（有机化学专业论文）氨基酸的双保护与取代联苯的制备.pdf

氨基酸的双保护与取代联苯的制各 摘要 蛋白质是生命体中含量最丰富，功能最重要的一类生物大分子。蛋白质和多肽用 化学方法和酶完全水解，得到的基本产物是各种不同的氨基酸。所以氨基酸是蛋白质 和多肽的结构单元分子。虽然蛋白质种类繁多，但是所有蛋白质都是由2 0 种基本氨 基酸构成的。它们之间以肽键的形式相连接。 形成肽键时将氨基酸上不需要反应的氨基或羧基用适当的基团暂时保护起来， 然后再进行连接反应，以保证合成的定向进行。为了避免由于侧链功能团所带来的副 反应，一般也需要用适当的保护基将侧链基团暂时保护起来。保护基应选择适当以确 保在脱保护时不会对肽键产生影响。 本论文第一部分选取了三类氨基酸进行研究，合成了三种双保护的氨基酸： f m o c s e r ( t b u ) - o h 、t 3 0 c - t r p ( c h o ) 一o h 和b o c - a r g ( t o s ) 一o h 。不汉研究了a 一氨基的保 护和羧基的保护，还研究了侧链羟基、碍i 哚环上氨基和侧链胍基的保护。 论文第二部分基于w i l l i a ms m g r i e v e 和d o n a l dh h e y 用n - 亚硝基_ n - 乙酰 苯胺与苯反应合成联苯的方法，研究了同时具有邻、间位取代的n _ 亚硝基一n 一乙酰苯 胺与苯的反应。我们从已具有邻、间位取代的硝基苯开始，进行了一系列反应，合成 了2 ，一，3 ，位取代的不对称联苯。其中涉及到取代硝基苯的还原、阀基取代的苯甲 酸的氢解、乙酰化、亚硝化等反应。 关键词：蛋白质，氨基酸，肽键，保护，侧链，氨基，羧基，联苯，还原，氢解， 乙酰化，亚硝化 墨苎墼塑翌堡茎皇塞垡壁苎堕型墨 a b s t r a c t p r o t e i n s m a c r o m o l e c u l e sw h i c hi m p a r tb o t hs t r u c t u r a la n d c a t a l y t i cp r o p e r t i e st o a l ll i v i n gc e l l s c o u l dw e l lb ec o n s i d e r e dt h eb a s i cm a t e r i a lo ft h e b i o c h e m i s t r y a l l p r o t e i na r em i x e dp o l y m e r so fa m i n oa c i d s ，w h e ns u b j e c t e dt oh y d r o l y s i s , p r o t e i n sa r e b r o k e nd o w ni n t oas m a l ln u m b e ro fi n d i v i d u a la m i n oa c i d s a r h o u 吐t h e r ea r eaf e w a d d i t i o n a la m i n oa c i d sw h i c ha r ef o u n di nl o wc o n c e n t r a t i o ni ns p e c i a l i z e dp r o t e i n s ，t h e r e a r eo n l ya b o u tt w e n t ya m i n oa c i d sc o m m o n l yf o u n di nm o s t p r o t e i n s t h ea m i n oa c i d s w h i c ha r ep r e s e n ti np e p t i d e sa n dp r o t e i n sa r e j o i n e dt o g e t h e rb yp e p t i d eb o n d s ，w h i c ha r e c h e m i c a l l ys i m i l a r t of ls u b s t i t u t e da m i d e t h eg e n e r a lc h e m i c a lr e a c t i o nu s e dt of o r mt h e p e p t i d e b o n dm u s tt a k e p l a c e b e t w e e na na m i n oa c i dh a v i n ga l la c t i v a t e dc a r b o x y lg r o u pa n dt h ef r e ea m i n o g r o u po f a s e c o n da m i n oa c i d t h ea m i n o g r o u p o ft h ea m i n oa c i dw i t ht h ea c t i v a t e dc a r b o x y lg r o u p m u s tb ep r o t e c t e dt