氨基酸酰胺類化合物的簡便合成*

劉志雷，胡繼文

(1.南昌航空大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，江西南昌 330063;2.中國科學(xué)院廣州化學(xué)研究所，廣東 廣州 510650)

氨基酸酰胺類化合物是一類重要的藥物中間體和合成試劑，由其可以衍生合成出多種具有殺菌抗腫瘤抗艾滋活性［1］、增強(qiáng)生物機(jī)體免疫性和抗疲勞性的化合物［2］，是合成多肽類化合物的重要原料［3］、合成光學(xué)活性聚合物的重要單體［4］，同時也是選擇吸附、分離手性化合物的重要載體［5］，在化學(xué)、生物、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注。

改性氨基酸成酰胺類化合物有兩種類型:一是保護(hù)氨基酸中氨基，利用羧基與胺類化合物反應(yīng)成酰胺鍵。目前合成此類化合物的主要方法有:(1)先將羧基轉(zhuǎn)化為酯(琥珀酸酯［6］，甲酯鹽酸鹽［7］等)，再氨解制得，但此方法產(chǎn)率較低;(2)先將羧基轉(zhuǎn)化為酸酐［8］，再氨解制得，此方法產(chǎn)率較低而后處理較困難;(3)在酰胺化偶聯(lián)催化劑(DCC，HOBt［9］，Vilsmeier reagent［10］)作用下脫水制備，是一種常用合成方法，但后處理也較復(fù)雜。二是利用氨基酸中的氨基與其它羧基反應(yīng)成酰胺鍵，從而保留羧基功能基，合成此類化合物的途徑主要有兩種:(1)首先保護(hù)羧基，利用酰胺化催化劑(DCC，HOBt等)使氨基酸中的氨基與其它羧基偶合，此種方法復(fù)雜，后處理困難;(2)首先將其它羧基化合物轉(zhuǎn)化為酰氯，然后直接與氨基酸中的氨基反應(yīng)，此種方法簡單，后處理容易，是一種理想的反應(yīng)路線，但最大的問題是能夠溶解氨基酸的溶劑很少，強(qiáng)極性高沸點(diǎn)的有機(jī)溶劑(如DMF，DMSO等)遇到酰氯會有很多副反應(yīng)并且后處理困難。水是最常用的溶劑，而酰氯遇水很容易發(fā)生水解反應(yīng)，并且，即使有酰氯與氨基反應(yīng)了，同時生成的HCl也會被氨基吸收成鹽，從而阻止了與酰氯的進(jìn)一步反應(yīng)，造成反應(yīng)產(chǎn)率低下。

本文針對溶解氨基酸的溶劑種類少，使得其在沒有保護(hù)基的條件下制備酰胺類化合物很困難的問題，利用氨基酸中的氨基與酰氯反應(yīng)活性強(qiáng)于水與酰氯反應(yīng)的特點(diǎn)，以氫氧化鈉水溶液作為HCl的吸收劑，實(shí)現(xiàn)了在水溶液中的酰胺化反應(yīng)，合成了高純度的氨基酸酰胺類化合物。同時利用保留的羧基與異丙醇進(jìn)行酯化反應(yīng)，展示了一種進(jìn)一步改性的方法。3，5-二硝基苯甲酰氯(1)與氨基酸(2a～2c)在NaOH溶液中反應(yīng)制得2-(3，5-二硝基苯甲酰胺基)-4-氨基酸(3a～3c);3與異丙醇進(jìn)行酯化反應(yīng)合成了2-(3，5-二硝基苯甲酰胺基)-4-氨基酸異丙醇酯(4a～4c，Scheme 1)，其結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR，13C NMR，MS及元素分析確證。

該方法具有產(chǎn)物純度高，操作簡單，后處理簡單等優(yōu)點(diǎn)。

1 實(shí)驗部分

1.1 儀器與試劑

Bruker DRX 400 MHz型核磁共振儀(CDCl3為溶劑，TMS為內(nèi)標(biāo));Vario EL型元素分析儀;ZAB-HS型質(zhì)譜儀。

2a～2c，純度99.5%，上海吉爾生化有限公司，于室溫真空干燥24 h;3，5-二硝基苯甲酸，江蘇三益化工有限公司，乙醇重結(jié)晶;異丙醇，分析純，分子篩干燥后蒸餾;其余所用試劑和溶劑均為化學(xué)純或分析純，其中四氯化碳、二氯甲烷、四氫呋喃用前用CaH2或金屬Na回流無水處理后蒸餾。

