一種合成氨基酸n-甲基化的方法及其產(chǎn)物和應(yīng)用
【專利摘要】本發(fā)明屬于氨基酸多肽合成技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種合成氨基酸N?甲基化的方法及其產(chǎn)物和應(yīng)用。該方法通過對(duì)氨基酸的羧基的芐基保護(hù)，氨基的三氟乙酰基保護(hù)，甲基化后，得到N?甲基化的氨基酸。本發(fā)明方法得到的N?甲基(三氟乙?；??氨基酸芐酯，可以直接用于多肽合成得到具有N?甲基結(jié)構(gòu)的氨基酸芐酯產(chǎn)品，且其具有較好的脫保護(hù)選擇性，可對(duì)其N?端及C?端進(jìn)行選擇性脫保護(hù)。與國(guó)外Ag2O/CH3I/Boc法(劇毒、成本高)和NaH/(CH3O)2SO2法(劇毒)等相比，本發(fā)明方法產(chǎn)率高，無(wú)劇毒試劑的使用，安全無(wú)毒，操作簡(jiǎn)便，原料試劑普通易得，成本低，且結(jié)構(gòu)針對(duì)性強(qiáng)，獲得的產(chǎn)品消旋可能性低，具有廣闊的工業(yè)化前景。
【專利說明】
一種合成氨基酸N-甲基化的方法及其產(chǎn)物和應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明屬于氨基酸多肽合成技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種合成氨基酸N-甲基化的方法及其產(chǎn)物和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]N-甲基-氨基酸是多數(shù)具有生物活性的肽類天然產(chǎn)物的重要片段，在環(huán)肽如Destruxin ,Hirsute I Iide和鏈肽如tasiamide上均有體現(xiàn)。此類化合物在多肽的骨架結(jié)構(gòu)形式和活性均有重要作用。N-甲基化后的氨基酸構(gòu)成的多肽因?yàn)榧谆囊?，空間上影響了多肽骨架的構(gòu)造形式，減少了異構(gòu)體形成的可能性；電子上削弱了酰胺鍵N對(duì)羰基碳的吸電子能力，增加了蛋白質(zhì)的水解穩(wěn)定性，同時(shí)增強(qiáng)了蛋白質(zhì)的膜滲透性(親油性)?；谶@些因素，氨基酸的N甲基化在實(shí)際的和潛在的治療性化合物和生物實(shí)驗(yàn)改性的活性肽上非常重要。
[0003]氨基酸甲基化是一個(gè)古老的命題，其困難來(lái)源于伯胺的單烷基化較難完成。Olsen等人1970年利用Ag20/CH3I(劇毒化合物)的方法以52?99%較高的產(chǎn)率得到了多數(shù)氨基酸的N-甲基化產(chǎn)物。Hlavacek等人1988年利用Na0H/(CH3)2S04(劇毒化合物)的方法以60?70 %的產(chǎn)率對(duì)丙氨酸和纈氨酸進(jìn)行的甲基化，Prashad等人2003年對(duì)此法進(jìn)行了改進(jìn)，在四氫呋喃中，利用強(qiáng)堿NaH奪氫再進(jìn)行甲基化，以近90%的產(chǎn)率得到多種氨基酸的N-甲基化產(chǎn)物。但目前仍存在反應(yīng)步驟較多、試劑劇毒、用量大、成本高等甲基化過程的問題，工業(yè)化前景不樂觀。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，本發(fā)明的首要目的在于提供一種合成氨基酸N-甲基化的方法。
[0005]本發(fā)明另一目的在于提供上述方法制備的N-甲基(三氟乙?；?_氨基酸芐酯。
[0006]本發(fā)明再一目的在于提供上述N-甲基(三氟乙?；?_氨基酸芐酯在多肽合成中的應(yīng)用。
