氨基酸酰胺类化合物的简便合成
第28卷第12期
2008年12月
现代化工 ,
ModernChemicalIndustry
Dec.2008
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(1.中国科学院广...
第28卷第12期
2008年12月
现代化工 ,
ModernChemicalIndustry
Dec.2008
·45·
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:,: 氨基酸酰胺类化合物的简便合成囊
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刘志雷1,一,孙建平1,胡继文1
(1.中国科学院广州化学研究所,广东广州510650;2.中国科学院研究生院,北京100039)
摘要:报道一种氨基酸酰胺类化合物的简便合成方法。以带芴甲氧羰基(Fh眦)保护基团的氨基酸为原料,经过酰氯化后,
选择可以溶解酰氯但不溶解酰胺的溶剂溶解,然后直接与简单胺类反应沉淀出产物,得到高产率的氨基酸酰胺类化合物。产物
结构经元素分析、1H—NMR、nc—NMR、IR等手段证实。
关键词:jv—Fmoc保护氨基酸;氨基酸酰胺类;合成
中图分类号."TQ464.7 文献标识码:A 文章编号:0253—4320(2008)12—0045—03
Asimplewaytopreparealllilloacidamidecomlmmlds
口U历i一/eil”,SUNJian-pin91,HUJi—IALoI't1
(1.GI皿Il罢对删InstituteofChemistry,ChineseAl油蛔丐0fSciences,G岫n咖510650,China;
2.GraduateSchool,ChineseAcsdemyofSciences,Beijing100039,China)
Ab—删:Asimpleandeffectivewaytoprepareaminoacidamidecempo岫dsisputforward.Bythismethodaminoacid
amidecorr甲oundsaledirectlyrepaidinsuitablesolventathishyieldsbythe1w.aclionbeh嗍simpleamineandFrnoc-amino
acidchloride,whichisinitiallysynthesizedfromFmoc-aminoacidandacidchloridereagents.Thesolventemployedmustbea
伊odsolventforFmoc-aminoacidchloridebutnotforFmoc·aminoacidamide,bythistheproduct咖bequicklyprecipitated
outandde-protectionofFmocandotherby.tlPAic矗oncanbeavoided.TheslrucaxresofthepttMucts雠confirmedby1H—NMR.
13C-NMR.IRspectraandelementalanalysis鹪well.
Keywords:Fmoc-aminoacid;aminoacidamidecompounds;synthesis
氨基酸酰胺类化合物是一类很重要的药物中间
体和合成试剂,可以衍生合成出多种具有杀菌抗肿
瘤抗艾滋活性、增强生物机体免疫性和抗疲劳性的
化合物,是合成多肽类化合物的重要原料、合成光学
活性聚合物的重要单体及选择吸附、分离手性化合
物的重要载体⋯1。目前合成氨基酸酰胺类化合物的
方法很多【2-10|,但尚未见与简单胺类反应合成氨基
酸酰胺类化合物的文献报道。笔者首次报道了一种
简单而高效的氨基酸酰胺类化合物合成方法:首先
以Fmoc保护的氨基酸与二氯亚砜反应成酰氯,再与
简单胺类反应,合成中需要选择合适的溶剂能溶解
