環(huán)（D-天冬氨-D-脯）二肽的合成

鐘 飛，黨明珠

（1.荊州理工職業(yè)學院化學工程系，湖北 荊州 434000；2. 沙市第一中學，湖北 荊州 434000）

環(huán)（D-天冬氨-D-脯）二肽的合成

鐘 飛1，黨明珠2

（1.荊州理工職業(yè)學院化學工程系，湖北 荊州 434000；2. 沙市第一中學，湖北 荊州 434000）

以D-天冬氨酸和D-脯氨酸為原料，先合成N-叔丁氧羰基-D-天冬氨酸-β-芐酯和D-脯氨酸甲酯鹽酸鹽，然后經(jīng)DCC縮合得直鏈二肽，再經(jīng)Pd/C催化氫解，HCl/Et2O脫Boc保護，最后弱堿性條件下成環(huán)得環(huán)（D-天冬氨-D-脯）二肽，結(jié)構(gòu)經(jīng)ESI-MS ﹑IR﹑1HNMR﹑13CNMR等表征。

N-叔丁氧羰基-D-天冬氨酸-β-芐酯；D-脯氨酸甲酯鹽酸鹽；環(huán)（D-天冬氨-D-脯）；合成

環(huán)二肽又叫2,5-二酮哌嗪的衍生物，作為環(huán)肽成員中最小的一類化合物，可由2個氨基酸通過肽鍵環(huán)合。目前，該化合物在人﹑脊椎動物﹑無脊椎動物﹑植物﹑細菌和真菌中均有發(fā)現(xiàn)。由于環(huán)二肽穩(wěn)定的六元環(huán)結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)中有2個氫鍵受體和2個氫鍵給體，氫鍵是藥物與受體相互作用的主要方式之一，因而在藥物化學中，環(huán)二肽是一個重要的藥效團[1-3]。目前發(fā)現(xiàn)的大多數(shù)環(huán)二肽均具有較強的生理活性[4]，所以該類化合物引起了藥物學家﹑生物學家和有機化學家的極大興趣。

本文以D-天冬氨酸和D-脯氨酸為原料，先合成N-叔丁氧羰基-D-天冬氨酸-β-芐酯和D-脯氨酸甲酯鹽酸鹽，然后經(jīng)DCC縮合得直鏈二肽，再經(jīng)Pd/C催化氫解，HCl/Et2O脫Boc保護，最后弱堿性條件下成環(huán)得環(huán)（D-天冬氨-D-脯）二肽，其合成路線如下。

圖1 Cyclo(D-Asp-D-Pro)的合成路線

1 實驗部分

1.1 實驗試劑與儀器

試劑：D-Asp-OH（≥99%），D-脯氨酸（AR），Pd/C （含鈀量5%），DCC（≥99%），其余試劑均為市售的化學純或分析純產(chǎn)品。

儀器：1H-NMR用Brucker-300型核磁共振儀測定；質(zhì)譜用Waters-4000型質(zhì)譜儀測定；13C-NMR用Brucker-400型核磁共振儀測定；Nicolet MX-1型紅外光譜儀測定；比旋光度用Polarimeter model 343型自動旋光儀測定；WRS-1B 數(shù)字熔點儀，溫度計未經(jīng)校正。

1.2 實驗步驟

1.2.1 N-叔丁氧羰基-D-天冬氨酸-β-芐酯的制備

按文獻[6-7]的方法，以D-天冬氨酸為原料，分兩步合成N-叔丁氧羰基-D-天冬氨酸-β-芐酯，其合成路線如下：

圖2 N-叔丁氧羰基-D-天冬氨酸-β-芐酯的合成路線

1.2.2 D-脯氨酸甲酯鹽酸鹽的制備

在1L的三口圓底燒瓶裝上干燥管和滴液漏斗，加機械攪拌裝置，瓶內(nèi)裝入無水甲醇(500mL，12.5mol)，冰鹽浴下冷卻至-10℃，攪拌下緩慢滴加二氯亞砜(130mL，1.82mol)，滴加完10min后，加入D-脯氨酸（52.5g，0.45mol），室溫下攪拌2d，減壓濃縮，再加入無水甲醇(250mL，6.25mol)，反復濃縮2次。再加入1L無水乙醚，過濾，得到黃色膏狀固體，用甲醇-無水乙醚重結(jié)晶，得黃色膏狀物72.4g，收率96%。MS(ESI m/z)：102.08，130.05，259.20。