[0007]本發(fā)明的目的通過下述方案實(shí)現(xiàn):
[0008]一種合成氨基酸N-甲基化的方法，通過對(duì)氨基酸的羧基的芐基保護(hù)，氨基的三氟乙?；Ｗo(hù)，甲基化后，得到N-甲基化的氨基酸。
[0009]所述的氨基酸為含有一個(gè)或兩個(gè)活性基團(tuán)的氨基酸。如可為甘氨酸、亮氨酸、丙氨酸、異亮氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸、色氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、絲氨酸、蘇氨酸、半光胱氨或賴氨酸。優(yōu)選為纈氨酸或丙氨酸。
[0010]具體地，本發(fā)明的合成氨基酸N-甲基化的方法，包括以下步驟:
[0011 ] (I)氨基酸經(jīng)酯化得到氨基酸芐酯；
[0012](2)氨基酸芐酯經(jīng)三氟乙?；玫絅-三氟乙?；?氨基酸芐酯；
[0013](3)N_三氟乙酰基-氨基酸芐酯甲基化，得到N-甲基(三氟乙?；?_氨基酸芐酯。
[0014]為了進(jìn)一步更好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，本發(fā)明的合成氨基酸N-甲基化的方法，包括以下具體步驟:
[0015](I)氨基酸與芐鹵反應(yīng)酯化得到氨基酸芐酯；
[0016](2)氨基酸芐酯、三氟乙酰化試劑，三乙胺作為縛酸劑反應(yīng)，得到N-三氟乙?；?氨基酸芐酯；
[0017](3)N_三氟乙?；?氨基酸芐酯經(jīng)甲基化試劑甲基化后，得到N-甲基(三氟乙?；?_氨基酸芐酯。
[0018]步驟(I)所述的芐鹵優(yōu)選為芐基氯。
[0019]步驟(I)的反應(yīng)優(yōu)選在丙酮或N，N_二甲基甲酰胺的溶劑體系中進(jìn)行。
[0020]步驟(2)所述的三氟乙?；噭﹥?yōu)選為三氟乙酸酐和三氟乙酸乙酯中的至少一種。
[0021]步驟(2)所述反應(yīng)的條件優(yōu)選為(TC或(TC以下。所述反應(yīng)體系優(yōu)選在非質(zhì)子化溶劑中進(jìn)行，更優(yōu)選在二氯甲烷溶劑體系中進(jìn)行。
[0022]步驟(3)所述的甲基化試劑為本領(lǐng)域常規(guī)使用的甲基化試劑即可，優(yōu)選為對(duì)甲苯磺酸甲酯。
[0023]步驟(3)的甲基化反應(yīng)優(yōu)選在極性非質(zhì)子化溶劑體系中進(jìn)行，比如四氫呋喃、乙月青。
[0024]本發(fā)明還提供了上述方法制備得到的N-甲基(三氟乙?；?-氨基酸芐酯，如N-甲基(三氟乙?；?-L-丙氨酸芐酯、N-三氟乙酰基-纈氨酸芐酯。
[0025]本發(fā)明制備得到的N-甲基(三氟乙?；?_氨基酸芐酯，可對(duì)其N-端及C-端進(jìn)行選擇性脫保護(hù)。若選擇對(duì)N-端進(jìn)行脫保護(hù)，可利用NaBH4對(duì)N-甲基(三氟乙?；?-氨基酸芐酯進(jìn)行還原得到N-甲基-氨基酸芐酯;若選擇對(duì)C-端進(jìn)行脫保護(hù)，可利用Pd/C對(duì)其進(jìn)行還原得到N-甲基(三氟乙?；?-氨基酸;若選擇對(duì)兩端均進(jìn)行脫保護(hù)，可利用Κ2ω3/Μθ0Η/Η20對(duì)其進(jìn)行脫保護(hù)得到N-甲基-氨基酸。
[0026]本發(fā)明方法步驟簡(jiǎn)單，制備得到的N-甲基(三氟乙?；?_氨基酸芐酯純度高，可為光學(xué)純，可直接應(yīng)用于多肽合成中制備得到具有N-甲基結(jié)構(gòu)的氨基酸芐酯的產(chǎn)品。
[0027]本發(fā)明的機(jī)理為:
