樹(shù)脂催化法合成偽脯氨酸雜環(huán)肽

(成都大學(xué)四川抗菌素工業(yè)研究所，四川成都，610051)

科研與開(kāi)發(fā)

樹(shù)脂催化法合成偽脯氨酸雜環(huán)肽

賈愛(ài)瓊馬曉黎趙經(jīng)偉汪令
(成都大學(xué)四川抗菌素工業(yè)研究所，四川成都，610051)

以Dowex50樹(shù)脂催化合成偽脯氨酸(雜環(huán)肽)，既能縮短反應(yīng)時(shí)間又能提高反應(yīng)收率，產(chǎn)品純化簡(jiǎn)單，無(wú)需柱層析。

偽脯氨酸 合成 Dowex50樹(shù)脂 催化 縮短 提高 簡(jiǎn)單

在多肽序列中，脯氨酸同其前的氨基酸殘基所形成的酰胺肽鍵稱為肽脯酰胺鍵(Xaa-Pro bond)。生物合成的多肽和蛋白質(zhì)中所有的氨基酸序列均以Trans構(gòu)型的狀態(tài)存在。Cis肽鍵在蛋白中很少見(jiàn)，但是含有脯氨酸的Xaa-Pro bond卻含有10%-30%的Cis比率。在短鏈多肽溶液中，Cis/Trans構(gòu)象的比率甚至相等。Trans/Cis異構(gòu)化是蛋白質(zhì)總體折疊速率的瓶頸。

分子中這種Cis/Trans的轉(zhuǎn)換，可以形象地稱為分子開(kāi)關(guān)，在生命現(xiàn)象中發(fā)揮著重大的調(diào)控作用。這種轉(zhuǎn)換影響的因素非常多，可能會(huì)導(dǎo)致一些蛋白結(jié)構(gòu)及活性變化，從而引發(fā)疾病，如癌癥，老年癡呆癥。

實(shí)現(xiàn)Cis/Trans的轉(zhuǎn)換方法是用非天然類(lèi)似物替換Pro,以增大Pro在多肽和蛋白質(zhì)骨架中的影響作用。主要通過(guò)合成偽脯氨酸(ψPro)提高Xaa-Pro鍵中的Cis構(gòu)象的比率。偽脯氨酸二肽既是Ser、Thr和Cys的可逆保護(hù)基，又被證明是肽化學(xué)領(lǐng)域中克服某些內(nèi)在問(wèn)題的萬(wàn)能工具。

偽脯氨酸(Pseudoprolines)是由含有羥基或者巰基的氨基酸比如Ser/Thr和Cys與醛或者酮縮合而成的Pro類(lèi)似物，其脯氨酰環(huán)中的CH2基被氧或硫原子取代。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如圖1所示。

將Pro引入多肽中能夠提高Xaa-Pro肽鍵中的 Cis構(gòu)象的比率。由于偽脯氨酸能夠誘導(dǎo)Cis/Trans的異構(gòu)化，因此可以用來(lái)構(gòu)建高Cis構(gòu)象含量的肽類(lèi)似物。

上式中： R1：氨基保護(hù)基，R2：α-氨基酸側(cè)鏈圖1 偽脯氨酸的結(jié)構(gòu)式

1 偽脯氨酸的合成設(shè)計(jì)

1.1 合成路線選擇

偽脯氨酸(ψPro)主結(jié)構(gòu)是含氮、氧的五元雜環(huán)，相關(guān)專(zhuān)利的合成方法報(bào)道如圖2所示。

圖2 專(zhuān)利方法合成偽脯氨酸

此路線經(jīng)過(guò)反復(fù)成鹽縮合，操作復(fù)雜，總收率低；有的用對(duì)甲苯磺酸或者吡啶對(duì)甲苯磺酸鹽催化，但是反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，分離純化困難，反應(yīng)不完全，產(chǎn)品收率低。

本文選擇如圖3路線、采取Dowex50樹(shù)脂做催化劑，合成亮氨酸-蘇氨酸偽脯氨酸，反應(yīng)步驟少，反應(yīng)時(shí)間短，收率高，產(chǎn)品易純化。

