剂( 5wt.%、4或5mol %)加入到玉米烯酮( 159.2 mg , 0.5 mmol , 1.0 equiv)的乙醇( 0.012 M )溶液中，对反应体系进行氢气球鼓泡以除去反应体系中的空气，然后将反应混合物在H2气氛下于室温下搅拌反应若干个小时。通过TLC点板监测反应进度，反应结束后通过硅藻土垫过滤混合物除去不溶性沉淀，滤饼用乙酸乙酯洗涤，所得的有机层在真空减压下浓缩，所得的粗残渣经硅胶柱色谱( 20 % EtOAc /正己烷) 分离纯化即可得到玉米烯酮氢化的目标产物分子。[2]

图3 玉米烯酮的应用转化

在一个干燥的反应烧瓶中，将NaBH4 ( 42.8 mg , 1.13 mmol , 4.50当量)加入到玉米烯酮( 80.0 mg、251 μ mol)的甲醇溶液( 1.3 m L )中，所得的反应混合物在零度下搅拌，然后慢慢地将反应混合物恢复至室温，并在室温下搅拌反应3.5小时。反应结束后往反应体系中加水20 mL，然后用1 M HCl调节反应粗体系的p H至p H = 7。再用乙酸乙酯( 4 × 10mL)萃取水相部分，合并有机组分用盐水( 20 mL)洗涤，合并所有的有机组分并将其在无水Na2SO4上干燥。过滤除去干燥剂后在减压条件下除去滤液中的挥发分，即可得到还原的目标产物分子，得到的是非对映异构体的混合物。[3]

储存条件

玉米烯酮化学性质较为稳定，正常情况下不会分解，结构中含有两个酚羟基具有一定的酸性会和碱性物质结合成盐。玉米烯酮需要避开碱性化合物密封保存在低温（一般为2到8度）且干燥的环境中。

参考文献

[1] Kumar Dey, Sujit et al European Journal of Organic Chemistry, 2016(9), 1684-1692; 2016

[2] Tadpetch, Kwanruthai et al Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters, 26(15), 3612-3616; 2016

[3] Veth, Lukas et al ChemRxiv, 1-12; 2021