[0028]一種新型合成氨基酸N-甲基化的方法，以氨基酸為原料，經(jīng)過芐氯酯化，N-三氟乙?；Ｗo(hù)，甲基化，得到一種可以直接用于多肽合成的具有N-甲基結(jié)構(gòu)的N-三氟乙?；?氨基酸芐酯，具有較好的脫保護(hù)選擇性。與國(guó)外Ag20/CH3I/BoC法(劇毒、成本高)和NaH/(CH3O)2SO2法(劇毒)等相比，本發(fā)明方法產(chǎn)率高，安全無(wú)毒，操作方便簡(jiǎn)單，原料試劑成本低，具有廣闊的工業(yè)化前景。
[0029]本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下的優(yōu)點(diǎn)及有益效果:
[0030]本發(fā)明制備方法操作簡(jiǎn)潔，收率高，使用的試劑普通易得，成本低，無(wú)劇毒試劑的使用，毒性低，且結(jié)構(gòu)針對(duì)性強(qiáng)，獲得的產(chǎn)品消旋可能性低。
【附圖說明】
[0031 ]圖1為本發(fā)明具體反應(yīng)路線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
[0033]實(shí)施例1:
[0034]—種合成氨基酸N-甲基化的方法，具體反應(yīng)路線參照?qǐng)D1。
[0035]特別地，N-甲基(三氟乙?；?_氨基酸芐酯均未見報(bào)道，需依本發(fā)明，由N-三氟乙?；?氨基酸芐酯經(jīng)甲基化制得。
[0036]特別地，N-三氟乙?；?氨基酸芐酯均未見報(bào)道，需依本發(fā)明，由氨基酸芐酯經(jīng)三氟乙?；Ｗo(hù)制得。
[0037]特別地，當(dāng)氨基酸芐酯非現(xiàn)有已經(jīng)購(gòu)買的產(chǎn)品時(shí)，由氨基酸經(jīng)酯化反應(yīng)制得。
[0038]具體地，以纈氨酸為例制備得到N-甲基(三氟乙酰基)_纈氨酸芐酯，操作如下:
[0039](I)由纈氨酸經(jīng)親核反應(yīng)得到纈氨酸芐酯
[0040]具體而言，在本實(shí)施例中，采用纈氨酸合成纈氨酸芐酯，實(shí)驗(yàn)步驟為:在10mL的單P燒瓶中，加入2.0Og纈氨酸(I7.Immol)，2.83g K2CO3(I.2eq.20.5_1，加入40mL丙酮，40°C攪拌30min，加入四丁基溴化銨，氮?dú)獗Ｗo(hù)，滴加2.05g芐氯(0.95eq.16.2mmol)丙酮(1mL)混合液，反應(yīng)12h。反應(yīng)結(jié)束后，抽慮，濾液38 °C旋干，二氯甲烷溶解，飽和氯化鈉水溶液洗滌，有機(jī)層用無(wú)水硫酸鈉干燥，抽慮，濾液低溫旋干，柱層析分離[V(石油醚):V(乙酸乙酯)=4:1 ]得到無(wú)色油狀液體3.Hg,收率87.3 %。
[0041]經(jīng)核磁確定為:IHNMR(600MHz,DMS0)5:7.42-7.29(m,5H) ,5.ll(dd,J = 28.7,12.4Hz,2H),3.16(d ,J = 5.4Hz,lH),1.85(qd ,J=12.3,6.8Hz,lH),0.85(d ,J = 6.8Hz,3H),0.80(d ,J = 6.8Hz,3H)o
[0042](2)由纈氨酸芐酯與三氟乙酸酐反應(yīng)得到N-三氟乙?；?纈氨酸芐酯
[0043]具體而言，在本實(shí)施例中，采用纈氨酸芐酯合成N-三氟乙酰基-纈氨酸芐酯，實(shí)驗(yàn)步驟為:在10mL的單口燒瓶中，加入2.00g纈氨酸芐酯(9.6mmol)，1.26g三乙胺(I.3eq.12.5mmol)，40mL 二氯甲烷，冰浴，滴加 2.23g 三氟乙酸酐(1.1eq.10.6mmol) 二氯甲烷(1mL)混合液。滴加完成后，反應(yīng)即結(jié)束，30°C旋去二氯甲烷，用乙酸乙酯溶解，濾去不溶物，飽和的氯化鈉水溶液洗滌兩次，無(wú)水硫酸鎂干燥有機(jī)層，抽慮，濾液旋干，柱層析純化[V(石油醚):V(乙酸乙酯)=16:1 ]得到無(wú)色油狀液體3.0Og，收率98.5 %。