op r e v e n tt h i sa m i n oa c i df r o m r e a c t i o n g w i t ha n o t h e rm o l e c u l eh a v i n g a ua c t i v a t e dc a r b o x y lg r o u p t h eg r o u pt h a ti su s e dt ob l o c kt h ea m i n og r o u pm u s tb e c a r e f u l l ys e l e c t e ds ot h a ti t c a nb er e m o v e dw i t h o u tc l e a v i n gt h e p e p t i d e b o n dw h i c hh a s b e e nf o r m e d t h ec a r b o x y lg r o u po ft h es e c o n da m i n oa c i di sa l s ob l o c k e dt op r e v e n ts i d e r e a c t i o n s w en o to n l ys t u d yt h ep r o t e c t i o no fa m i n o g r o u pa n dc a r b o x y lg r o u p ，b u ta l s os t u d y t h ep r o t e c t i o no fs i d ec h a i nf u n c t i o n so fa 皿沁a c i d s 。i n c l u d i n gt h ep r o t e c t i o no ft h e h y d r o x y lg r o u pi ns e r i n e ，t h ep r o t e c t i o no ft h ei n d o l en i t r o g e ni nt r y p t o p h a na n dt h e p r o t e c t i o n o ft h eq u a n i d y l g r o u p i n a r g i n i n e a n d w e s y n t h e s i z e ： ( 1 ) n - 9 一f l u o r e n y i m e t h y l o x y c a r b o n y l - o t e r t b u t y l s e r i n e ( 2 ) n a t e r t - b u t y l o x y c a r b o n y l n 1 一f o r m y l t r y p t o p h a ( 3 ) n a t e r t b u t y l o x y c a r b o n y l - n g - t o s y l a r g i n i n e b a s e do nw i l l i a ms m g r i e v ea n dd o n a l dh h e y ss y n t h e s i so fb i p h e n y lw i t h n i 舒o s o a c e t a n i l i d ea n db e n z e n e ，w e i n v e s t i g a t e d t h er e a c t i o no fb e n z e n ew i t h n i t r o s o a c e t a n i l i d ec o n t a i n i n gs u b s f i t u e n t so nb o t ho r t h a n dr l l e s o p o s i t i o n s w eh a v e d e s i g n e da s e r i e so fr e a c t i o ns t e p st os y n t h e s i z e2 - m e t h y l - 3 一e s t e r b i p h e n y l ，i n c l u d i n gt h e r e d u c t i o no fs u b s t i t u t e da n i l i n e ；t h eh y d r o g e n o l y s i so fm e s oa m i n os u b s t i t u t e da r o m a t i c a c i d ；a c y l a t i o n ；n i t r o s a t i o n a n ds oo n k e y w o r d s ：p r o t e i n s ，a m i n oa c i d ，p e p t i d eb o n d s ，p r o t e c t i o n ，s i d ec h a i n ，a m i n o g r o u p tc a r b o x y lg r o u p tb i p h e n y l tr e d u c t i o n tb y d r o g e n o l y s i s ra e y l a f i o n ，n i t r o s a t i o n 氨基酸的保护与联苯的制各 第一部分氨基酸的保护 第一部分氨基酸的保护 1 氨基酸的保护与联苯的制各 第部分氨基酸的保护 第一章绪论 有机化学是一门与生命科学密切相关的科学。