N-(3-(2-呋喃基)丙烯?；?苯丙氨酸的合成

黃朋勉，陳金星，熊前政，鄭曉斌，周智慧，王梓鑒,呂彥博，周勝

(1.長(zhǎng)沙理工大學(xué)化學(xué)與生物工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410114；2.湖南斯派克科技股份有限公司，湖南 長(zhǎng)沙，410000；3.連云港篤翔化工有限公司，江蘇 連云港，223500)

心血管疾病是人類(lèi)身體健康的第一大殺手，因此檢測(cè)治療心血管疾病具有重大的社會(huì)意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。N-[3-(2-呋喃基)丙烯酰]-L苯丙氨酰-甘氨酰-甘氨酸(FAPGG)廣泛應(yīng)用于檢測(cè)血管緊張素轉(zhuǎn)換酶(ACE)的活性[1]，具有靈敏、快速、重復(fù)性好等突出特點(diǎn)[2-3]，是測(cè)定ACE活性不可或缺的手段[4]。另外，F(xiàn)APGG也廣泛應(yīng)用于肺部[5-6]、肝臟、腎臟和甲狀腺等疾病的診斷[7-9]，因此FAPGG的制備工藝研究意義重大。N-(3-(2-呋喃基)丙烯?；?苯丙氨酸(FA-PHE-OH)是合成FAPGG的關(guān)鍵中間體，其質(zhì)量與成本對(duì)FAPGG的質(zhì)量和成本具有重要影響。

目前國(guó)內(nèi)外制備FA-PHE-OH的研究報(bào)道很少。其中Jean等[10]以2-呋喃丙烯酸為原料，BOP為縮合劑，經(jīng)過(guò)?；磻?yīng)和水解反應(yīng)，二步反應(yīng)得到產(chǎn)物，純度低，收率僅為51.9%，該合成路線具有原料成本高的不足。

本文設(shè)計(jì)新的工藝路線，以糠醛、丙二酸、L-苯丙氨酸為起始原料，經(jīng)過(guò)Knoevenagel反應(yīng)、甲酯化反應(yīng)、?；磻?yīng)和水解反應(yīng)得FA-PHE-OH，純度99.5%，總收率為80.2%，較文獻(xiàn)報(bào)道收率提高54.5%。本工藝具有原材料易得，操作簡(jiǎn)單，收率和純度高，是一條適合工業(yè)化的路線。

圖1 FA-PHE-OH的制備工藝路線

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑與儀器

糠醛(99%)，天津市大茂化學(xué)試劑廠；丙二酸(98%)，西隴科學(xué)股份有限公司；L-苯丙氨酸(98.5%)、N,N-二異丙基乙胺(99%)、BOP(99%)，蘇州亞科科技股份有限公司；二氯亞砜(99.5%)，無(wú)錫海倫生物科技有限公司。

SPD-20A高效液相色譜儀，日本島津公司；WRS-1B數(shù)字熔點(diǎn)儀，上海精科；DZ-1BC真空干燥箱，天津市泰斯特儀器有限公司；Avance Ⅲ 核磁共振儀(500 MHz)，布魯克(北京)科技有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)步驟

1.2.12-呋喃丙烯酸(Ⅰ)的合成

分別向干燥潔凈的250 mL三口燒瓶中加入9.6 g(0.1 mol)新蒸糠醛、12.5 g(0.12 mol)丙二酸和15.8 g(0.2 mol)吡啶，在氮?dú)夥諊鷶嚢?，加熱?5 ℃回流反應(yīng)4 h，降至室溫，加20 mL去離子水?dāng)嚢?5 min，用1 mol/L NaOH溶液調(diào)pH至10，過(guò)濾收集濾液，用5 mol/L HCl調(diào)pH至3，析出白色固體，過(guò)濾得Ⅰ，真空干燥得到12.5 g白色Ⅰ。含量(HPLC)98.8%,收率90.6%，m.p.140.2～142.6 ℃(文獻(xiàn)值[11]：139～141 ℃)。1H NMR(500 MHz，CDCl3),δ:7.51(t,J=12.0,3.5 Hz,2H),6.66(d,J=3.0 Hz,1H), 6.48(dd,J=3.0,1.5 Hz,1H),6.30(d,J=15.5 Hz,1H)。