[0044]經(jīng)核磁確定:IHNMR(600MHz,CDC13)57.40-7.32(m,5H) ,5.16(q,J= 12.2Hz,2H),3.35(d,J = 4.9Hz,lH) ,2.06(qd,J = 6.8,1.9Hz,lH),0.97(d,J = 6.9Hz,3H) ,0.89(d,J =6.9Hz，3H)0
[0045](3)由N-三氟乙?；?纈氨酸芐酯經(jīng)甲基化反應(yīng)制得N-甲基(三氟乙?；?_纈氨酸芐酯
[0046]具體而言，在本實(shí)施例中，采用N-三氟乙?；?纈氨酸芐酯合成N-甲基(三氟乙?；?_纈氨酸芐酯，實(shí)驗(yàn)步驟為:在10mL的單□燒瓶中，加入2.0OgN-三氟乙?；?纈氨酸芐酉旨(6.3mmoI)，50mL四氫呋喃，加入1.03g碳酸鉀(1.2eq.7.6mmoI)，1.23g對(duì)甲苯磺酸甲酯(1.05eq.6.6mmoI)，DMAP(4-N，N-二甲胺基吡啶)催化量，常溫，反應(yīng)12h。反應(yīng)結(jié)束后，旋去四氫呋喃，用乙酸乙酯溶解，飽和氯化鈉水溶液洗滌兩次，有機(jī)層用無(wú)水硫酸鎂干燥，抽慮，濾液旋干，柱層析純化[V(石油醚):V(乙酸乙酯)=16:1]得到無(wú)色油狀液體1.89g，收率89.8%。
[0047]經(jīng)核磁確定:IHNMR( 600MHz, CDCl3 )57.40-7.31 (m,5H) ,5.19 (dt, J = 21.9,12.3Hz,2H),4.83(d,J=10.6Hz,lH),3.08-3.00(m,3H) ,2.31(ddq,J=13.3,10.6,6.6Hz,lH)，1.02(dd，J = 22.2，6.5Hz，3H)，0.92(dd，J = 13.8，6.8Hz，3H)。
[0048]實(shí)施例2:
[0049 ] 本發(fā)明制備得到的N-甲基(三氟乙?；?-氨基酸芐酯可經(jīng)NaBH4還原得到N-甲基-氨基酸芐酯；可經(jīng)Pd/C加氫還原得到N-甲基(三氟乙?；?-氨基酸；可經(jīng)K2C03/Me0H/H20脫保護(hù)得到N-甲基-氨基酸，具體可根據(jù)N-甲基(三氟乙?；?-氨基酸芐酯的實(shí)際使用而選擇。
[0050]具體地，以實(shí)施例1制備得到的N-甲基(三氟乙?；?_纈氨酸芐酯為例，將其經(jīng)Pd/C加氫還原得到N-甲基(三氟乙?；?-纈氨酸。
[0051]具體而言，在本實(shí)施例中，采用N-甲基(三氟乙?；?_纈氨酸芐酯合成N-甲基(三氟乙?；?-纈氨酸，實(shí)驗(yàn)步驟為:100mL單口燒瓶中，加入實(shí)施例1制備得到的N-甲基(三氟乙?；?-繳氨酸節(jié)酯2.00g(0.0063mol)，四氫呋喃用金屬鈉做無(wú)水處理，鈀碳110°C真空干燥2h，冷卻至室溫后取出，加無(wú)水四氫呋喃潤(rùn)濕，加到燒瓶中，充氫氣球，反應(yīng)12h，反應(yīng)完全。抽濾，濾液旋干，得到無(wú)色液體1.41g，收率98.9 %。
[0052]經(jīng)核磁確定為:IHNMR(600MHz,CDCl3)54.73(d,J=10.3Hz,lH) ,3.13(dd,J =31.5 ,30.0Ηζ，3Η) ,2.36-2.28(m，lH)，l.ll(dd, J= 11.6,6.5Hz，3H)，0.94(dd，J = 1.6，6.7Hz,3H).