生命科学中的许多中药发现和突 破，都包含了大量与有机化学有关的研究工作。随着生命科学的迅速发展，对一些生 命现象的研究已经进入了分子水平。生物大分子的结构与功能，生物分子内和分子间 的相互作用机制，生命过程中复杂的变化及其调控作用的分子机制和化学本质等许 多带根本性的问题，已经摆在化学家们的面前。这既是一种挑战，同时又是一个重要 的机遇，使生命科学和有机化学能在更深的层次上密切结合，相互促进，共同发展。 蛋白质是生命体中含量最丰富，功能最重要的一类生物大分子。它存在于所有的 生物细胞中，约占细胞干的5 0 以上。蛋白质和多肽用化学方法和酶完全水解，得 到的基本产物是各种不同的氨基酸。所以氨基酸是蛋白质和多肽的结构单元分子。虽 然蛋白质种类繁多，但是所有蛋白质都是由2 0 种基本氨基酸构成的，一般称为标准 氨基酸( 自然界中游离存在的氨基酸有3 0 0 多种) 。氨基酸可按氨基取代的位置不同， 区分为a ，b ，y t 一氨基酸，而蛋白质内的氨基酸都是a 氨基酸或a 亚氨基酸。根据 氨基酸侧链的性质，可以将2 0 种基本氨基酸分以下几类： 1 ) 侧链为脂肪烃基的氨基酸 c o o hc o o hc o o h l h 2 n 一宁一hh 2 n c l hh 2 n - - 一h c h 3h 3 c c hc h 2 o i l sh 3 c c h c h 3 甘氨酸( g l 订丙氨酸( a l 丑)缬氮酸“a 1 ) 亮氨酸( l e u )异亮氨酸( i l e ) ( 2 ) 侧链含有羟基和硫的氨基酸 c o o h h 2 n 一9 一h c h 2 0 h 丝氨酸( s e t )苏氨酸( t h r ) o o h c l o o h ”2 “一 c - - h “h 2 n i 一。“2 一。“2 。3 一。“3 p h 2 ( 3 ) 侧链含有芳基的氨基酸 2 h ，咆 p i - 呼袋 扩卜 州刊 c i c 6 一n 2 h 州州刚。 i 卜l p 。洲 洲 氨基酸的保护与联苯的制各第一部分氨基酸的保护 c o o h h ，n c h c h ， 苹丙氨酸( p h e ) 酪氨酸( t y r ) 色氨酸“r p ) ( 4 ) 侧链含有碱性基团的氨基酸 ? 0 0 “ h h 2 n c c h 2 c h 2 c h 2 一n h c n h 2 l h 精氨酸沁曲 门冬酰胺( a s n )谷氨酰胺( g l n ) ( 7 ) 侧链为环状的氨基酸 c o o h 、n h u 脯氨酸( p r o ) 这2 0 种氨基酸中只有脯氨酸是a 亚氨基酸，其余都为a 一氨基酸a 1 1 氨基酸的理化性质 a 氨基酸为无色晶体，不同氨基酸其晶体形状不相同。氨基酸溶于水，但溶解度 各不相同，如表1 1 所列。氨基酸的熔点一般在2 0 0 3 0 0 a c 。例如，甘氨酸的熔点 为2 3 2 e c ，比相应的乙酸( 仅1 6 5 。c ) 和乙胺( - - 8 0 5 。c ) 高。由熔点可推测氨基酸 在晶体状态是以兼性离子( 或称两性离子，z w i t t e d o n ) 形式存在。各种氨基酸有不同 3 o斗：n嚣【牛n o 斗 2 百_f饥“y洲 峪 基 撅 o 氨， 基刚州k k m一淼并嚣黜瓶o_k印 掣一一一掣一啦啦一一一l一啦弛“一 f黾滗#渫#是#盎誉札二焉沁 氨基酸的保护与联苯的制各 第一部分氨基酸的保护 的味感：甘氨酸、丙氨酸、苏氨酸和丝氨酸具有甜味；天冬酰胺、天冬氨酸和谷氨酸 为酸味；缬氨酸、芋馥暇、甲硫氨酸和苯丙氨酸为苦味；天冬氨酸和谷氨酸的单钠盐 为鲜昧味精就是谷氨酸的a 一羧基生成的钠盐，若a 一羧基和y 羧基均被n a o h 中和生 成谷氨酸二钠盐，便失去鲜味。 表1 1a 氨基酸的溶解度( 2 5 - 。c ) 1 2 我国氨基酸类药物的发展情况 氨基酸还可作为葡萄糖的基质，氮的载体，神经递质，并与蛋白质转变，酶活 性和离子通量调节有关。在种氨基酸中，有8 种人体内不能合成，需外源供给， 称必需氨基酸。精氨酸与组氨酸体内虽能合成，但量不足，若长期得不到供应，也会 造成负氮平衡与脂质类和糖类相比，非必需氨基酸在体内的储存量也较低。因此，氨 基酸的损耗偏多和供应不足均极易引起临床症状，需及时补充。人类对氨基酸的需求 极为广泛，在医药领域的应用也日益发展。 中国药典收载的氨基酸类品种，1 9 5 3 年版和1 9 6 0 年版均为零；1 9 7 7 年版有 4 种；1 9 8 5 年版减为3 种；1 9 9 0 年版增为5 种；1 9 9 5 年版增至1 2 种；1 9 9 8 年又增 补至2 6 种n 1 。现行的2 0 0 0 年版收载了1 9 9 5 年版增李 后的全部，即原料药2 2 种， 制剂4 种。