1.2 合成

(1)1的合成

在兩口圓底燒瓶中加入3，5-二硝基苯甲酸30.02 g(0.142 mol)，于室溫真空干燥過夜。加入二氯亞砜30 mL(0.423 mol)，接上冷凝管和氣體吸收裝置(30%氫氧化鈉溶液)，于90℃(油浴)回流反應(yīng)12 h。蒸除過量二氯亞砜，殘余物真空干燥后用無水四氫呋喃150 mL溶解，過濾，濾液旋蒸除溶得淡棕色針狀晶體1 28.8 g，收率87.7%。

(2)3的合成(以3a為例)

將 L-苯丙氨酸(2a)1.0 g(6.0 mmol)用 0.2 mol·L-1NaOH 溶液(30 mL)溶解;加入 1 1.52 g(6.6 mmol)，攪拌下滴加 2 mol·L-1NaOH 溶液使反應(yīng)液pH保持在8～9直至1全部溶解;反應(yīng)40 min。用5 mol·L-1鹽酸酸化至 pH 1 ～2，析出白色固體，過濾，濾餅用水洗滌(3×200 mL)，真空干燥得2-(3，5-二硝基苯甲酰胺基)-3-苯基丙酸(3a)1.91 g。

用類似的方法合成白色固體3b和3c。

3a:收率 88.7%;1H NMR δ:3.20(d，J=4.8 Hz，2H，1'-H)，4.92(t，1H，4-H)，6.75(d，J=7.2 Hz，1H，NH)，7.09 ～7.32(m，5H，PhH)，8.79(s，2H，ArH)，9.11(s，1H，ArH);13C NMR δ:37.2，55.8，119.6，125.2，126.1，127.3，129.2，135.8，147.4，167.8，175.2;MS(MALDI-TOF)m/z:360.1{［M+H］+};Anal.calcd for C16H13N3O7:C 53.48，H 3.62，N 11.70;found C 53.62，H 3.96，N 11.81。

3b:收率 84.7%;1H NMR δ:0.89 ～ 0.96(d，J=2.8 Hz，6H，2'，3'-H)，1.78 ～1.93(m，1H，1'-H)，4.67(m，1H，4-H)，7.53(d，J=2.8 Hz，1H，NH)，8.81(s，2H，ArH)，9.08(s，1H，ArH);13C NMR δ:19.2，32.2，57.6，125.5，129.5，135.7，147.7，168.2，176.3;MS(MALDITOF)m/z:312.1{［M+H］+};Anal.calcd for C12H13N3O7:C 46.30，H 4.18，N 13.50;found C 46.47，H 4.32，N 13.7。

3c:收率 85.1%;1H NMR δ:0.87 ～ 0.93(d，J=2.4 Hz，6H，3'，4'-H)，1.66 ～1.86(m，1H，2'-H)，4.68(m，1H，4-H)，7.52(d，J=4.8 Hz，1H，NH)，8.82(s，2H，ArH)，9.09(s，1H，ArH);13C NMR δ:21.3，25.1，42.5，57.3，125.8，129.5，135.3，147.7，168.5，176.4;MS(MALDI-TOF)m/z:326.1{［M+H］+};Anal.calcd for C13H15N3O7:C 48.00，H 4.62，N 12.92;found C 48.07，H 4.73，N 13.14。

(3)4的合成(以4a為例)

在圓底燒瓶中加入異丙醇30 mL，攪拌下于0℃加入二氯亞砜 1.19 g(10 mmol)，攪拌 15 min;加入 3a 0.75 g(2.09 mmol)，攪拌使其溶解，密封于室溫反應(yīng)10 h。析出大量白色沉淀，過濾，濾餅真空干燥，用二氯甲烷溶解，經(jīng)中性氧化鋁柱層析(洗脫劑:二氯甲烷)純化，四氯化碳重結(jié)晶得白色針狀結(jié)晶2-(3，5-二硝基苯甲酰胺基)-3-苯基丙酸異丙醇酯(4a)0.79 g。

用類似的方法合成白色固體4b和4c。

4a:收率 94.3%;1H NMR δ:1.27(d，J=4.8 Hz，6H，2，3-H)，3.28(d，J=3.6 Hz，2H，1'-H)，5.02(t，1H，4-H)，5.10(m，1H，1-H)，6.75(d，J=4.8 Hz，1H，NH)，7.12 ～7.30(m，5H，PhH)，8.83(s，2H，ArH)，9.15(s，1H，ArH);Anal.calcd for C19H19N3O7:C 56.86，H 4.74，N 10.47;found C 56.91，H 4.92，N 10.65。