[0053]實(shí)施例3:
[0054](I)由丙氨酸經(jīng)親核反應(yīng)得到丙氨酸芐酯
[0055]具體而言，在本實(shí)施例中，采用丙氨酸合成丙氨酸芐酯，實(shí)驗(yàn)步驟為:在10mL的單口燒瓶中，加入2.0Og丙氨酸(22.4mmol)，3.71g K2CO3(1.2eq.26.9mmol，加入50mL丙酮，35°C攪拌30min，加入四丁基溴化銨，氮?dú)獗Ｗo(hù)，滴加2.68g芐氯(0.95eq.21.2mmol)丙酮(1mL)混合液，反應(yīng)12h。反應(yīng)結(jié)束后，抽慮，濾液35 °C旋干，二氯甲烷溶解，飽和氯化鈉水溶液洗滌，有機(jī)層用無(wú)水硫酸鈉干燥，抽慮，濾液低溫旋干，柱層析分離[V(石油醚):V(乙酸乙酯)=4:1 ]得到無(wú)色油狀液體3.07g，收率76.5 %。
[0056](2)由丙氨酸芐酯與三氟乙酸酐反應(yīng)得到N-三氟乙?；?丙氨酸芐酯
[0057]具體而言，在本實(shí)施例中，采用丙氨酸芐酯合成N-三氟乙酰基-丙氨酸芐酯，實(shí)驗(yàn)步驟為:在10mL的單口燒瓶中，加入2.00g丙氨酸芐酯(11.2mmol)，1.47g三乙胺(I.3eq.14.6mmol)，40mL 二氯甲烷，冰浴，滴加 2.59g 三氟乙酸酐(1.1eq.12.3mmol) 二氯甲烷(1mL)混合液。滴加完成后，反應(yīng)即結(jié)束，30°C旋去二氯甲烷，用乙酸乙酯溶解，濾去不溶物，飽和的氯化鈉水溶液洗滌兩次，無(wú)水硫酸鎂干燥有機(jī)層，抽慮，濾液旋干，柱層析純化[V(石油醚):V(乙酸乙酯)=16:1 ]得到無(wú)色油狀液體3.04g，收率98.7 %。
[0058](3)由N-三氟乙酰基-丙氨酸芐酯經(jīng)甲基化反應(yīng)制得N-甲基(三氟乙?；?_丙氨酸芐酯
[0059]具體而言，在本實(shí)施例中，采用N-三氟乙?；?丙氨酸芐酯合成N-甲基(三氟乙?；?_丙氨酸芐酯，實(shí)驗(yàn)步驟為:在10mL的單口燒瓶中，加入2.0OgN-三氟乙?；?丙氨酸芐酉旨(7.3mmoI)，50mL四氫呋喃，加入1.20g碳酸鉀(1.2eq.8.8mmoI)，1.43g對(duì)甲苯磺酸甲酯(1.05eq.7.7mmoI)，DMAP(4-N，N-二甲胺基吡啶)催化量，常溫，反應(yīng)12h。反應(yīng)結(jié)束后，旋去四氫呋喃，用乙酸乙酯溶解，飽和氯化鈉水溶液洗滌兩次，有機(jī)層用無(wú)水硫酸鎂干燥，抽慮，濾液旋干，柱層析純化[V(石油醚):V(乙酸乙酯)= 16:1]得到無(wú)色油狀液體1.93g，收率91.3%。
[0060]經(jīng)核磁確定:IHNMR(600MHz，CDCl3)S7.37(dddd，J=15.1，13.7，6.2，4.2Hz，5H)，5.25-5.15(m，2H)，5.11(q，J=7.3Hz，lH)，3.12-2.91(m，3H),1.53-1.49(d，3H).