原料药包括除谷氨酰胺和门冬酰胺外所有组成人机体蛋白质的氨基酸或 其盐。制剂则为谷氨酸片，谷氨酸钠注射液，谷氨酸钾注射液及盐、精氨酸注射液。 1 9 9 8 年国家卫生部颁布的生化药品标准中的氨基酸类，除已收入中国药典3 3 0 0 年版者外，还有门冬氨酸钾镁口服液，复方氨基酸注射液，盐酸赖氨酸颗粒等9 种 4 氨基酸的保护与联苯的制各 第部分氨基酸的保护 制剂。近来，国家药品监督管理局已颁布标准的品种有甲硫氨酸片等，待颁布的有复 方氨基酸颗粒，复方赖氨酸颗粒，胱氨酸及门冬氨酸钾镁片等。 我国氨基酸类药近1 0 年虽发展迅速，但与发达国家相比较，无论在品种，产量 或开发能力上，均有较大差距，不能满足市场需求。目前，我国进口的近2 0 0 种生化 药中，氨基酸类约占1 4 ，其中制剂品种略多于原料药，制剂中近半为大输液。这 也说明我国氨基酸类药有着广阔的发展前途。 1 3 氨基酸的保护 化学合成蛋白质和多肽的任务就是如何把各种氨基酸单位按照天然物的氨基酸 排列顺序和连接方式连接起来。由于氨基酸在中性条件下是以分子内的两性离子形 式( h 3 + n c b ( r ) c 0 0 ) 存在，因此，氨基酸之间直接缩合形成酰胺键的反应在一般 条件下是难于进行的。氨基酸酯的反应活性较高。在1 0 0 0 c 下加热或者室温下长时间 放置都能聚合生成肽酯，但反应并没有定向性，两种氨基酸a 1 和a 2 的酯在聚合时将 生成a l a 2 、呐、a 2 a l 一等各种任意顺序的混合物。因此，为了得到具有特定 顺序的合成多肽，采用任意聚合的方法是行不通的，而只能采用逐步缩合的定向合 成方法。般是如下式所示，即先将不需要反应的氨基或羧基用适当的基团暂时保护 起来，然后再进行连接反应，以保证合成的定向进行。 x n h f c l h c o y + h 2 n i c 2 h c o o q x n h i c l h c o n h 7 c 2 h c 0 0 0 卜 上式中的x 和q 分别为氨基和羧基的保护基，它不仅可以防止乱接副反应的发 生，还具有能消除氨基酸的两性离子形式并使之易溶于有机溶剂的作用。q 在有的情 况下也可以不是共价连接的基团，而是由有机强碱( 如三乙胺) 同氨基酸的羧基氢 离子组成的有机阳离子。y 为一强的吸电子基团，它能使羧基活化而有利于另一氨基 酸的自由氨基对其活化羧基的羧基碳原子进行亲核进攻生成酰胺键。由此所得的连 接产物是n 端和c 端都带有保护基的保护肽，要脱去保护基后才能得到自由的肽。 如果肽链不是到此为止，而是还需要从n 端或c 端延长肽链的话，则可以先选择陛 地脱去x 或q ，然后再同新的n 保护氨基酸( 或肽) 或c 保护的氨基酸( 或肽) 进 行第二次连接，并依次不断重复下去，直到所需要的肽链长度为止。对于长肽的合成 来说，一般有逐步增长和片段缩合两种伸长肽链的方式，前者是由起始的氨基酸( 或 5 氨基酸的保护与联苯的制各 第一部分氨基酸的保护 肽) 开始，每连接一次，接长一个氨基酸，后者则是用n 保护肽同c 保护肽缩合来 得到两者长度相加的新的长肽链。 对于合成含有谷氨酸、天冬氨酸、镕受氨酸、精氨酸、组氨酸、半胱氨酸等等带侧链 功能团的氨基酸的肽来说，为了避免由于侧链功能团所带来的副反应，一般也需要 用适当的保护基将侧链基团暂时保护起来。 1 3 1 氨基的保护 已经使用过的氨基保护基很多，但归纳起来，可以分为烷氧羰基、酰譬和烷基三 大类。烷氧羰基使用最多，因为n 烷氧羰基保护的氨基酸在接肽时不易发生消旋化， 下表列举了本论文所涉及的氨基保护基。 1 3 1 1 烷氧羰基( z 、b o c 、p m o c ) 二二芏氢邀基圣 苄氧羰基虽然是1 9 3 2 年由贝尔格曼( b e r g r n a n n ) 发现的一个很老的氨基保护 基硷1 ，但直到今天还在普遍地应用。其优点在于：( a ) 试剂报道制各和保护基的导入 都比较容易，( b ) n 苄氧羰基氨基酸和肽易于结晶而且比较稳定，( c ) 苄氧羰基氨 基酸在活化时不易消旋，( d ) 能用多种温和的方法选择性地脱去。 ( 1 ) z 基的导入 自由氨基酸在用n a o h 或n a h c 0 3 控制的碱性条件下可以很容易同苄氧羰基氯 反应得到n - 苄氧羰基氨基酸。氨基酸酯同苄氧羰基氯的反应则是在有机溶剂中进 行，并用碳酸氢盐或三乙胺来中和反应所产生的h c l 。此外，z - o n p 、7 a ) s u 等苄氧 羰基活化酯也可以用来作为z 基的导入试剂，但一般都是用z - c 1 为导入试剂。因为 苄氧羰基氯很容易用苯甲醇同光气的反应来制备，在冰箱中可以保存半年以上而不 发生显著的分解。 口r h 2 n l h c 。h c s h s c l h 2 0 r c o c i ( z - c i ) j k z - h n c ih c 。h r r h z n 一6 h c o o r 上虬z - h n c i h c o o 阿 目：= 、 c h 2 0 h + c i c o c i 一过矿c h 2 0 c 吲+ h c i 除z - l c u 为油状物外，绝大多数氨基酸的苄氧羰基衍生物都可以得到结晶。