氨基酸酰胺类化合物的简便合成

1、 氨基酸酰胺类化合物的简便合成刘志雷 1,2, 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. 100039摘要 :报道一种氨基酸酰胺类化合物的简便合成方法。 (Fm , 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 , , 产物结构经元素分析、 1H-NMR 、 13C-NMR 、 IR 关键词 :N -Fm oc 保护氨基酸 ; ; 中图分类号 :T7文章编号 :0253-4320(2008 12-0045-03w ay to prepare amino acid amide compoundsLIU Zhi 2lei1, 2,

2、SUN Jian 2ping 1, HU Ji 2wen1(1. G uangzhou Institute of Chemistry , Chinese Academy of Sciences , G uangzhou 510650, China ;2. G raduate School , Chinese Academy of Sciences , Beijing 100039, China Abstract :A sim ple and effective way to prepare amino acid amide com pounds is put forward. By this

3、method amino acid amide com pounds are directly prepared in suitable s olvent at high yields by the reaction between sim ple amine and Fm oc 2amino acid chloride ,which is initially synthesized from Fm oc 2amino acid and acid chloride reagents. The s olvent em ployed must be a g ood s olvent for Fm

4、oc 2amino acid chloride but not for Fm oc 2amino acid amide ,by this the product can be quickly precipitated out and de 2protection of Fm oc and other by 2reaction can be av oided. The structures of the products are con firmed by 1H 2NMR ,13C 2NMR ,IR spectra and elemental analysis as well.K ey w or

5、ds :Fm oc 2amino acid ; amino acid amide com pounds ; synthesis 收稿日期 :2008-08-23 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- , 男 , 博士生 ; 胡继文 (1966- , 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 hjw gic. ac. cn 。 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 、

6、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 Fm oc 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 ,

7、实现 了 Fm oc 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111 主要试剂和仪器Fm oc -缬氨酸 、 Fm oc -亮氨酸 、 Fm oc -蛋氨酸 , 9915%, 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 ,9915%, 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 (T

8、HF 、 吡啶 , 均为分 析纯 , 用前用 CaH 2或金属钠回流无水处理后蒸馏 。X-4显微熔点仪 (温度未经校正 ;Bruker DRX400核磁共振仪 (1H-NMR 、 13C-NMR ;Vario E L 元素分析仪测定 C 、 H 、 N 含量 ;Bruker FT-VERTEX 70型 红外光谱仪 (IR 。54 第 28卷第 12期 现代化工Dec. 20082008年 12月 M odern Chemical Industry 112 合成步骤合成路线见图 1 。缬氨酸 :R1=CH (CH 3 2; 123蛋氨酸 :R1=2; 23=H 甲胺 :R2=CH 3,R 3=H

9、 :R2=(CH 3 2,R 3=H图 1 氨基酸酰化合物的合成路线图 11211 N -Fm oc -L -缬氨酰氯的合成将 1510g N -Fm oc -L -缬氨酸 (4412mm ol 溶于 250m L CH 2Cl 2中 , 通入 N 2保护 , 滴加 3211m L S OCl 2(44210mm ol , 加热至 50 , 回流反应 4h 后 , 改为蒸馏装置 , 常压蒸去大部分 CH 2Cl 2后减压蒸干并在 60 下真空干燥 2h , 得到微黄色固体 1515g , 产率 98%。11212 N -Fm oc -N -甲基 -L -缬氨酰胺的合成将上述产物固体 1515g

10、 (4412mm ol , 溶解到 400m L 无水乙醚中 , 溶解完全后快速加入过量 4倍的 25%30%甲胺 (22110mm ol 水溶液 2610g , 剧烈震荡 3min , 抽滤 , 将固体置于 800m L 水中洗涤 , 抽滤 , 再用 800m L 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 1414g , 产 率 为9216%, 熔 点 209212 ; 1H-NMR (C DCl 3, 400MH z , :0192(d , J =718H z ,6H , ,21052118(m , 1H ,2180(d ,