酰氯化合物但不溶解生成的酰胺类化合物,使酰胺
在反应过程中一旦形成就立即沉淀出来,整个反应
时间较短,从而有效地阻止脱保护反应的进行,实现
了Fmoc保护的氨基酸在不脱掉保护基的前提下与
简单胺类的反应。
1实验部分
1.1主要试剂和仪器
Fmoc一缬氨酸、Fmoc一亮氨酸、Fmoc一蛋氨酸,
99.5%,上海吉尔生化有限公司,室温下真空干燥
24h;二氯亚砜,化学纯,成都市联合化工试剂研究
所,常压蒸馏;25%。30%氨水,分析纯,广州市东红
化工厂;25%~30%甲胺水溶液,化学纯,国药集团
化学试剂有限公司;六氢吡啶,99.5%,广州智晨化
工贸易有限公司,常压蒸馏;正己烷、四氯化碳、甲
苯、乙醚、二氯甲烷、四氢呋喃(rIHF)、吡啶,均为分
析纯,用前用CaH2或金属钠回流无水处理后蒸馏。
X一4显微熔点仪(温度未经校正);BrukerDRX
400核磁共振仪(1H—NMR,laC—NMR);VarioEL元素
分析仪测定c、H、N含量;BrukerFr—VERTEX70型
红外光谱仪(m)。
收稿日期:2008—0it一23
基金项目:国家自然科学基金(20474068)资助项目
作者简介:刘志雷(1981一),男,博士生;胡继文(1966一),男,博士,研究员,博士生导师,主要研究方向为氨基酸类化合物的手性分离及纳米纤
维的自组装,通讯联系人,020-85231330.hjw@咖.∞.m。 ,
万方数据
·46· 现代化工 第28卷第12期
1.2合成步骤
合成路线见图1。
简单胺
一掣&
缬氨酸:R1=CH(cH3)2;亮氨酸:R1=C飓cH(cH3)2;
蛋氨酸:R1=CH3Sett2衄2;氨:R2=R3=H;
甲胺:R2=cH3,鸭=H;异丙氨:№=CH(Clt3)2,R3=H
图l 氨基酸酰化合物的合成路线图
1.2.1 N—F啪c—L一缬氨酰氯的合成
将15.0gN—nIloc—L一缬氨酸(44.2Ⅱ蚰01)溶于
250mLCH2C12中,通入N2保护,滴加32.1mLSOCl2
(442.0m瑚1),加热至50℃,回流反应4h后,改为蒸
馏装置,常压蒸去大部分cH2C12后减压蒸干并在
60%下真空干燥2h,得到微黄色固体15.5g,产率
98%。
1.2.2N—F脚c一Ⅳ,一甲基一£一缬氨酰胺的合成
将上述产物固体15.5g(44.2mm01),溶解到400
mL无水乙醚中,溶解完全后快速加入过量4倍的
25%。30%甲胺(221.0眦肿1)水溶液26.0g,剧烈震
荡3min,抽滤,将固体置于800mL水中洗涤,抽滤,
再用800nlL水洗涤,抽滤,反复操作6次,得到白色
固体,室温真空干燥48h,得到14.4g,产率为
92.6%,熔点209—212℃;1H—NIⅥII(CIX;13,400
MHz),占:0.92(d,.,=7.8Hz,6H,),2.05—2.18(m,
1H),2.80(d,_,=4.0№,3H),3.88(t,_,=7.6、7.2
Hz,1H),4.20(t,J=6.4、6.8Hz,1H),4.40(d,J=
8.7Hz,2H),5.32(d,-,=7.6Hz,1H),5.81(b玛,1H),
7.30(t,.,=7.2、7.2Hz,2H),7.38(t,.,=7.2、7.6Hz,
2H),7.57(d,J=7.6Hz,2H),7.76(d,J=7.6Hz,
2H)。¨C—NMR(CDCl3,400MHz),艿:18.0,19.2,
26.2,3019,47.2,60.6,66.9,120.0,125.0,127.1,
127.7,156.4,171.8。IR(1④r),v/em~:3295,2962,
l 693,1652,1540,l450,l409,1382,l29r7,1160,
l031,985,736,707,539。C21瞅N203的元素分析,实
验值(理论值):C71.72(71.59),H6.96(6.82),N
7.99(7.95)。
1.2.3£一缬氨酰甲胺的合成
将12.0g(34.1mm01)Ⅳ一F瑚c一Ⅳ,一甲基缬氨酰