有的 n _ 苄氧羰基氨基酸能同它的钠盐按一定比例形成共晶，共晶产物的熔点较高，并难 6 氨基酸的保护与联苯的制各 第一部分氨基酸的保护 溶于有机溶剂。例如，苯丙氨酸经苄氧羰基化后再加酸析出z p h e 时往往得到共晶产 物( 熔点1 4 4 - o c ) ，此共晶产物用乙酸乙酯和1 n h c l 一道振摇时可完全转化为z - p h e 而溶于乙酸乙酯中。因此，除z g l y 和z - d 1 一s e r ( b z l ) 以外，一般都是采用酸化后 用有机溶剂抽提的方法来得到纯的n 苄氧羰基氨基酸。 ( 2 ) z c i 的制备 ( a ) 光气的发生。光气的沸点为一8e c ，比重1 3 9 ，它可以放入钢瓶中保存备用。 如果得不到光气时，可以在实验室制备。 将2 5 公斤c c h 和4 5 公斤3 0 ( 或2 0 ) 的发烟硫酸放置于带有回流冷凝管 ( 1 0 0 厘米) 的5 升三颈瓶内，加热回流，即反应发生光气，应严格控制温度，切 勿加热过高以免崩沸而造成光气冲出的危险。待光气连续发生并稳定后，再通八苯甲 醇中进行反应。由此可得到大约1 5 公斤的光气。在大规模制各光气时，发烟硫酸也 可以采用不断滴加的方法加入。光气为一剧毒气体，因此应在通风橱内小心进行操 作，并可准备一个装有氨水的喷雾器，随时在环境中喷洒氨水以破坏逸出的光气。 ( b ) z _ a 的制各。将1 ，0 0 0 毫升重蒸苯甲醇置于3 升的三颈瓶中，于冰盐浴冷却 下，平稳地通入光气到体积增加大约一倍为止。放冰浴过夜，再室温放置1 2 天使 过量的光气大部分逸出后，再用水泵减压除尽参与的光气和h c l ( 也可用通入空气 来赶掉残余光气和h c l 的办法) ，最后的体积接近于原苯甲醇的体积。用分液漏斗分 去析出的少量水珠后，加无水硫酸钠干燥，得z - c 1 透明溶液，密封放冰箱保存。 ( c ) z c 1 的标定。取1 毫升玉a 同过量的冰冷浓氨水混合振荡片刻，有结晶析出， 再室温放3 0 分钟。过擞集，用5 毫升水洗后，放p 2 0 5 真空干燥器中干燥到恒重。 将所得z - n i - 1 2 的重量( 毫克) 除以z - n h 2 的分子量( 1 5 2 2 6 ) 即得每毫升中z - c l 的毫克分子数。另外也可用对g l y 反应来进行测定。 = 拯工氢毯基曼姓 除苄氧羰基外，叔丁氧羰基( b o o ) 也是目前多肽合成中广为采用的氨基保护基， 特别是在固相合成中，氨基的保护多不用苄氧羰基而用叔丁氧羰基。叔丁氧羰基具有 以下的优点。( a ) b o c - 氨基酸除个别外都能得到结晶；( b ) 易于酸解除去，但又具 有一定稳定性，b o c 氨基酸能较长期的保存而不分解：( c ) 酸解时产生的是叔丁基 阳离子再分解为异丁烯，它不会带来副反应；( d ) 对碱水解和肼解都稳定；( e ) 叔 丁氧羰基对催化氢解稳定，但比z 基对酸要敏感的多。当b o c 和z 基同时存在时， 可以用催化氢解脱去z 基，b o c 保持不变，或用酸解脱去b o c 而z 基不受影响，囡 7 氨基酸的保护与联苯的制各 第一部分氨基酸的保护 而两者能很好的搭配。例如n a - b o c 和n 8 一z 或n 8 z 和n b b o c 。 ( 1 ) b o c 一氨基酸衍生物的制各： 除去最初曾采用叔丁醇同o = c = n c h ( r ) c o o r r 反应以外 3 1 都是采用活化的叔丁氧羰基衍生物同氨基酸酯反应的方法。 ( c h 3 ) 3 c o h + o = c = n c h r ) c 0 0 r 。一 c h 3 ) 3 c o c o n h c h ( r ) c o o r ( c h 3 ) a c o c o x + n h 2 c h ( r ) c o o h ( r ) ( c h 3 ) 3 c o c o n h c h ( r ) c o o h ( r 。) b o c n 3 是最常用的导入试剂h “卯，它可以通过b o c - c l 或b o c o c 6 h 5 同肼反应 生成b o c n h i n h 2 ，然后再经h n 0 2 处理得到。但b o c n 3 在蒸馏纯化时有易于爆炸 的危险，而且b o c n 3 同氨基酸反应后产生的h n 3 有很大的毒性，能使人休克，因此， 在使用和操作时必须小心注意。将b o c - c i 同氨基酸反应也能制备b o c 一氨基酸 6 1 不 过b o c c 1 不能保存，使用起来很不方便，但它的制备比较简单，经济上也比较便宜， 适合于一次性的大量制备b o c 氨基酸。b o c - o c 6 h 5 在k o h 存在下，以二甲基亚砜为 溶剂，也能同氨基酸反应得到b o c - 氨基酸盯1 9 1 ，不过反应要在较高的温度( 9 9 1 0 0q c ) 下进行。叔丁氧甲酸间甲苯酯的反应活性比b o c - o h 5 高，它同氨基酸 的反应可以在较低的温度( 5 0 。