1.2.3 D-脯氨酸甲酯的制備

在100mL的圓底燒瓶中，裝入D-脯氨酸甲酯鹽酸鹽5g(約30mmol)，加入乙酸乙酯20mL，攪拌15min，固體不溶，緩慢滴加三乙胺5mL(約35mmol)，出現(xiàn)白色渾濁，繼續(xù)劇烈攪拌2h，有白色粉末狀固體（三乙胺鹽酸鹽）出現(xiàn)為止，乙酸乙酯洗滌(5mL×3)，過濾，得無色清液。減壓旋去溶劑得黃色油狀物3.68g(約28.5mmol)，收率95%。MS(ESI m/z): z)114.26，129.53，151.71。

1.2.4 N-叔丁氧羰基-D-天冬氨-β-芐酯-D-脯氨酸甲酯的制備

在100mL的圓底燒瓶中分別裝入N-叔丁氧羰基-D-天冬氨酸-β-芐酯645mg(2mmol) ，D-脯氨酸甲酯321mg (2.4mmol)和DCC 574mg (2.8mmol)，混合均勻后，加入二氯甲烷15mL，保持室溫下攪拌20min，TLC跟蹤反應完成后旋干溶劑，再用15mL乙酸乙酯溶解，過濾，旋干得到黃色膠狀物，然后再用乙酸乙酯(15mL)溶解，又有少量不溶物，過濾，最后分別用0.1N HCl﹑飽和NaHCO3和飽和NaCl洗滌2～3次，得到油狀物0.86g，收率99%。1HNMR(CDCl3, 300MHz)：7.30(m,5H), 5.48(s, 1H), 5.10(m, 2H), 4.39(t, 1H), 3.72(s, 3H), 3.61(t, 2H), 2.81(m, 2H), 2.65(d, 2H), 1.92(d, 2H), 1.40(s, 9H)。13CNMR(CDCl3, 300MHz)：172.17, 170.61, 169.28, 155.03, 135.29, 128.23,128.21, 127.96, 127.91, 127.88, 79.71, 66.38, 58.92, 52.37, 48.80, 46.73, 37.70, 31.01, 29.10, 28.62, 28.01, 24.55。IR(KBr, cm-1)：3317.9, 3033.1, 2976.3, 2956.5, 2889.3, 1737.8, 1652.1, 1514.2, 1436.7。MS(EI m/z): 266.86, 435.10, 457.23。

1.2.5 N-叔丁氧羰基-D-天冬氨-D-脯氨酸甲酯的制備

在50mL的圓底燒瓶中裝入N-叔丁氧羰基-D-天冬氨-β-芐酯-D-脯氨酸甲酯200mg(0.46mmol)，加入10 mg Pd/C, 抽掉三頸燒瓶中的空氣，然后在氫氣環(huán)境下反應12h，過濾，旋干溶劑，得黃褐色液體155mg，收率97.8%。MS(ESI m/z)：243.02, 266.83, 345.15, 367.12。

1.2.6 D-天冬氨-D-脯氨酸甲酯的制備

在50mL的圓底燒瓶中裝入N-叔丁氧羰基-D-天冬氨-D-脯氨酸甲酯344mg(1mmol)，加入飽和HCl的乙醚液3mL，再加入乙醚3 mL，冰浴下攪拌36h，有白色固體析出，在冰浴下旋掉溶劑，得白色固體154mg，收率63.1%。MS(ESI m/z)：243.03。

