N-(末端三甲基硅甘氨酸肽)鄰苯二甲酰亞胺的光誘導(dǎo)單電子轉(zhuǎn)移成環(huán)反應(yīng)*

王 欣 ，李晶華，唐慧慧，金英學(xué)

(哈爾濱師范大學(xué))

0 引言

肽具有重要的生理活性、藥理活性和其他性質(zhì)而廣泛受到關(guān)注［1-3］.特別是環(huán)肽以其特殊結(jié)構(gòu)以及對酶降解的穩(wěn)定性，在藥學(xué)方面得到越來越多的重視和應(yīng)用.環(huán)肽類化合物雖然廣泛分布在自然界中，然而含量低，分離提取困難.化學(xué)合成是獲取環(huán)肽類化合物的主要手段，但是環(huán)肽類化合物的合成難度較大，這使環(huán)肽類化合物的應(yīng)用受到限制.目前化學(xué)合成環(huán)肽的方法主要有液相法和固相法.液相法應(yīng)在高度稀釋的條件下進(jìn)行，純度雖然較高，但合成效率低.固相法雖不需高度稀釋條件，但反應(yīng)繁瑣難度大.Kanoka［5-7］，Yoon［8-11］等報道了光誘導(dǎo)電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)合成環(huán)化物的方法.在同一分子內(nèi)引入電子受體和給體，光致激發(fā)態(tài)發(fā)生電子轉(zhuǎn)移生成雙端位自由基，自由基偶合成環(huán).此方法區(qū)域選擇性好，產(chǎn)率較高.筆者曾利用此法合成了一系列大環(huán)化合物［12-14］.該文以甘氨酸為起始物，構(gòu)建了以線性甘氨酸二肽、三肽連接的分子內(nèi)給受電子體系，在甲醇中進(jìn)行光反應(yīng)合成了環(huán)甘氨酸肽.

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

Varian-300核磁共振譜儀(TMS為內(nèi)標(biāo));70 eV Hitachi VG-7070質(zhì)譜儀;所有的溶劑均經(jīng)純化;甘氨酸、2-乙氧基-1-乙氧碳酰基-1，2-二氫喹啉(2-Ethoxy-1-ethoxy-carbonyl-1，2-dihydroquinoline EEDQ)、二叔丁基二碳酸酐(t-Boc酸酐)、三氟乙酸(TFA)均購自Alderich公司.

1.2N-(t-Boc)甘氨酸(1)的制備

將甘氨酸(2.25 g，30 mmol)溶于 100 mL 水中，0 ℃ 下攪拌溶解.加入三乙胺(12.6 g，90.0 mol)，在 25 ℃ 攪拌 15 ～20 min，加入 t-Boc 酸酐(6.84 g，30.0 mol)，在 25 ℃ 攪拌反應(yīng)8 h.反應(yīng)混合物用2 mol/L HCl酸化至pH=2，用乙酸乙酯萃取，有機(jī)層用飽和NaCl水洗，無水MgSO4干燥，濃縮，得白色固體，粗產(chǎn)率94%.無需純化直接在下一步使用.

1.3 N-(t-Boc)-N＇-(三甲基硅甲基芐基)甘氨酰胺(2)的制備

將1(0.88 g，5.0 mmol)溶于 30 mL 的干燥的 CH2Cl2中，加入 EEDQ(1.86 g，7.5 mmol)攪拌30 min，在0℃下滴入三甲基硅甲基芐基胺(1.1 mL，5 mmol)，室溫攪拌10 h.反應(yīng)混合物用2 mol/L HCl酸化，用CH2Cl2萃取，有機(jī)層用5%NaCl溶液洗滌，無水MgSO4干燥、過濾、濃縮得化合物2，粗產(chǎn)率95%，無需純化直接用于下步反應(yīng).

1.4 N’-三甲基硅甲基-N’-芐基甘氨酰胺(3a)的制備

將化合物2(1.75 g，5 mmol)溶于 20 mL 的干燥的CH2Cl2中加入20 mL的三氟乙酸，室溫攪拌4 h.反應(yīng)混合物用Na2CO3飽和溶液中和，用CH2Cl2萃取，有機(jī)層用10%NaCl溶液水洗，有機(jī)層用無水MgSO4干燥，濃縮得淡黃色油狀物3a，粗產(chǎn)率92%;產(chǎn)物無需分離純化直接用于下一步反應(yīng).