c ) 下进行1 1 0 1 而且制各叔丁氧甲酸间甲苯酯的原料 氯甲酸间甲苯酯是我国农药“速灭灵”的中间体，国内易于获得，因此，这也是一 个国内值得推荐的方法。q b _ r b e l ln 们和i t c hn 提出的焦碳酸二叔丁酯和n 羟基酮肟 的叔丁氧甲酸酯( y l l b 。- o n = 吒：。) 也是较好的b o c 导入试剂，两者都比b 。c n 3 稳 定，而且反应快、产率高，国外已有商品出售。此外，同氨基酸反应 也能得到很高的产率 1 2 1 但由于试剂的制备较繁而未被广泛使用。 ( 2 ) b o c 基的脱除：b o c 基比z 基对酸敏感，酸解产物为异丁烯和c 0 2 。 ( c h s ) 3 c 一0 一c n h r ! 骘( c h 3 ) 2 c 2 c h 2 + c 0 2 + r n h 2 h c l 0 饱和的i - i b r h o a c 溶液瞬时即能将b o c 基脱去，即使用0 0 5 nh b r h o a c ，完 全脱去的时间也只有5 1 0 分钟，而z 基在这样条件下1 小时后只脱去大概1 。 三氟醋酸、2 n h a 有机溶剂、1 n h c l h o a c 、 1 1 - - 0 0 5 r h a 甲酸和0 4 3 , b f 3 的醋酸 溶液( c h 3 ) 3 s i c l 0 4 的苯溶液等都能在几分钟到1 小时将b o c 基完全脱去。根据实验 室的经验，在液相肽合成中，b o c 基的脱除一般可用三氟醋酸或5 0 - - - 氟醋酸( t f a ：c h 2 c 1 2 = 1 ：1 ，v v ) ，而在固相肽合成中，由于用三氟醋酸会带来一些副反应， 8 氨基酸的保护与联苯的制各 第一部分氨基酸的保护 因此多采用1 2 nh c l 厂有机溶剂。 若用8 5 甲酸，可在室温下处理2 5 小时选择性脱去n - b o c 基而保存c o b u t 基。此外，2 0 的2 巯基乙基磺酸h o a c ，0 0 0 6 m 甲基磺酸或0 0 1 m 甲基磺酸+ o 1 m 三氟醋酸的c h 2 c 1 2 间二甲苯( 1 ：1 ) 溶液亦能将b o c 基脱除。 由于b o c 基对酸敏感，因此在合成过程中用到酸洗或酸溶解等操作时，为了保 险起见，可不用稀盐酸而用1 0 ( 0 5 m ) 柠檬酸或者在低温条件进行。 = 二煎里氢毯基至丑q u 3 1 芴甲醇在无水二氯甲烷中与过量光气反应可以得到很好产率的芴甲氧羰基氯。 哆p c t 一呸盈h c h 2 0 hh 7 c h 2 0 c o c i 所得的f m o c c i ( 熔点6 1 5 6 39 c ) 在二氧六环- n a 2 c 0 3 溶液中( p h = 8 - - 9 ) 同 氨基酸反应则可得到f m o c - 氨基酸。 芴甲氧羰基同前面讲过的各种烷氧羰基不同，它对酸稳定，但能用浓氨水或二 氧六环甲醇。4 n n a o h ( 3 0 ：9 ：1 ) 以及用哌碇、乙醇胺、环己胺、1 ，4 - 氮氧六环、 吡咯烷酮、d b u ( 1 5 二氮杂双环【5 ，4 ，0 】+ 一烯一5 等胺类的5 0 c 氯甲烷溶液脱去。 叔胺( 如三乙胺) 的脱去效果较差，具有空间位阻的胺的脱除效果最差n 3 m 4 1 。此外， 还可用带有环状仲胺基团的不溶高分子试剂在室温下处理脱去“”。 芴甲氧羰基具有很强的紫外吸收，其最大吸收波长为2 6 7 n m ( e1 8 9 5 0 ) 、2 9 0 n m ( e5 2 8 0 ) 、3 0 1 r i m ( e6 2 0 0 ) 。其在乙酸乙酯或二氯甲烷中的旋光值变化在3 之 间，但在d m f 中总是左旋。 芴甲氧羰基可与酸脱去的保护基搭配而用于液相和固相的肽合成n 6 一删。芴甲氧 羰基磺化后得到2 一磺酸芴甲氧羰基，它也可用于固相肽合成中作为氨基保护基眩1 1 。 为了找寻能用碱解脱去的烷氧羰基型保护基，k a d e r 等最先导入了对甲苯硫乙 飞 o 氧羰基( o “。弋：广s - c h 2 c h 2 0 6 - - ) ，它对碱有一定的稳定性，但若用h 2 0 2 将硫原子 - - h0 l i 氧化成硫砜( c “a 弋广s 0 2 - c h 2 - c h 2 0 c 一) 后，则很容易用醇钠脱去t 2 2 1 。甲硫乙氧羰 基( m t o c ) 也具有同对甲苯硫乙氧羰基类似的性质也3 ”猢。例如在p h1 2 5 条件下 m t o c p h e l e u o c h 3 可以在p h1 2 5 条件下皂化去酯得到8 5 产率的m t o c p h e l e u o h 。 m t o c 基可用m t o c o n p 或m t o c - o c 6 h 5 同氨基酸直接反应来导入。m t o c 基同碘( 或 9 氨基酸的保护与联苯的制备 第一部分氨基酸的保护 溴，甲烷反应后变成二甲基硫锚乙氧羰基 r c 蝴零叱c 一。o 一 ，它很容易用稀碱水解 ( o 0 1 0 2 n n a o h ) 脱去2 5 m 6 1 扔。而用h 2 0 2 氧化则变成甲砜乙氧羰基( m s o c ) 衍生物。