11、J =410H z ,3H ,3188(t , J =716、 712H z ,1H ,4120(t , J =614、 618H z ,1H ,4140(d , J =817H z ,2H ,5132(d , J =716H z ,1H ,5181(brs ,1H , 7130(t , J =712、 712H z ,2H ,7138(t , J =712、 716H z , 2H ,7157(d , J =716H z ,2H ,7176(d , J =716H z , 2H 。 13C-NMR (C DCl 3, 400MH z , :1810, 1912, 2612, 3019, 47

12、12, 6016, 6619, 12010, 12510, 12711, 12717,15614,17118。 IR (K Br , /cm-1:3295,2962,1693,1652,1540,1450,1409,1382,1297,1160, 1031,985,736,707,539。 C 21H 24N 2O 3的元素分析 , 实验值 (理论值 :C 71172(71159 , H 6196(6182 ,N7199(7195 。11213 L -缬氨酰甲胺的合成将 1210g (3411mm ol N -Fm oc -N -甲基缬氨酰 胺置于 200m L THF 中 , 一次性加入 5

13、%体积 (10m L 的六氢吡啶 , 搅拌反应 4h 后 , 旋转浓缩去掉 THF , 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 Fm oc 杂质 , 最后用 CH 2Cl 25m L 溶解 , 过硅胶柱 , 洗 脱液 CH 2Cl 2/5, 旋转干后得到无色 1651H-NMR (C DCl 3,400:1, 618H z ,3H ,0197(d , J =712 , 21272132(m , 1H , 2180(d , J =512H z , 3H , 3121(d , J =316H z ,1H , 31

14、37(brs ,2H , 7125(brs , 1H 。 13C-NMR (C DCl 3 , :1519, 1915, 2515, 3017,6011,17511。 IR , /cm -1:3301,3095,2962, 1650,1563,1465,1371,1303,1043,971,919,883, 414。 C 6H 14N 2O 的 元 素 分 析 , 实 验 值 (理 论 值 :C 55156(55138 ,H 10185(10177 ,N 21157(21154 。 11214 N -Fm oc -N -异丙基 -L -缬氨酰胺的合成过程同 N -Fm oc -N -甲基 -L

15、 -缬氨酰胺的合成 , 产率 9318%, 熔点 205208 。 1H-NMR (C DCl 3, 400MH z , :0193(d , J =712H z ,6H ,1113(d , J =713H z ,6H ,21042109(m ,1H ,3185(t , J =716、 716H z ,1H ,4103418(m ,1H ,4119(t , J =618、 712H z , 1H ,41354140(m ,2H ,5142(d , J =814H z ,1H , 5163(brs ,1H ,7127(t , J =712、 716H z ,2H ,7138(t , J =716、

16、 716H z ,2H ,7158(d , J =716H z ,2H ,7175(d , J =716H z ,2H 。 C 23H 28N 2O 3的元素分析 , 实验 值 (理论值 :C72182(72163 ,H 7149(7137 ,N 71391(7137 。 11215 L -缬氨酰异丙胺的合成过程同 L -缬氨酰甲胺的合成 , 洗脱液 CH 2Cl 2/甲醇 体 积 比 100 4, 得 到 无 色 油 状 物 质 , 产 率 8015%。 1H-NMR (C DCl 3,400MH z , :0184(d , J =712H z , 6H ,0192(d , J =618H

17、z ,6H ,11982103(m , 1H , 3131(dd , J =312、 418H z , 1H , 3191(m , 1H , 4104(brs , 2H , 6172(d , J =814H z , 1H 。 C 8H 18N 2O 的元素分析 , 实验值 (理论值 :C 60187(60176 ,H 11152(11139 ,N 17178(17172 。 11216 N -Fm oc -N -甲基 -L -亮氨酰胺及 L -亮氨酰甲胺的合成过程同 N -Fm oc -N -甲基 -L -缬氨酰胺的合 成 , 白 色 固 体 , 产 率 9118%, 熔 点 165168 。