胺置于200mLn{F中,一次性加入5%体积(10mL)
的六氢吡啶,搅拌反应4h后,旋转浓缩去掉1HF,
真空抽干,所得固体用甲醇溶解,过滤,取液相,再旋
干、溶解、过滤,反复操作3次除去大部分脱掉的
Fnloc杂质,最后用cH2C125mL溶解,过硅胶柱,洗
脱液cH2C12/甲醇体积比100:5,旋转干后得到无色
油状液体3.6g,产率81.5%。1H—NMR(CI)C13,400
MHz),8:0.79(d,J=6.8Hz,3H),0.97(d,.,=7.2
Hz,3H),2.27~2.32(m,1H),2.80(d,J=5.2Hz,
3H),3.21(d,J=3.6Hz,1H),3.37(brs,2H),7.25
(brs,lH)。DC—NMR(CDCl3),占:15.9,19.5,25.5,
30.7,60.1,175.1。Ill,v/em-。:3301,3095,2962,
l 650,1563,l465,1371,1303,1043,971,919,883,
414。c6H14N20的元素分析,实验值(理论值):C
55.56(55.38),H10.85(10.77),N21.57(21.54)。
1.2.4N—FnDc—N’一异丙基一L一缬氨酰胺的合成
过程同N—Fmoe—N7一甲基一L一缬氨酰胺的合
成,产率93.8%,熔点205—208℃。1H—NMR(CIX;13,
400MHz),占:0.93(d,J=7.2Hz,6H),1.13(d,J=
7.3Hz,6H),2.04—2.09(m,1H),3.85(t,-,=7.6、7.6
也,IH),4.03~4.8(m,lH),4.19(t,J=6.8、7.2也,
1H),4.35~4.40(m,2H),5.42(d,-,=8.4Hz,1H),
5.63(b璐,1H),7.27(t,J=7.2、7.6Hz,2H),7.38(t,
_,=7.6、7.6I-Iz,2H),7.58(d,‘,=7.6I-Iz,2H),7.75
(d,.,=7.6m,2H)。C23H勰N203的元素分析,实验
值(理论值):c72.82(72.63),H7.49(7.37),N7.39.
(7.37)。
1.2.5L一缬氨酰异丙胺的合成
过程同L一缬氨酰甲胺的合成,洗脱液CH2C12/
甲醇体积比100:4,得到无色油状物质,产率
80.5%。1H—NNlt(C1)1213,400MHz),占:0.84(d,J=
7.2地,6H),0.92(d,J=6.8也,6H),1.98—2.03
(m,1H),3.31(dd,_,=3.2、4.8Hz,1H),3.91(m,
1H),4.04(brs,2H),6.72(d,J=8.4Hz,1H)。
C8H18N20的元素分析,实验值(理论值):C60.87
(60.76)。H11.52(11.39),N17.78(17.72)。
l。2.6N—Fmoe一Ⅳ一甲基一三一亮氨酰胺及£一亮氨
酰甲胺的合成
过程同N—F咖c—N7一甲基一£一缬氨酰胺的合
成,白色固体,产率91.8%,熔点165~168℃。
1H—NMR(CDCl3,41)0MHz),d:0.92(d,.,=7.6Hz,
6It),1.48一1.52(m,1H),1.62(s,2H),2.78(s,3n),
万方数据
2008年12月 刘志雷等:氨基酸酰胺类化合物的简便合成 ·47·
4.10(d,J=4.0Hz,1H),4.18(t,J=6.8、6.4Hz,
in),4.42(d,J=6.0I-k,2H),5.13(d,.,=7.2Hz,
1H),5.95(brs,1H),7.28(t,.,=7.8、7.6Hz,2H),
7.38(t,J=7.6、7.6Hz,2H),7.56(d,.,=7.6Hz,
2H),7.75(d,.,=7.6Hz,2H)。C22H26N203的元素分
析,实验值(理论值):C72.33,(72.13),H7.28
(7.10),N7.73(7.65)。
L一亮氨酰甲胺,过程同L一缬氨酰甲胺的合成,