甲砜乙氧羰基也可通过m s o c o n p 同氨基酸直接反应来导入。 c h 3 s c h 2 c h 2 。h j 1 2 1 i ! ! ! ! ! ! ! 生h 3 c 一0 c h 2 c h 2 。h o c h 3 s 0 2 c h 2 c h 2 0 c 0 0 n 0 2 + h 2 n 一6 h _ c o o h m s 一n 矗h c o o h m s o c 基对酸解和氢化都稳定，但能用很温和的碱水解( 如o i nn a o h ) 脱去。 在碱的作用下，m s o c 基发生b 消去反应生成甲基乙烯基砜。 h 3 c s ”- c h 2 c h 2 0 一( - n h c h r c o o h 垒k c h s 8 0 2 c h = c h 2 + o c l l n h c h r c i l o 。 oo oo j h + r c 0 2 + h 2 n c h c o o h 1 3 1 2 酰基 二= 毯醚基 有的活性多肽和蛋白质的n 末端为乙酰基，苯甲酰精氨酸的酯或酰胺是测定胰 蛋白酶活力的底物，这都需要制备n 乙酰基和n 一苯甲酰基氨基酸。n 乙酰基和n 苯甲酰基氨基酸可以通过相应的酰氯和酸酐在碱存在下同氨基酸反应很容易地制 得，不过由于无法选择性地脱去n 乙酰基和n 。苯甲酰基而不造成肽链的破坏，因此 乙酰基和苯甲酰基并不能在肽合成中用作保护基。为了获得可用的羧酰基保护基，必 需对酰基的结构加以改变。 二= 里醢基 甲酰基可以用9 8 的甲酸在醋酐存在下于1 0e c 左右同氨基酸反应或用d c c 为 缩合剂将甲酸同氨基酸苄酯反应来导入噶”2 蚰。 rr h 2 | 十一0 h c o o h + h o h + ( c h 3 c o ) 2 0 h c o h n 一h c o o h + 2c h 3 c o o h 若将上式反应用于赖氨酸的铜盐复合物，则可制得n f o r - l y s 玛。 甲酰基对无水酸( t f a ，h b r h o a c , i - i f 等) 吼“蜊、催化氢解和n a 液氨还原是稳 定的，但能用h c i 的水或醇溶液脱去。例如用0 1 - - 0 5 n h c l 煮沸或用0 5 - - i n h c v 1 0 p。 蝰 氨基酸的保护与联苯的制各 第部分氨基酸的保护 甲醇于室温放置1 - - 2 天均能脱除订如。不过需要注意在酸煮沸处理时可能发生肽链 的部分断裂，而用h c l 醇脱除时可能有转酯反应产生。改进的办法是用肼的盐酸 盐或羟氨盐酸盐在p h6 进行脱除b ”3 钔。f n j 水合肼于5 0 。c 加热1 小时或室温反 应一天对肽的甲酰基没有影响。也有报道甲酰基可用过氧化氢于6 0e c 氧化脱去的结 果3 5 1 3 们。 虽然甲酰基氨基酸用混合酸酐法接肽时有时会发生一些副反应 3 7 1 ，但用d c c 为缩合剂则可得到很好的连接产率，而且不发生消旋b b 9 “4 。n 甲酰肽酯可以按 照一般肽酯皂化的条件皂化而得到n 甲酰基肽，不过过长的时间皂化，会发生甲酰 剂的缓慢脱除。 = = 过里薹送醛基( 鱼12 对甲苯磺酰氯在n a o h 或n a h c 0 3 存在下同氨基酸反应很容易得到很好产率的 l o s 一氨基酸”。如果用l y s 或o m 的铜盐络合物进行反应则得到n d - r o s l y s 和 n 8 t o s o m 。 r r h 3 c 口s 0 2 c ：n 一0 h - c o o h 一1 舀) n h c l a o h o rn b h c o , 。h 3 c 心s 。2 n h - c h i - c o o h t o s 一氨基酸能够通过酰氯呲1 、迭氮嘴1 、d c c 和四乙基焦亚磷酸等方法进行接肽 4 2 - 4 4 1 氮混合酸酐法一般不能采用哺1 。这是因为t o s 基的强吸电子效应使得被酰 化的氨基上的氢原子容易离解，因而在用混合酸酐法解肽时会产生n ，n 双取代等 副反应而产率很低。基于t o s 化氨基上氨原子容易离解的同样原因，t o s 一氨基酸的酰 氯在n a o h 等强碱作用下很不稳定，会发生分解生成t o s n h 2 、醛和c o h 印。 t o s n h c h r c o c i + n a 0 h 一( t o s i i i h c h r c o c i ) n a + + h 2 0 一 t o s - n = c h r + c o + n a c i ! ! 型里，t o s n h 2 + r c h o + c o + n a c i n d t o s o m 的酯( 特别是对硝基苯酯) 则会自发地环化生成环内酰胺力。 c h 2 c h z c h 2 n h $ 0 2 弋，c h 3c h 2 c h 2 c h 2 z n h 6 h c o o rz - n h 一6 h c o 一 一s 0 2 - j 卜c h 3 t o s 基非常稳定，它能经得起酸解( t f a 、h b d h o a c 、h f 等) 、皂化、催比氢解 等多种条件的处理不受影响，而只能用n a 液n h 3 处理脱去8 例。