18、 1H-NMR (C DCl 3,400MH z , :0192(d , J =716H z , 6H ,11481152(m ,1H ,1162(s ,2H ,2178(s ,3H , 64 现代化工 第 28卷第 12期4110(d , J =410H z , 1H , 4118(t , J =618、 614H z , 1H ,4142(d , J =610H z ,2H ,5113(d , J =712H z , 1H , 5195(brs , 1H , 7128(t , J =718、 716H z , 2H , 7138(t , J =716、 716H z , 2H , 7156

19、(d , J =716H z , 2H ,7175(d , J =716H z ,2H 。 C 22H 26N 2O 3的元素分 析 , 实 验 值 (理 论 值 :C 72133, (72113 , H 7128 (7110 ,N 7173(7165 。L -亮氨酰甲胺 , 过程同 L -缬氨酰甲胺的合成 , 洗脱液 CH 2Cl 2/甲醇体积比 100 4, 无色油状物 , 产 率 8315%。 1H-NMR (C DCl 3, 400MH z , :0190(d J =618H z ,3H ,0195(d , J =712H z (m 1H , 2113(m , 2H d , H z ,

20、 3 (brs ,2H ,3190(dd , J 81z ,1H ,7139(brs , 1H 。 C 7H 16N 2O , 实验值 (理论值 :C 58156(58133 ,H 11131(11111 ,N 19149(19144 。 11217 N -Fm oc -N -甲基 -L -蛋氨酰胺及 L -蛋氨 酰甲胺的合成过程同 N -Fm oc -N -甲基 -L -缬氨酰胺的合 成 , 白 色 固 体 , 产 率 9213%, 熔 点 180182 。 1H-NMR (C DCl3,400MH z , :11921196(m ,2H , 2108(s , 3H , 21492154(m

21、 , 2H , 2180(d , J =410 H z ,3H ,4118(t , J =618、 614H z ,1H ,4130(d , J = 716H z ,1H ,4139(d , J =610H z ,2H ,5153(d , J =810 H z ,1H ,6114(brs ,1H ,7127(t , J =712、 716H z ,2H , 7138(t , J =717、 716H z , 2H , 7156(d , J =716H z , 2H ,7175(d , J =716H z ,2H 。 C 21H 24N 2O 3S 的元素 分析 , 实 验 值 (理 论 值 :

22、C 65176(65162 , H 6137 (6125 ,N 7135(7129 。L -蛋氨酰甲胺 , 过程同 L -缬氨酰甲胺的合成 , 洗脱液 CH 2Cl 2/甲醇体积比 100 5, 无色油状物 , 产 率 7816%。 1H-NMR (C DCl 3, 400MH z , :1169(t , J =516、 516H z ,2H ,2118(s ,3H ,2136(t , J =618、 614H z ,2H ,2179(s ,3H ,3139(brs ,2H ,4119(t , J = 614、 316H z ,1H ,6158(s ,1H 。 C 6H 14N 2OS 的元素

23、分 析 , 实 验 值 (理 论 值 :C 44162(44144 , H 8181 (8164 ,N 17132(17128 。2 结果与讨论将 Fm oc -缬氨酸酰氯化然后与甲胺盐酸盐反应 时 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 N , N -二甲基甲酰 胺 (DMF 和二甲亚砜 (DMS O 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 417% , 1H-NMR 谱显示在 =5181和 2181处 出现小的 N 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 DMS

24、O 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 Fm oc 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 Fm oc 保护基团在 简单胺类存在下容易脱掉 ,Fm oc -缬氨酰甲胺 , 使得 , 减少 Fm oc 与胺 类的接触 , 阻止其脱掉 , 成功制备了 Fm oc -缬氨酰甲 胺化合物 , 发现极性在 11602190的溶剂对于此化 合物的制备是最优的 , 如 CCl 4、 甲苯 、 乙醚等既能够 溶解 Fm oc -缬氨酰氯又可以沉淀出 Fm oc -缬氨酰甲 胺 , 得到纯净的产品 , 产率高达 93%,