1.2.2L-苯丙氨酸甲酯鹽酸鹽(Ⅱ)的合成

向干燥潔凈的250 mL三口燒瓶中加入10 g(0.06 mol)L-苯丙氨酸，36 g(1.13 mol)無(wú)水甲醇，置于低溫浴(-5 ℃)攪拌，緩慢滴加13 g(0.11 mol)的二氯亞砜，滴完后自然升至室溫，攪拌反應(yīng)20 h，旋蒸除去溶劑，過(guò)濾得白色固體，真空干燥得到12.4 g白色Ⅱ，收率96.1%，m.p.156.4～158.1 ℃(文獻(xiàn)值[12]:155～157 ℃)。1H NMR(500 MHz,D2O),δ:7.46～7.30(m,5H),4.46～4.43(m,1H),3.85(s,3H),3.38～3.22(m,2H)。

1.2.33-(2-呋喃基)丙烯?；?L-苯丙氨酸甲酯(Ⅲ)的合成

依次向干燥潔凈的250 mL三口燒瓶加入6.9 g(0.05 mol)Ⅰ，40 mL CH2Cl2，5 ℃攪拌，緩慢滴加7.1 g(0.06 mol)的SOCl2，自然升至室溫，40 ℃回流反應(yīng)5 h，旋蒸除溶劑得到反應(yīng)液1；向另一個(gè)250 mL的三口燒瓶中依次加入12.9 g(0.06 mol)Ⅱ，20 mL CH2Cl2，5 ℃攪拌，緩慢滴加7.7 g(0.06 mol)二異丙基乙胺，得到反應(yīng)液2。-5 ℃攪拌下，將反應(yīng)液2緩慢滴加到反應(yīng)液1中，自然升至室溫，反應(yīng)10 h，除溶劑，得到油狀物，依次加入15 mL乙酸乙酯和10 mL去離子水，分別用1 mol/L鹽酸、20%碳酸鈉和飽和食鹽水洗滌，旋蒸除溶劑，過(guò)濾得白色固體，真空干燥得到14.6 g白色Ⅲ。含量99.2%，收率97.3%，m.p.108.6～110.5 ℃(文獻(xiàn)值[13]：109 ℃)。1H NMR(500 MHz,CDCl3),δ:7.44～7.12(m,7H),6.56(d,J=3.5 Hz,1H),6.45(dd,J=3.0,1.5 Hz,1H),6.31(d,J=15 Hz,1H),6.13(d,J=7.5 Hz,1H),5.03(dd,J=13.5,6.0 Hz,1H),3.76(s,3H),3.26～3.16(m，2H).13C NMR(500 MHz,CDCl3),δ:172.02,165.23,151.18,144.15,135.86,129.32,128.59,127.14,117.68,114.11,112.18, 53.34,52.35,37.95。

1.2.4N-(3-(2-呋喃基)丙烯酰基)苯丙氨酸(FA-PHE-OH)的合成

依次向干燥潔凈的100 mL的三口燒瓶加入3 g(0.01 mol)Ⅲ，5 mL去離子水和20 mL二氧六環(huán)，攪拌溶解，5 ℃下用1 mol/L氫氧化鈉調(diào)pH至10，室溫反應(yīng)12 h，旋蒸除溶劑，用去離子水和CH2Cl2萃取，得水相，5 ℃下用2 mol/L鹽酸調(diào)pH至4，析出固體，過(guò)濾、真空干燥得2.7 g白色FA-PHE-OH。含量99.5%，收率94.7%。m.p.206.2～208.1 ℃(文獻(xiàn)值[10]：206 ℃)。1H NMR(500 MHz,CDCl3),δ:7.39～7.16(m,7H),6.52～6.28(m,4H),4.96(dd,J=15.0,5.0 Hz,1H),3.29～3.14(m,2H).13C NMR(500 MHz,CDCl3),δ:174.47,166.47,151.03,144.34,135.90,129.41,129.01,128.62,127.11,117.23,114.58,112.25,53.78,37.34。