1.5 N＇-三甲基硅甲基 -N’-芐基-甘-甘酰胺(3b)的制備

把 3a(1.25 g，5.0 mmol)溶于 30 mL 的CH2Cl2中，加入 EEDQ(1.86g，7.5 mmol)，攪拌30 min，在 0℃ 下滴入 10 mL 含 2(1.75 g，5.0 mml)的CH2Cl2溶液，室溫攪拌8 h，反應(yīng)混合物用2 mol/L HCl處理至pH=2，用CH2Cl2萃取，有機(jī)層用10%NaCl溶液洗滌，有機(jī)層用無水MgSO4干燥，濃縮 ，剩余物(4)溶于20 mL的CH2Cl2中，滴入20 mL的三氟乙酸，室溫攪拌4 h.反應(yīng)混合物用Na2CO3的飽和溶液中和，用CH2Cl2萃取，有機(jī)層用10%NaCl洗滌，無水MgSO4干燥，濃縮得黃色油狀物化合物3b，粗產(chǎn)率90%，無需純化進(jìn)入下一步反應(yīng).

1.6 N-(末端三甲基硅甲基甘氨酸肽)鄰苯二甲酰亞胺(5)的制備

把 3(2.5 mmol:3a 0.62 g;3b 1.02 g)溶于30 mL的 CH2Cl2中，加入三乙胺(1.30 mL，7.5 mmol)攪拌15 min，加入鄰苯二甲酰甘氨酸酰氯(0.56 g，2.5 mmol)，室溫攪拌 3 h.反應(yīng)結(jié)束后用CH2Cl2和水萃取，有機(jī)層用10%NaCl水洗，無水 MgSO4干燥，濃縮，硅膠柱(洗脫劑V乙酸乙酯/V正己烷=5∶1)分離得到黃色油狀物.

5a 產(chǎn)率 80%.1H NMR(CDCl3)δ:0.03(s，9H，SiMe3)，2.91(s，2H，CH2SiMe3)，4.10(s，2H，CH2CON(CH2Ph)CH2SiMe3)，4.40(s，2H，CON(CO)CH2)，4.43(S，2H，CH2Ph);

13C NMR(CDCl3)δ:-1.2，38.6，40.2，41.1，52.0，123.2，126.1，127.3，1274，128.9，131.8，134.0，135.1，165.8，166.6，167.6;FAB-MS m/z 437.26(M+).

5b 產(chǎn)率80%.1H NMR(CDCl3)δ:0.03(s，9H，SiMe3)，2.89(s，2H，CH2SiMe3)，4.02(s，2H，CH2CON(CH2Ph)CH2SiMe3)，4.23(s，2H，CH2CONHCH2CON(CH2Ph)CH2SiMe3)，4.32(s，2H，CON(CO)CH2)，4.44(S，2H，CH2Ph);13C NMR(CDCl3)δ:-1.2，38.4，39.9，41.1，41.3，52.1，123.2，126.3，127.4，128.6，132.3，134.0，135.2，165.6，166.5，166.7，167.6;FAB-MS m/z 494.18(M+)

1.7 N-(末端三甲基硅甲基甘氨酸肽)鄰苯二甲酰亞胺(5)的光反應(yīng)

將5a(0.5g)，5b(0.5g)分別置于光反應(yīng)器內(nèi)，分別加入200 mL甲醇溶劑，通入氮?dú)夤呐?0 min，然后在保持通氮?dú)鈼l件下分別用紫外光(波長 大于290 nm)照射1 h，停止反應(yīng)，反應(yīng)液減壓濃縮，殘余物分別用硅膠柱層析(洗脫劑V乙酸乙酯/V正己烷=1∶1)分離得產(chǎn)物 6a，6b.

6a無色油狀物，產(chǎn)率45%;1H NMR(CDCl3)δ:3.27(d，J=12.4 Hz，1H，C(OH)CH)，4.01(d，J=12.4 Hz，1H，C(OH)CH)，4.55(s，2H，NCH2CO)，4.65(s，2H，CH2Ph)，7.12 ～7.78(m，9H，Ar);13C NMR(CDCl3)δ:41.0，51.1，54.1，83.5，123.1，126.1，127.4，127.5，128.1，128.2，129.6，131.4，134.5，135.8，162.5，163.1;FAB-MS m/z 366.1(M++1).