圖3 亮氨酸-蘇氨酸偽脯氨酸的合成

1.2 關(guān)鍵試劑的選擇

化合物(1)到化合物(3)的合成所涉及的縮合和保護(hù)都是很成熟的單元反應(yīng)，文獻(xiàn)報(bào)道方法均可借鑒使用。本論文主要討論化合物(3)的縮合反應(yīng)?；衔?3)中既有含氫鍵的胺基又有羥基，具有類(lèi)似二醇的性質(zhì)，因此能與醛或者酮進(jìn)行縮合反應(yīng)。有文獻(xiàn)采用對(duì)甲苯磺酸或者其吡啶鹽做催化劑，反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，回流20小時(shí)仍然殘留較多原料；反應(yīng)收率低，最多只能達(dá)到40%；而且產(chǎn)品純化困難，需要柱層析；本文選擇酸性樹(shù)脂Dowex50代替對(duì)甲苯磺酸或者其他酸性化合物催化反應(yīng)。

1.3 實(shí)驗(yàn)部分

以Fmoc-Leu-OH為起始物合成Fmoc-Leu-THr(ψMe,Mepro)-OH為例。

1.3.1 實(shí)驗(yàn)試劑

Fmoc-Leu-OH、蘇氨酸、乙酸乙酯、四氫呋喃、二氯甲烷、DMF、三乙胺、溴化芐2,2-二甲氧基丙烷、石油醚、無(wú)水甲酸、甲苯、分析純，四川成都科龍?jiān)噭S；10% Pd-C，陜西瑞科試劑公司。

1.3.2 實(shí)驗(yàn)儀器

150毫升三頸瓶、100毫升三頸瓶、150毫升三頸瓶、100毫升砂芯漏斗、150毫升抽濾瓶、磁力加熱攪拌器、旋蒸蒸發(fā)儀等。

1.3.3 實(shí)驗(yàn)操作

(1)按照常規(guī)肽的合成以及羧基保護(hù)的方法，化合物(2)(7.1克，0.02mol)經(jīng)過(guò)羧酸與胺的縮合、羧基保護(hù)后得到化合物(3)(7.40克，0.014mol)。

(2)100毫升三頸瓶中，將化合物(3)(5.44克,0.01mol)與2,2-二甲氧基丙烷45毫升混合攪拌，向其中加入Dowex50樹(shù)脂0.5克，體系攪拌加熱至回流，間隔1小時(shí)取樣，薄層監(jiān)測(cè)反應(yīng)，2小時(shí)后原料殘留較少，繼續(xù)攪拌1小時(shí)，無(wú)明顯變化，停止反應(yīng)。體系降溫至室溫后，過(guò)濾，濃縮回收溶劑。殘余白色泡沫狀固體，用8毫升乙酸乙酯-石油醚重結(jié)晶，得到4.96克(0.085 mol)米黃色目標(biāo)化合物(4)，收率85%。

(3)50毫升三頸瓶中，將上步所得化合物(4)與25毫升無(wú)水甲酸小心混合，氮?dú)獗Ｗo(hù)下，小心加入10% Pd-C 0.25克，室溫?cái)嚢柽^(guò)夜，室溫下攪拌12小時(shí)，薄層監(jiān)測(cè)，反應(yīng)結(jié)束后停止攪拌，過(guò)濾回收鈀碳，濾液濃縮，重結(jié)晶，得到Fmoc-Leu-Thr(ψMe,Mepro)-OH偽脯氨酸雜環(huán)肽(5)4.90克，收率98.8%。

2 結(jié)果與討論

原文獻(xiàn)方法反復(fù)成鹽、解鹽的過(guò)程導(dǎo)致操作復(fù)雜、產(chǎn)品總收率低；采用對(duì)甲苯磺酸催化縮合反應(yīng)合成化合物(4)，此結(jié)構(gòu)中氮氧雜環(huán)的縮醛結(jié)構(gòu)本身對(duì)酸水敏感，容易分解，所以一方面導(dǎo)致反應(yīng)進(jìn)行程度低，另一方面，在后除酸處理時(shí)遇堿水體系導(dǎo)致產(chǎn)物分解，產(chǎn)品在體系中的含量比例大大降低，所以產(chǎn)品純化困難，只有通過(guò)柱層析達(dá)到目的，最終收率不足40%。

本論文選取酸性Dowex50樹(shù)脂作為縮合反應(yīng)的催化劑，制備得到高收率的偽脯氨酸雜環(huán)肽，環(huán)合反應(yīng)收率可達(dá)85% 。用固體酸性樹(shù)脂代替對(duì)甲苯磺酸催化反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后催化劑容易除去，反應(yīng)后處理時(shí)產(chǎn)物中雜質(zhì)含量少，且后處理簡(jiǎn)單，無(wú)需堿液去除酸，與現(xiàn)有的合成方法相比，產(chǎn)物的獲得不需要反復(fù)成鹽和解鹽，產(chǎn)物的純化也無(wú)需反復(fù)柱層析，工藝成本大大降低。

