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末端N-Teoc保护的氨基酸的合成

时间:2024-07-28

周亮,余美平

末端N-Teoc保护的氨基酸的合成

周亮,余美平

(杭州阿德莱诺泰制药技术有限公司,浙江杭州310018)

以Teoc为保护基,对4种氨基酸(Fmoc-Dap-OH、Fmoc-Dab-OH、Fmoc-Orn-OH和Fmoc-Lys-OH)的末端氨基进行保护,分别合成了末端氨基Teoc保护的氨基酸[Fmoc-Dap(Teoc)-OH、Fmoc-Dab(Teoc)-OH、Fmoc-Orn(Teoc)-OH和Fmoc-Lys(Teoc)-OH],其结构经1H NMR、13C NMR、MALDI-TOF-MS及元素分析表征。

氨基酸;Teoc;合成

氨基酸在医药、食品工业上有着广泛的应用。近年来在生理、药理、医学上的研究取得了很大的进展,研究氨基酸及其衍生物的合成有着重要的意义[1]。在Fmoc多肽固相合成策略中,赖氨酸(Lys)、鸟氨酸(Orn)、2,3-二氨基丙酸(Dab)和2,4-二氨基丁酸(Dap中的侧链氨基由于碱性很强,同时具有亲核作用,是进行化学修饰的常用位点。因此,需要特殊的保护基团,在一定条件下,其保护基可被选择性地脱除,而其他保护基不受影响可以进行,一般使用Dde[2]、IvDde[3]、Alloc[4]等进行正交保护。

但是使用上述保护基,存在以下不足,当用20%的哌啶/DMF脱除Fmoc时,在每次脱除过程中会有少量的Dde保护基团脱落;脱除Dde和IvDde保护基团时,若同时含有烯丙基类保护基,双键容易被还原;脱除Alloc时,会使用贵金属四(三苯基膦)钯,不仅增加成本,金属残留还会影响产品质量和含量[5]。

三甲基硅乙氧羰基(Teoc)保护的侧链氨基的Fmoc型氨基酸,克服了上述缺点,在三氟乙酸(TFA)、哌啶-DMF和2%肼溶液环境中非常稳定,在接枝、环化和支链被Fmoc(芴甲氧羰基)/ tBu修饰过的固相和液相肽合成中有极大的应用价值。研究表明,以Teoc作为保护基的氨基酸在黄蜂毒素[6]和醋酸地加瑞克[7]的合成中有很好的应用。

本文选取了α-氨基由Fmoc保护的4种氨基酸(Fmoc-Dap-OH,Fmoc-Dab-OH,Fmoc-Orn-OH和Fmoc-Lys-OH),对其末端氨基进行Teoc保护,合成了Fmoc-Dap(Teoc)-OH、Fmoc-Dab(Teoc)-OH、Fmoc-Orn(Teoc)-OH和Fmoc-Lys(Teoc)-OH(Scheme 1),其结构经1H NMR、13C NMR、MALDI-TOF-MS和元素分析表征。

该合成方法未见文献报道。

Fmoc-Dap(Teoc)-OH(X=1),Fmoc-Dap(Teoc)-OH(X=2),Fmoc-Orn(Teoc)-OH(X=3),Fmoc-Lys(Teoc)-OH(X=4)

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

Mercury-500型500 MHZ核磁共振仪(CDCl3为溶剂,TMS为内标);布鲁克AUTO FLEX SPEED TOF-TOF型质谱仪;VARIOELⅢ型全自动元素分析仪。

Fmoc-Dap-OH、Fmoc-Dab-OH、Fmoc-Orn-OH、Fmoc-Lys-OH和N-[2-(三甲基硅基)乙氧羰氧基]琥珀酰亚胺(Teoc-OSu),吉尔生化公司;其余所用试剂均为国产分析纯。