6b無色油狀物，產(chǎn)率 38%;1HNMR(CDCl3)δ:3.43(d，J=12.7 Hz，1H，C(OH)CH)，4.11(d，J=12.7 Hz，1H，C(OH)CH)，4.35(s，2H，NCH2CONHCH2)，4.38(s，2H，NCH2CO)，4.59(s，2H，CH2Ph)，7.12 ～ 7.78(m，9H，Ar);13C NMR(CDCl3)δ:41.0，51.1，51.3，53.6，123.3，26.0，127.4，127.6，127.7，128.2，130.2，131.1，135.0，135.8，162.3，162.5，163.1;FAB-MS m/z 422.2(MI++1).

2 結(jié)果與討論

2.1 光反應(yīng)底物的合成

光反應(yīng)底物N-(末端三甲基硅甲基甘氨酸肽)鄰苯二甲酰亞胺(5)的合成方法見文獻(xiàn)［10］.將甘氨酸溶于水中，在室溫下滴入含等摩爾t-Boc酸酐，室溫攪拌8 h，得到氨基被保護(hù)的甘氨酸1，粗產(chǎn)率達(dá)94%，無需純化直接進(jìn)行下一步反應(yīng).產(chǎn)物1溶于二氯甲烷中，加入2倍的三乙胺，用1.2倍量的EEDQ作縮合劑，滴入N-(三甲基硅甲基)芐胺，反應(yīng)10 h得到N端保護(hù)的甘氨酸胺2，粗產(chǎn)率達(dá)95%，無需純化直接用于下一步反應(yīng).化合物2溶解在二氯甲烷溶液中，于室溫下用三氟乙酸酸化去t-Boc保護(hù)基，得到脫保護(hù)的甘氨酰胺3a，粗產(chǎn)率92%，無需純化可直接用于下步反應(yīng).將化合物3a溶于二氯甲烷中，加入2倍量的三乙胺，以1.2倍量EEDQ為縮合劑，與2縮合得到t-Boc保護(hù)的二肽4，粗產(chǎn)物97%，此粗產(chǎn)物不經(jīng)純化直接在三氟乙酸酸化下得到脫保護(hù)的二肽3b，粗產(chǎn)率92%，無需純化直接用于下一步反應(yīng).最后3a和3b分別與鄰苯二甲酰亞胺基乙酰氯發(fā)生酰化反應(yīng)得到目標(biāo)產(chǎn)物5a和5b，硅膠柱層析進(jìn)一步分離提純(如圖1所示).

圖1 化合物5a，5b的合成

2.2 光反應(yīng)機(jī)理

光反應(yīng)所用光源為中壓汞燈，在光源外套上Pyrex濾光管，使透過濾光管的光波長 λ＞290 nm.將光反應(yīng)底物5a、5b分別置于光反應(yīng)器中，加入適量甲醇溶劑，持續(xù)通入氮?dú)饬?0 min后，在保持通氮?dú)饬鳁l件下，紫外光照射，每隔15 min薄層分析跟蹤反應(yīng)，反應(yīng) 1 h底物大約90%轉(zhuǎn)化時終止反應(yīng)，濃縮反應(yīng)液，殘余物用硅膠柱層析分離得環(huán)化物6a和6b.反應(yīng)機(jī)理如圖2所示.化合物5光致激發(fā)態(tài)的羰基發(fā)色團(tuán)與鄰近氮原子發(fā)生SET，生成分子內(nèi)雙離子自由基7，離子自由基7在鏈上發(fā)生分子內(nèi)單電子傳遞(ISET)生成雙端位離子自由基8，離子自由基8的末端基團(tuán)SiMe3在極性溶劑甲醇的溶劑化效應(yīng)的輔助下很容易離去，生成雙端位自由基9，最后自由基偶合成環(huán)肽化合物6.

圖2 化合物5的光反應(yīng)機(jī)理

3 結(jié)論

合成了2個新的N-(末端三甲基硅烷基甘氨酸肽)鄰苯二甲酰亞胺衍生物，在甲醇溶液中進(jìn)行光反應(yīng)以很高的區(qū)域選擇性和較好產(chǎn)率得到了新的環(huán)甘氨酸肽.利用光反應(yīng)可以制備一系列新的環(huán)肽化合物.

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