1.2.7 環(huán)(D-天冬氨-D-脯)二肽的制備

在50mL的三頸燒瓶中裝入D-天冬氨-D-脯氨酸甲酯210 mg(0.86mmol)，用NaHCO3調(diào)節(jié)pH值為7～8，冰浴下攪拌36h，反應完成，用醋酸調(diào)節(jié)pH值至4～5，過濾，旋干溶劑，用丙酮和甲醇做重結(jié)晶得白色固體97 mg(0.46mmol)，收率53%。mp：180.7～182.1 ℃；1HNMR(D2O, 300MHz)：2.0(m, 3H), 2.4(m, 1H), 2.8(t, 2H), 3.4(t, 1H), 3.6(t, 1H), 4.2(t, 1H), 4.5(m, 1H)。13C NMR(D2O, 300MHz)：174.12, 171.74, 166.36, 59.02, 51.70, 45.40, 34.10, 27.78, 21.70。IR(KBr, cm-1)：3447.9, 3257.9, 2990.8, 2885.8, 1719.1, 1665.0, 1443.1, 1374.2, 1248.6。MS(EI m/z): 166.86, 211.02, 268.71。

2 結(jié)果與討論

在第六步脫Boc保護時，考慮到三氟乙酸(TFA)的毒性較大﹑成本較高，并且在工業(yè)化生產(chǎn)中是不可取的，所以我們選擇采用價廉且沸點較低的HCl的乙醚液代替TFA脫Boc保護。

第五步和第六步反應的中間體均不用純化，直接用于下一步反應，操作簡單。

[1] 鐘飛，蔣曉慧，田敏卿，等.環(huán)(L-天冬氨-L-脯)二肽的合成[J].海南師范大學學報：自然科學版，2007，20(1)：50-52．

[2] 鐘飛，蔣曉慧，田敏卿，等.生物活性環(huán)二肽研究進展[J].海南師范學院學報：自然科學版，2006，19(4)：352-358.

[3] Wang D. X., Liang M. T., Tian G. J., et al. A facile pathway to synthesize diketopiperazine derivatives[J]. Tetrahedron Lett., 2002, 43(5): 865-867.

[4] Lautru S., Gondry M., Genet R., et al. The albonourisn gene cluster of S. noursei: Biosynthesis of diketopiperazine metabolites independent of nonribosomal peptide synthetases[J]. Chem Biol., 2002, 9(12): 1355-1364.

[5] 郭瓊, 王劍, 姚俊華，等.一株南海珊瑚細菌L-4抗腫瘤活性次生代謝產(chǎn)物研究[J].中山大學：自然科學版，2013，52(3)：77-82.

[6] 鐘飛，蔣曉惠，田敏卿，等. N-叔丁氧羰基-D-天冬氨酸-β-芐酯的合成[J].海南師范學院學報：自然科學版，2006， 19(3)：243-245.

[7] 鐘飛，黨明珠. N-叔丁氧羰基-L-天冬氨酸-β-芐酯的合成[J].化工技術(shù)與開發(fā)，2014，43(8)：21-22.

Synthesis of Cyclodipeptide Cyclo (D-Asp-D-Pro)

ZHONG Fei1, DANG Ming-zhu2
(1. Department of Chemical Engineering, Jinzhou Vocational College of Technology, Jinzhou 434000, C hina; 2. The Number One Middle School of Shashi, Jinzhou 434000, China)

The synthesis of cyclo（D-Asp-D-Pro）was reported in this paper. First, N-tertbutyloxycarbonyl-D-aspartic acid-βbenzylester and D-proline methyl ester hydrochloride were synthesized from D-aspartic acid and D-proline. Then, after DCC condensation, Pd/C catalytic hydrogenation, deprotection of tertbutyloxycarbonyl group with aether solution of hydrogen chloride and cyclization with NaHCO3solution, cyclodipeptide cyclo(D-Asp-D-Pro) was obtained. The structure was identif i ed by ESIMS, IR,1HNMR and13CNMR.

N-tertbutyloxycarbonyl-D-aspartic acid-β-benzylester; D-proline methyl ester hydrochloride; cyclo（D-Asp-D-Pro）; synthesis

O 629.72

A

1671-9905(2014)11-0025-02

鐘飛（1979-），男，漢族，湖北荊州人，講師，主要從事復合材料和多肽藥物合成研究。E-mail: zhongfei306@126. com，TEL: (0)15926529937

2014-10-09