1.2 Fmoc-Dap(Teoc)-OH的合成

称取3.26 g Fmoc-Dap-OH(1 equiv,10 mmol)和1.06 g Na2COX(1 equiv,10 mmol)加入到50 mL水和50 mL四氢呋喃的混合溶液中溶解,称取2.85 g Teoc-OSu(1.1 equiv,11 mmol)加入到50 mL四氢呋喃,溶解后滴加上述混合溶液中,室温反应过夜。用柠檬酸调至pH=2~3,用乙酸乙酯(3×200 mL)萃取,合并有机相,分别用柠檬酸和氯化钠饱和溶液洗涤,无水硫酸钠干燥,旋蒸除溶得淡黄色油状物,用混合溶剂[V(醋酸乙酯):V(石油醚)=1:3]重结晶得Fmoc-Dap(Teoc)-OH:类白色固体3.81 g,产率81%;1H NMR(500 MHz, CDCl3):δ 7.7(2H,d,J=7.3 Hz,Fmoc ArH),7.63~7.55(2H,br m,Fmoc ArH),7.40(2H,t,J=7.3 Hz,Fmoc ArH),7.3(2H,t,J=7.3 Hz,Fmoc ArH),4.50~4.10(6H,br m,H-R,Fmoc-CH2和-CH,Teoc OCH2),3.78~3.53(2H,br m,H-β),0.98(2H,br m,TeocSi-CH2),0.00(9H,br s,Teoc Si[CH3]3);13C NMR(125 MHz,CDCl3):δ 173.3,158.0,156.6,143.7,143.6,1 41.3(2C),127.8(2C),127.1(2C),125.2(2C),120.0(2C),67.6,64.1,55.1,47.2,42.5,17.8,-1.3(3C);MALDI-TOF-MS m/z:471.19[M+ 1]+;Aanlcaled for C24H30N2O6Si:C,61.27;H,6.42;N,5.94;O,20.41;Si,5.96。

1.3 Fmoc-Dab(Teoc)-OH的合成

称取3.40 g Fmoc-Dab-OH(1 equiv,10 mmol)和1.06 g Na2CO3(1 equiv,10 mmol)加入到50 mL水和55 mL四氢呋喃的混合溶液中溶解,称取2.85 g Teoc-OSu(1.1 equiv,11 mmol)加入到50 mL四氢呋喃,溶解后滴加上述混合溶液中,室温反应过夜。用柠檬酸调至pH=2~3,用乙酸乙酯(3× 250 mL)萃取,合并有机相,分别用柠檬酸和氯化钠饱和溶液洗涤,无水硫酸钠干燥,旋蒸除溶得淡黄色油状物,用混合溶剂[V(醋酸乙酯):V(石油醚)=1:3]重结晶得Fmoc-Dab(Teoc)-OH:类白色固体4.07 g,产率84%;1H NMR(500 MHz,CDCl3):δ 7.77(2H,d,J=7.3 Hz,Fmoc ArH),7.64~7.58(2H,br m,Fmoc ArH),7.41(2H,t,J=7.3 Hz,Fmoc ArH),7.32(2H,t,J=7.3 Hz,Fmoc ArH),4.50~4.10(6H,br m,Fmoc-CH2和-CH,Teoc O-CH2,和H-α),3.55~3.00(2H,br m,H-γ),2.14~1.85(2H,br m,H-β),1.02(2H,br m,Teoc Si-CH2),0.04(9H,br s,Teoc Si[CH3]3);13C NMR(125 MHz,CDCl3):δ 175.2,157.6,156.4,143.8,143.6,141.3(2C),127.7(2C),127.1(2C),125.1(2C),120.0(2C),67.3,63.8,51.5,47.3,37.0,33.4,17.9,-1.2(3C);MALDI-TOFMS m/z:485.20[M+1]+;Aanlcaled for C25H32N2O6Si:C,61.97;H,6.65;N,5.77;O,19.82;Si,5.79。

1.4 Fmoc-Orn(Teoc)-OH的合成

称取3.54 g Fmoc-Dab-OH(1 equiv,10 mmol)和1.06 g Na2CO3(1 equiv,10 mmol)加入到50 mL水和60 mL四氢呋喃的混合溶液中溶解,称取2.85 g Teoc-OSu(1.1 equiv,11 mmol)加入到50 mL四氢呋喃,溶解后滴加上述混合溶液中,室温反应过夜。用柠檬酸调至pH=2~3,用乙酸乙酯(3× 250 mL)萃取,合并有机相,分别用柠檬酸和氯化钠饱和溶液洗涤,无水硫酸钠干燥,旋蒸除溶得淡黄色油状物,用混合溶剂[V(醋酸乙酯):V(石油醚)=1:3]重结晶得Fmoc-Dab(Teoc)-OH:类白色固体3.99 g,,产率80%;1H NMR(500 MHz,CDCl3):δ 7.75(2H,d,J=7.3 Hz,Fmoc ArH),7.63~7.50(2H,br m,Fmoc ArH),7.38(2H,t,J=7.3 Hz,Fmoc ArH),7.29(2H,t,J=7.3 Hz,Fmoc ArH),4.53~4.03(6H,br m,Fmoc-CH2和-CH,Teoc O-CH2和H-α),3.25~3.05(2H,br m,H-δ),2.02~1.36(4H,br m,H-β和H-γ),0.98(2H,br m,Teoc O-CH2),0.04(9H,br s,Teoc Si[CH3]3);13C NMR(125 MHz,CDCl3):δ 175.5,156.7,156.2,143.8,143.6,141.3(2C),127.7(2C),127.1(2C),125.2(2C),120.0(2C),67.2,63.6,53.5,47.3,40.5,29.7,26.0,17.9,-1.2(3C);MALDI-TOF-MS m/z:499.22[M+1]+;Aanlcaled for C26H34N2O6Si:C,62.65;H,6.86;N,5.61;O,19.26;Si,5.62。