因而只是在多 肽合成的早期阶段曾经用作a 氨基的保护基以外，一般都是用作碱性氨基酸的侧链 保护基。而且由于n a 液n h 3 处理的操作麻烦，并且会所愿意采用， l o s 基的使用 也愈来愈少。 氨基酸的保护与联苯的制各 第一部分氨基酸的保护 1 3 2 羧基的保护 根据脱去条件不同，目前使用和研究过的羧基保护基大致可分为三类。类是可 用碱皂化脱去的，如甲酯和乙酯等。另一类是可用酸脱去的，如叔丁酯、对甲氧苄酯 和邻苯二甲酰亚胺甲酯等。第三类是除了能用酸和碱脱去以外，还能用其他的方法选 择性的脱去，如苄酯和苯羰基甲酯能用催化氢鳃法脱去，三甲硅乙酯能用氟化四乙 铵脱去，苯偶连酯能用光照脱去等。在本文的研究中，选择取代苄酯保护羧基，即应 选择第三类脱保护方法。 r o h t o s o h 法将氨基酸在过量的对甲苯磺酸存在下同醇进行回流反应，产 生的水则同苯或四氯化碳共沸蒸馏不断除去，反应完全后得到氨基酸酯的对甲苯磺 酸盐。b 碳原子上带有侧链的v a l 和t h r 的酯化需要较长的回流反应时间，反应的情 况可用薄板层析进行检查。这是制备苄酯的一个非常通用的方法t 5 0 - 5 2 1 ) 大多数的氨 基酸苄酯对甲苯磺酸盐都是不易吸潮的结晶。但t h r o b z l t o s o h 是个例外，它不能 结晶，而只有t h r o b z l 才是结晶。加藤等人呦1 用这个方法制得了2 0 种氨基酸的乙 酯对甲苯磺酸盐结晶。氨基酸的长链烷基酯倒1 、甲疏乙酯( ，o a 2 c h 2 s a 3 ) 5 5 ”6 1 、 对硝基苯硫乙酯( o c h 2 c h 2 s p h n 0 2 ) 哪! 和对硝基苄酯( o c h 2 一p h n 0 2 ) 盱踟等都 可用这个方法制备。 本文从应用频率出发，筛选出三类氨基酸中具有代表性的三种，即：( 1 ) 含有 羟基的氨基酸丝氨酸( s e r ) ；( 2 ) 含有芳基的氨基酸一色氨酸( 1 坤) ；( 3 ) 含有 碱性基团的氨基酸精氨酸( a r g ) 。对其a 一氨基、羧基以及侧链官能团的保护和部 分去保护进行了研究。 1 2 氨基酸的保护与联苯的制各 第一部分氨基酸的保护 参考文献 【1 】张天民，王风山，氨基酸与生化药物【j 氨基酸与生物资源，1 9 9 9 ，2 1 ( 4 ) ： 1 3 。 【2 】m b e r g m a n na n d l z e r v a s ，c h e m b e t ，6 5 ，1 1 9 2 ( 1 9 3 2 ) 【3 】ec m c k a ya n dn e a b e r t s o n ，上a m c h e m s o c ，7 9 ，4 6 8 6 ( 1 9 5 7 ) 4 1 r s c h w y z e r , es i e b e r , h k a p p e l e r , h e l v c h i m a c t a , 4 2 ，2 6 2 2 ( 1 9 5 9 ) 【5 】la c a s i n o ，工a m c h e m s o c , 8 2 ，2 7 2 5 ( 1 9 6 0 ) ；l a c a r p i n oe ta 1 ，o r g s y n 4 4 ，2 2 ( 1 9 6 2 ) 【6 】ec m c k a ya n dn ea b e r t s o n ，j a m c h e m s o c ，7 9 ，4 6 8 6 ( 1 9 5 7 ) 7 1 u b a g n a m s o n e ta 1 ，a c t ac h # n s c a n d ，2 6 ，2 5 5 0 ( 1 9 7 2 ) 8 1 h i m r e ，c h e m 爿b 觑8 4 ，1 1 0 4 1 0 ( 1 9 7 2 ) 9 1 施溥涛、汪克臻，化学通报，2 7 5 ( 1 9 8 0 ) 【l o id s t a r b e l l ，p r o c n a t l a c a d s c i u s a , 6 9 ，7 3 0 ( 1 9 7 2 ) 【1 1 】m i r e h ，b u l l c h e m s o c j a p a n ，5 0 ，7 1 8 ( 1 9 7 7 ) 【1 2 1t n a g a s a w ae ta 1 ，b u l l ，c h e m s o c j a p a n ，4 6 ，1 2 6 9 ( 1 9 7 3 ) 1 3 1l a c a r p i n o ，gyh a r t ，j a m c h e m s o c ，9 2 ，5 7 4 8 ( 1 9 7 0 ) 【1 4 1c d c h a n ge ta 1 ，i n t j p e p t p r o t r e s ，1 5 ，5 9 ( 1 9 8 0 ) 【1 51l a c a r p i n o ，j r w i l l i a n s ，a l o p u s i n s k i ，j c