25、1H-NMR 谱显 示在 =5181和 5132处出现了相同强度的 N H 吸 收峰 , 同时在 =2180处有了甲基吸收峰 , 表明甲氨 基接到了氨基酸上 , 脱掉保护基后 , Fm oc 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 H 吸收峰 值由 5181升高到了 7125, 并且出 现裸露胺基的特征吸收峰 =3137; 另据 13C-NMR 谱 , 在 =3019、 17118处出现甲胺碳和酰胺碳的特 征吸收 , 而脱掉 Fm oc 后 , 对应的化学位移变化到了 3017和 17511; 在红外谱图中酰胺羰基 C O 吸收 峰出现在了 1693、 165

26、2cm -1处 , 脱掉 Fm oc 后裸露 出胺基的强吸收峰出现在了 3301cm -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 N -Fm oc -N -甲基 -L -缬氨酰胺以及脱掉保护后 的 L -缬 氨 酰 甲 胺 被 成 功 制 备 。极 性 强 一 些 的 CH 2Cl 2对生成的 Fm oc -缬氨酰甲胺有所溶解 , 导致 产品不纯净 , 熔点降低 , 熔程变宽 (181192 , 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 Fm oc 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 F

27、m oc 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 Fm oc -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 充分的说明了通过将 Fm oc 保护的氨基酸转化为 (下转第 49页 7 42008年 12月 刘志雷等 :氨基酸酰胺类化合物的简便合成 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

28、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111 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-动发酵罐 (G BCS-5衍射仪 (Shimadzu (LEIC A DME 、 电子天平 ( 、 烘箱 (DF -240 、 离心机 (L -550 、 紫外分光光度计 (UV-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

29、干酵母 (耐高温型 , 其他试剂 为分析纯 。112 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 23, 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 910, 搅 拌碱化 1h , 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。113 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 、 pH 4 , 9(4。将

30、 SSF 培 m L 锥形瓶 , 用醋酸缓冲液调 (121 ,30min ; 冷却后加入规 定量的纤维素酶和表面活性剂吐温 -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/min 。酵母活化培养基 :取 2g 干酵母放入 2%的麦芽 糖水溶液 200m L 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 012g 、 硫酸铵 011g 、 硫 酸镁 011g 和少量氯化

31、钙 , 加水或缓冲液定溶至 150m L 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 Fm oc 的脱落 , 是一种合成氨基酸酰胺类化合物的有 效方法 。表 1 Fmoc 保护缬氨酸 、 亮氨酸 、 蛋氨酸与不同胺的反应 Fm oc -氨基酸 胺 溶剂 收率 /%熔点 / Fm oc -缬氨酸 氨水 乙醚 9316206209 异丙胺 乙醚 9318205208 Fm oc -亮氨酸 氨水 乙醚 9312167170 甲胺 THF 0 甲胺 CCl 49213165168 Fm oc -蛋氨酸 甲胺 乙醚 9213

32、180182 异丙胺 CH 2Cl 20 异丙胺 乙醚 9118191194参考文献1Muehlman A ,Lindberg J ,Class on B , et al . Synthesis of novel ,potent , dio L 2based HIV 21protease inhibitors via interm olecular pinacol hom o 2 coupling of (2S 222benzyloxymethy L 242phenylbutanal J .J M ed Chem ,2001,44(21 :3407-3416.2Akira D ,K aori K,M akoto S , et al . C ontrol of the s olubility transition in novel tem perature 2responsive linear polymers com prising 2am ino acid diam ide derivativesJ.Anal Sci ,2000,16:829-835.3Veroniqur P , Carl J C , et al . The nucleophilic reactivity of valine mehtylam id :Am odel of the