1.5Fmoc-Lys(Teoc)-OH的合成

称取3.68 g Fmoc-Dab-OH(1 equiv,10 mmol)和1.06 g Na2CO3(1 equiv,10 mmol)加入到50 mL水和65 mL四氢呋喃的混合溶液中溶解,称取2.85 g Teoc-OSu(1.1 equiv,11 mmol)加入到50 mL四氢呋喃,溶解后滴加上述混合溶液中,室温反应过夜。用柠檬酸调至pH=2~3,用乙酸乙酯(3× 250 mL)萃取,合并有机相,分别用柠檬酸和氯化钠饱和溶液洗涤,无水硫酸钠干燥,旋蒸除溶得淡黄色油状物,用混合溶剂[V(醋酸乙酯):V(石油醚)=1:3]重结晶得Fmoc-Lys(Teoc)-OH:类白色固体3.66 g,产率58%;1H NMR(500 MHz,CDCl3):δ 7.75(2H,d,J=7.3Hz,Fmoc ArH),7.63~7.51(2H,brm,FmocArH),7.38(2H,t,J=7.3Hz,Fmoc ArH),7.29(2H,t,J=7.3Hz,Fmoc ArH),4.55~4.00(6H,br m,Fmoc-CH2和-CH,Teoc O-CH2和H-α),3.27~3.00(2H,br m,H-ε),2.00~1.25(6H,br m,H-β,H-γ,H-δ),0.98(2H,br m,Teoc OCH2),0.02(9H,br s,Teoc Si[CH3]3);13C NMR(125 MHz,CDCl3):δ175.7,156.7,156.1,143.9,143.7,141.3(2C),127.7(2C),127.0(2C),125.1(2C),119.9(2C),67.1,63.7,53.7,47.3,40.7,31.9,29.4,22.2,17.9,-1.2(3C);MALDI-TOF-MS m/z:513.25 [M+1]+;Aanlcaled for C27H36N2O6Si:C,63.26;H,7.07;N,5.47;O,18.71;Si,5.48。

2 结果与讨论

在反应过程中,影响收率的因素有:反应底物在反应介质中的溶解度和摩尔比。4种氨基酸原料的碳链依次增长,其溶解性随碳链长度增加而降低,因此为了提高反应底物在反应介质中的溶解度,应相应增加溶剂的量;在各组反应中氨基酸与Teoc-OSu的摩尔比为1.0∶1.05,后者稍过量可促使反应完全。

3 结论

通过上述简单的反应步骤实现了氨基酸末端N-Teco保护,该方法反应步骤简单,后处理方便,产率较高,适合于放大制备,具有极好的实际运用价值。

[1]厉保秋,路杨,高继有,等.多肽药物研究与开发[M].北京:人民卫生出版社,2011.

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[3]Wilhelm R R,Ananth S,Michelle A S,et al.Evaluation of ivDde as a quasi-orthogonal protecting group for Fmoc solid-phase peptide synthesis[C].Peptides for the new millennium:proceedings of the 16th American Peptide symposium.Netherlands:Kluwer Academic Publishers,2000: 58-59.

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[6]Sidsel F,Angelo B,Anders S,et al.Assessment of Structurally Diverse Philanthotoxin Analogues for Inhibitory Activity on Ionotropic Glutamate Receptor Subtypes:Discovery of Nanomolar,Nonselective,and Use-Dependent Antagonists[J].J.Med.Chem.,2010,53(20):7441-7451.

[7]路杨,周亮,杨东晖,等.一种制备醋酸地加瑞克的方法: CN,103992378A[P].2014-08-20.

Synthesis of End N-Teoc Protected Amino Acid

ZHOU Liang,YU Mei-ping
(Adlai Nortye Pharmaceutical Co.,Ltd.,Hangzhou,Zhejiang 310018,China)

Four kinds of N-Teoc protected amino acid[Fmoc-Dap(Teoc)-OH,Fmoc-Dab(Teoc)-OH, Fmoc-Orn(Teoc)-OH and Fmoc-Lys(Teoc)-OH]were synthesized by protecting the end amido of amino acid (Fmoc-Dap-OH,Fmoc-Dab-OH Fmoc-Orn-OH and Fmoc-Lys-OH)using Teoc as a protecting group.The structures were confirmed by1H NMR,13C NMR,MALDI-TOF-MS and elemental analysis.

amino acid;Teoc;synthesis

1006-4184(2015)5-0033-03

2015-01-08

周亮(1979-),工程师,主要从事多肽及氨基酸衍生物的合成。E-mail:zhouliang2898@163.com。

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