[0061]上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種合成氨基酸N-甲基化的方法，其特征在于通過對(duì)氨基酸的羧基的芐基保護(hù)，氨基的三氟乙酰基保護(hù)，甲基化后，得到N-甲基化的氨基酸。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成氨基酸N-甲基化的方法，其特征在于:所述的氨基酸為含有一個(gè)或兩個(gè)活性基團(tuán)的氨基酸。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成氨基酸N-甲基化的方法，其特征在于:所述的氨基酸為甘氨酸、亮氨酸、丙氨酸、異亮氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸、色氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、絲氨酸、蘇氨酸、半光胱氨或賴氨酸。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成氨基酸N-甲基化的方法，其特征在于:所述的氨基酸為纈氨酸或丙氨酸。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成氨基酸N-甲基化的方法，其特征在于包括以下步驟: (1)氨基酸經(jīng)酯化得到氨基酸芐酯； (2)氨基酸芐酯經(jīng)三氟乙?；玫絅-三氟乙酰基-氨基酸芐酯； (3)N-三氟乙酰基-氨基酸芐酯甲基化，得到N-甲基(三氟乙?；?-氨基酸芐酯。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成氨基酸N-甲基化的方法，其特征在于包括以下步驟: (1)氨基酸與芐鹵反應(yīng)酯化得到氨基酸芐酯； (2)氨基酸芐酯、三氟乙?；噭野纷鳛榭`酸劑反應(yīng)，得到N-三氟乙?；?氨基酸芐酯； (3)N-三氟乙?；?氨基酸芐酯經(jīng)甲基化試劑甲基化后，得到N-甲基(三氟乙?；?-氨基酸芐酯。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的合成氨基酸N-甲基化的方法，其特征在于步驟(I)所述的芐鹵為芐基氯;步驟(2)所述的三氟乙酰化試劑為三氟乙酸酐和三氟乙酸乙酯中的至少一種;步驟⑶所述的甲基化試劑為對(duì)甲苯磺酸甲酯。8.—種N-甲基(三氟乙酰基)-氨基酸芐酯，其特征在于根據(jù)權(quán)利要求1?7任一項(xiàng)所述的方法制備得到。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的N-甲基(三氟乙?；?-氨基酸芐酯，其特征在于所述的N-甲基(三氟乙?；?-氨基酸芐酯的N-端及C-端進(jìn)行選擇性脫保護(hù)，當(dāng)選擇對(duì)N-端進(jìn)行脫保護(hù)，利用NaBH4對(duì)其進(jìn)行還原得到N-甲基-氨基酸芐酯；當(dāng)選擇對(duì)C-端進(jìn)行脫保護(hù)，利用Pd/C對(duì)其進(jìn)行還原得到N-甲基(三氟乙酰基)-氨基酸；當(dāng)選擇對(duì)兩端均進(jìn)行脫保護(hù)，利用K2C03/Me0H/H2O對(duì)其進(jìn)行脫保護(hù)得到N-甲基-氨基酸。10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的N-甲基(三氟乙酰基)-氨基酸芐酯在多肽合成中的應(yīng)用。
【文檔編號(hào)】C07C227/18GK105949078SQ201610279645
【公開日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年4月28日
【發(fā)明人】周琢強(qiáng), 劉凱, 楊曉云, 劉祖朗
【申請(qǐng)人】華南農(nóng)業(yè)大學(xué)