洗脱液cH2C12/11j醇体积比100:4,无色油状物,产
率83.5%。1H—NMR(CDCl3,400MHz),艿:0.90(d,
J=6.8l-lz,3H),0.95(d,.,=7.2Hz,314),1.80(m,
lri),2.13(m,2H),2.78(d,J=5.6I-Iz,3H),3.57
(brs,2ri),3.90(dd,J:8.4、8.8Hz,1H),7.39(brs,
1H)。岛H16N20的元素分析,实验值(理论值):c
58.56(58.33),H11.3l(11.11),N19.49(19.44)。
1.2.7Ⅳ一Frnoc一Ⅳ,一甲基一£一蛋氨酰胺及£一蛋氨
酰甲胺的合成
过程同Ⅳ一Fmoc—N’一甲基一£一缬氨酰胺的合
成,白色固体,产率92.3%,熔点180。182。C。
1H—NMR(CDCl3,400MHz),艿:1.92一1.96(In,2H),
2.08(s,3H),2.49~2.54(m,2H),2.80(d,.,=4.0
I-lz,3H),4.18(t,J=6.8、6.4Hz,lri),4.30(d,J=
7.6Hz,lI-I),4.39(d,J=6.0Hz,2H),5.53(d,.,=8.0
Hz,1H),6.14(brs,1x-I),7.27(t,J=7.2、7.6Hz,2I-I),
7.38(t,J=7.7、7.6Hz,2H),7.56(d,J=7.6Hz,
2H),7.75(d,_,=7.6Hz,2H)。锄nz4N203S的元素
分析,实验值(理论值):C65.76(65.62),H6.37
(6.25),N7.35(7.29)。
£一蛋氨酰甲胺,过程同£一缬氨酰甲胺的合成,
洗脱液cH2C12/Ep醇体积比100:5,无色油状物,产
率78.6%。1H—NMR(CDCl3,400MHz),艿:1.69(t,
J=5.6、5.6Hz,2H),2.18(s,3H),2.36(t,J=6.8、
6.4Hz,2I-I),2.79(8,3H),3.39(brs,2H),4.19(t,J=
6.4、3.6Hz,1H),6.58(s,1H)。C6H14N20S的元素分
析,实验值(理论值):C44.62(44.44),H8.81
(8.64),N17.32(17.28)。
2结果与讨论
将Fmoc一缬氨酸酰氯化然后与甲胺盐酸盐反应
时【2]2,发现甲胺盐酸盐很难溶解到在文献采用的氯
仿溶剂中,即使改用极性更大的JIv,Ⅳ一二甲基甲酰
胺(DlVlF)和二甲亚砜(DlVlSO)为溶剂,并且使用吡啶
作为酸吸收剂的条件下,结果只能得到少量产品(产
率约4.7%),1H—NlVlR谱显示在艿=5.81和2.8l处
出现小的N二H吸收峰和甲基吸收峰,这可能是由
于甲胺盐酸盐即使在强极性溶剂DMF和DMSO中
的溶解度也很小,并且不能使用强碱性物质(三乙胺
等)作为酸的吸收剂等原因造成的。
尽管Fmoe保护的氨基酸酰氯化反应已被广泛
应用于多肽化合物的合成,但由于Fmoc保护基团在
简单胺类存在下容易脱掉,尚未见其保护的氨基酸
酰氯直接与简单胺类反应合成酰胺类化合物的文献
报道。我们尝试通过选择不同溶剂使其只溶解
Frnoc一缬氨酰氯而不溶解Fmoc一缬氨酰甲胺,使得
产品酰胺一旦生成就立即沉淀出来,减少Fmoe与胺
类的接触,阻止其脱掉,成功制备了Fmoc一缬氨酰甲
胺化合物,发现极性在1.60。2.90的溶剂对于此化
合物的制备是最优的,如cct4、甲苯、乙醚等既能够
溶解Fmoe一缬氨酰氯又可以沉淀出Fmoc一缬氨酰甲
胺,得到纯净的产品,产率高达93%,1H—NNR谱显
示在占=5.81和5.32处出现了相同强度的N-H吸
收峰,同时在艿=2.80处有了甲基吸收峰,
明甲氨
基接到了氨基酸上,脱掉保护基后,Fmoc特征吸收
峰消失,同时由于极性的变化,化学位移也有所变
化,N二H吸收峰艿值由5.81升高到了7.25,并且出
现裸露胺基的特征吸收峰艿=3.37;另据13C—NMR
谱,在d=30.9、171.8处出现甲胺碳和酰胺碳的特