4b:收率 89.5%;1H NMR δ:1.01(d，J=3.2 Hz，6H，2'，3'-H)，1.30(d，J=4.8 Hz，6H，2，3-H)，2.35(m，1H，1'-H)，4.77(d，J=7.6 Hz，1H，4-H)，5.16(m，1H，1-H)，7.03(d，J=4.8 Hz，1H，NH)，8.93(s，2H，ArH)，9.16(s，1H，ArH);Anal.calcd for C15H19N3O7:C 50.99，H 5.38，N 11.90;found C 51.06，H 5.72，N 12.31。

4c:收率 93.6%;1H NMR δ:0.99(d，J=3.6 Hz，6H，3'，4'-H)，1.30(d，J=4.8 Hz，6H，2，3-H)，1.74(m，1H，2'-H)，4.82(t，1H，NH)，5.11(m，1H，1-H)，7.15(d，J=4.8 Hz，1H，NH)，8.90(s，2H，ArH)，9.15(s，1H，ArH);Anal.calcd for C16H21N3O7:C 52.32，H 5.72，N 11.44;found C 52.36，H 5.83，N 11.62。

2 結(jié)果與討論

在3的合成中，由于絕大部分氨基酸只溶解于水和少數(shù)強(qiáng)極性無活潑氫的有機(jī)溶劑，如DMF，DMSO，使其反應(yīng)受到極大地限制。通常情況下，與遇水反應(yīng)的化合物，如酰鹵、氯硅烷等反應(yīng)時需要在無水的條件下進(jìn)行，而酰鹵化合物在DMF和DMSO中副反應(yīng)很多，而且后處理困難，不易進(jìn)行。根據(jù)Fmoc保護(hù)的氨基酸酰氯化合物可以與甲胺水溶液反應(yīng)生成酰胺類化合物的報道［11］，實(shí)驗中我們大膽地嘗試了利用NaOH堿性水溶液作為溶劑，溶解氨基酸后直接與酰氯化合物反應(yīng)，利用氨基與酰鹵反應(yīng)的速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于水與之反應(yīng)速率的原理，實(shí)現(xiàn)了對氨基酸的酰胺化，并且保留了羧基功能基。反應(yīng)過程中，保持體系的堿性環(huán)境非常重要，這種堿性條件不僅更有利于溶解氨基酸，而且會起到吸收酰氯與氨基反應(yīng)生成的氯化氫的作用，保證了氨基不會成鹽，不會影響與酰鹵的反應(yīng)，保證較高產(chǎn)率。同時，NaOH堿性水溶液的濃度也不易過高，以防止生成的酰胺鍵的水解，通過優(yōu)化，選擇在 0.2 mol·L-1NaOH溶液中反應(yīng)1 h，得到高產(chǎn)率的酰胺類化合物。

1H NMR 分析表明，6.75，7.53 和 7.52 處分別出現(xiàn)了苯丙氨酸、纈氨酸和亮氨酸與酰氯反應(yīng)生成的酰胺基中NH的特征吸收峰，同時，碳譜、質(zhì)譜以及元素分析等表征都表明合成的3純度較高。

通過這種簡易的合成氨基酸酰胺類化合物的方法，保留了羧基活性基，可以進(jìn)一步進(jìn)行酯化反應(yīng)等。本文利用此活性基與異丙醇進(jìn)行酯化反應(yīng)，得到一種同時含有酰胺鍵和酯鍵的化合物，在藥物中間體、手性分離等領(lǐng)域具有重要作用。

為了進(jìn)一步證明此種方法的普適性，我們選擇了其它酰鹵類化合物如二溴丙酰溴與己二酰氯等作為研究對象，采用相似的方法，將二溴丙酰溴與己二酰氯分別定量加入到溶有亮氨酸的0.2 mol·L-1NaOH溶液中，實(shí)驗結(jié)果表明，二溴丙酰溴并沒有與其中的氨基反應(yīng)，而主要是發(fā)生了水解反應(yīng)，可能是由于其活性太強(qiáng)的原因，等不到與氨基碰撞反應(yīng)就水解了;而己二酰氯與芳香族的3，5-二硝基苯甲酰氯相似，主要發(fā)生了酰胺化反應(yīng)，說明此種方法具有一定普適性。

3 結(jié)論

利用氨基酸中氨基與酰氯反應(yīng)速率比水與其反應(yīng)速率快的原理，在0.2 mol·L-1NaOH 溶液中成功實(shí)現(xiàn)了酰胺化反應(yīng)。該方法具有制備過程簡單，產(chǎn)率高，產(chǎn)物容易提純等優(yōu)點(diǎn)。并保留了羧基功能基，為進(jìn)一步改性提供了條件。

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