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ResinCatalyzedSynthesisofPseudoprolineHeterocyclicPeptides

JiaAiqiong,MaXiaoli,ZhaoJingwei,WangLing
(SichuanIndustrialInstituteofAntibiotics,ChengduUniversity,Chengdu610051,Sichuan,China)

When Dowex50 resin is used as catalyst for the synthesis of Pseudoprolines (heterocyclic peptide), the reaction time can be shortened from 24 hour to 3 hour,,and the reaction yield can be improved from 40% to 80%,the components of reaction system are simple, there is no need for column chromatography to separate it.

pseudoprolines; synthesis; Dowex50 resin; catalyst; shortened; improved; simple

新疆豐泰化工建設(shè)年產(chǎn)6萬(wàn)噸腐殖酸鈣有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混肥項(xiàng)目

新疆豐泰化工科技有限公司擬建設(shè)年產(chǎn)6萬(wàn)噸腐殖酸鈣有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混肥項(xiàng)目。項(xiàng)目總投資2877.75萬(wàn)元，建設(shè)地點(diǎn)新疆阜康產(chǎn)業(yè)園阜東一區(qū)，建設(shè)內(nèi)容包括兩條年產(chǎn)3萬(wàn)噸腐殖酸鈣有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混肥生產(chǎn)線及配套的原料系統(tǒng)、環(huán)保設(shè)施、公用工程設(shè)施、消防安全及辦公服務(wù)設(shè)施等。項(xiàng)目環(huán)評(píng)單位為新疆化工設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司。新疆豐泰化工成立于2013年，公司主營(yíng)產(chǎn)品為新型硫酸鉀，新型顆粒鉀，食品級(jí)硫酸鎂，農(nóng)業(yè)級(jí)硫酸鎂，腐植酸鈣，硫酸銨，有機(jī)、無(wú)機(jī)復(fù)混肥。

(汪家銘)

甕福集團(tuán)實(shí)施50萬(wàn)噸/年氨氮廢水深度處理項(xiàng)目

甕福(集團(tuán))有限責(zé)任公司近期計(jì)劃在貴州省福泉市馬場(chǎng)坪工業(yè)園區(qū)實(shí)施50萬(wàn)噸/年氨氮廢水深度處理項(xiàng)目。該項(xiàng)目工程總投資2700萬(wàn)元，分兩期建設(shè)。其中一期投資650萬(wàn)元，新建一套15萬(wàn)噸/年氨氮廢水處理系統(tǒng)，使企業(yè)生產(chǎn)線來(lái)的廢水經(jīng)脫鹽濃縮、電滲析處理后與生產(chǎn)線母液水一并進(jìn)入公司現(xiàn)有系統(tǒng)消化。含氨氮蒸發(fā)冷凝液廢水經(jīng)脫鹽濃縮、電滲析處理后再經(jīng)脫氨后進(jìn)入公司現(xiàn)有裝置回用。項(xiàng)目二期投資2050萬(wàn)元，新建一套35萬(wàn)噸/年氨氮廢水處理系統(tǒng)，將來(lái)自企業(yè)生產(chǎn)線的廢水經(jīng)過(guò)脫鹽濃縮、電滲析后濃水與生產(chǎn)線母液水一并進(jìn)入改造后的MVR蒸發(fā)系統(tǒng)，資源化回用產(chǎn)出40%硫酸銨混合液。淡水和MVR冷凝液再入樹(shù)脂系統(tǒng)進(jìn)行氨氮脫除后回用。樹(shù)脂采用硫酸再生，再生的硫酸氨溶液進(jìn)入MVR蒸發(fā)系統(tǒng)。二期還擬對(duì)公司現(xiàn)有磷石膏制硫銨裝置三效蒸發(fā)系統(tǒng)改造成MVR蒸發(fā)系統(tǒng)。本項(xiàng)目工藝成熟，技術(shù)可靠，廠址選擇合理，通過(guò)對(duì)高濃度氨氮廢水進(jìn)行深度處理后回用，保障了企業(yè)內(nèi)部裝置的穩(wěn)定運(yùn)行，降低了企業(yè)廢水排放的風(fēng)險(xiǎn)，從而防止了廢水排放對(duì)區(qū)域魚(yú)梁江水環(huán)境的污染影響。

(汪家銘)