征吸收,而脱掉Fmoc后,对应的化学位移变化到了
30.7和175.1;在红外谱图中酰胺羰基C—O吸收
峰出现在了1693、l652锄。1处,脱掉Fmoc后裸露
出胺基的强吸收峰出现在了3301cnl-1处;同时元
素分析也证实了各种产物有较高纯度。以上结果确
定Ⅳ一Fmoe一Ⅳ,一甲基一£一缬氨酰胺以及脱掉保护后
的L一缬氨酰甲胺被成功制备。极性强一些的
CH2C12对生成的Fmoc一缬氨酰甲胺有所溶解,导致
产品不纯净,熔点降低,熔程变宽(181—192℃),而
在更高极性的四氢呋喃、吡啶中,根本得不到任何沉
淀,保护基Fmoc被脱掉,导致很多副反应的发生。
为了进一步检验该方法的普适性,尝试了Fmoe
保护的不同氨基酸如缬氨酸、亮氨酸、蛋氨酸的酰氯
与简单胺类如氨水、甲胺水溶液和异丙胺等的反应
(见表1)。结果表明对于所保护的缬氨酰氯,在选
择溶剂乙醚的条件下,可以与氨水和异丙胺反应沉
淀出Fmoc一缬氨酰胺;对于保护的亮氨酸和蛋氨酸
也类似地表明了在合适的极性溶剂中可以通过沉淀
的方法得到相应的氨基酸酰胺类化合物。以上结果
充分的
了通过将Fmoc保护的氨基酸转化为
(下转第49页)
万方数据
2008年12月 孙亚东等:糠醛渣纤维乙醇同步糖化发酵过程研究 。49·
方法对过碱化处理糠醛渣进行同步糖化发酵工艺优
化,并进行5L发酵罐试验和过程同步检测,分析表
征同步糖化发酵过程中还原糖浓度、乙醇浓度、酵母
细胞数、纤维素含量及其结构变化,以期为糠醛渣转
化乙醇工业化生产提供理论依据。
1材料与方法
1.1原料与仪器
原料:糠醛渣(河北春蕾集团),经气流烘干和水
分平衡后,磨碎过40目筛,密闭封存。
仪器:恒温水浴摇床(HZ一9212S)、多功能全自
动发酵罐(GBCS一5)、气相色谱仪(GC7890F)、X射线
衍射仪(ShirnadzuXRD一6000)、生物显微镜(LEICA
DME)、电子天平(FAl004N)、烘箱(DF一240)、离心机
(L一550)、紫外分光光度计(tJV一2102C)。
试剂:纤维素酶(夏实纤维素酶,滤纸酶活力98
FPU),安琪酿酒活性干酵母(耐高温型),其他试剂
为分析纯。
1.2糠醛渣组成分析与过碱化处理
糠醛渣组成分析:纤维素含量采用硝酸乙醇重
量法测定,试样灰分、苯醇抽提物、木素、戊聚糖测定
按文献[1]规定的方法进行。
过碱化处理:糠醛渣本身为酸性,10%水溶液
pH为2。3,含有许多酸性发酵抑制物。向10%糠
醛渣水溶液中投加NaOH,使溶液pH达到9—10,搅
拌碱化lh,水洗至中性,再经过60℃烘干,经碱化
处理后的糠醛渣可消除部分抑制物⋯2。
1.3 SsF摇床正交实验
采用正交实验进行SSF法乙醇工艺优化,通过
考察反应温度、pH、酶用量和表面活性剂用量等4
因素,选用k(34)正交表进行实验优化。将SSF培
养基150mL移入250mL锥形瓶,用醋酸缓冲液调
节pH,高压蒸汽灭菌(12l℃,30min);冷却后加入规
定量的纤维素酶和表面活性剂吐温一20,酵母按发酵
液体积的10%接种;用塑料薄膜封口,放置摇床上,
调节反应温度进行同步糖化发酵,振荡频率为100
r/raino
酵母活化培养基:取2g干酵母放入2%的麦芽
糖水溶液200mL中,水浴摇床上36℃活化15min,
再降温至33℃活化90min。
SSF培养基配料比:原料(糠醛渣)6g、酵母膏
1g、蛋白胨1g、磷酸二氢钾0.2g、硫酸铵0.1g、硫
酸镁0.1g和少量氯化钙,加水或缓冲液定溶至
150m“3|。
(上接第47页)
酰氯,然后选择合适的溶剂溶解而后直接与简单胺
类反应沉淀出酰胺的方法,可以有效的阻止保护基
Fmoe的脱落,是一种合成氨基酸酰胺类化合物的有
效方法。
表1 Frlloe保护缬氨酸、亮氨酸、蛋氨酸与不同胺的反应
参考文献
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万方数据
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