2 結(jié)果與討論

2.1 2-呋喃丙烯酸(Ⅰ)的制備

2.1.1原料摩爾比對(duì)2-呋喃丙烯酸收率的影響

為提高產(chǎn)物的收率，常采用反應(yīng)物之一過(guò)量的方法。若選用糠醛過(guò)量，存在以下問(wèn)題：1)過(guò)量的糠醛易被氧化，生成糠酸副產(chǎn)物；2)過(guò)量的糠醛，可以和Ⅰ上的羧基繼續(xù)縮合，生成副產(chǎn)物；3)過(guò)量的糠醛在高溫下可開(kāi)環(huán)聚合，生成帶有顏色的高聚物。而選用丙二酸過(guò)量可以避免這些問(wèn)題，并且提高糠醛的轉(zhuǎn)化率。本工藝重點(diǎn)考察了原料摩爾比對(duì)Ⅰ收率的影響，結(jié)果見(jiàn)表1。由表1可知，當(dāng)n(糠醛)∶n(丙二酸)=1∶1.2時(shí)，Ⅰ的收率最高為90.6%。

表1 原料摩爾比對(duì)Ⅰ收率的影響

2.1.2反應(yīng)溫度對(duì)2-呋喃丙烯酸收率、顏色的影響

溫度是決定Ⅰ顏色變化的主要因素，酸性條件下，溫度升高會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品聚合，顏色加深，會(huì)使后續(xù)產(chǎn)品Ⅲ和FA-PHE-OH的顏色加深，增加產(chǎn)品的提純難度和降低產(chǎn)品的收率，因此，本工藝重點(diǎn)考察了溫度對(duì)Ⅰ收率和顏色的影響。結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 反應(yīng)溫度對(duì)Ⅰ收率和顏色的影響

由表2可知，當(dāng)反應(yīng)溫度為95 ℃時(shí)，收率和顏色最佳。當(dāng)溫度低于95 ℃時(shí)，縮合反應(yīng)不完全，且由于糠醛過(guò)量，會(huì)被氧化生成糠酸和黑色的糠醛開(kāi)環(huán)聚合雜質(zhì)[14]，導(dǎo)致產(chǎn)品收率低，提純難度大。

2.1.3反應(yīng)時(shí)間對(duì)2-呋喃丙烯酸收率的影響

以吡啶為溶劑，反應(yīng)溫度95 ℃，n(糠醛)∶n(丙二酸)=1∶1.2，氮?dú)夥諊Ｗo(hù)，考察反應(yīng)時(shí)間對(duì)Ⅰ收率的影響，結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 反應(yīng)時(shí)間對(duì)Ⅰ收率的影響

由表3可知，糠醛和丙二酸的Knoevenagel反應(yīng)，前期反應(yīng)速度快，反應(yīng)2 h，收率超過(guò)70%；而后反應(yīng)速度逐漸減緩，反應(yīng)時(shí)間為5 h時(shí)，Ⅰ的收率最高；在延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間，收率反而有所下降，這可能是由于Ⅰ的結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，長(zhǎng)時(shí)間在高溫下有部分聚合導(dǎo)致的。

2.2 3-(2-呋喃基)丙烯?；?L-苯丙氨酸甲酯(Ⅲ)的制備

2.2.1原料摩爾比對(duì)3-(2-呋喃基)丙烯?；?L-苯丙氨酸甲酯收率的影響

Ⅰ先用二氯亞砜制備成酰氯，然后采用一鍋法制備Ⅲ。選用Ⅱ過(guò)量以提高酰氯的轉(zhuǎn)化率，該工藝有以下優(yōu)點(diǎn)：1)減少酰氯的副反應(yīng)，提高Ⅲ的收率；2)一鍋法操作簡(jiǎn)單，收率高。本工藝重點(diǎn)考察Ⅰ與Ⅱ的摩爾比對(duì)產(chǎn)品Ⅲ收率的影響，結(jié)果見(jiàn)表4。

由表4可知，當(dāng)n(Ⅰ)∶n(Ⅱ)低于1∶1.2時(shí)，收率隨摩爾比的增大而增加，原因是Ⅱ用量的增加使Ⅰ的轉(zhuǎn)化率提高；當(dāng)n(Ⅰ)∶n(Ⅱ)為1∶1.2時(shí)，Ⅲ收率最高；當(dāng)n(Ⅰ)∶n(Ⅱ)大于1∶1.2時(shí)，收率隨著摩爾比的增大而降低，原因是Ⅱ過(guò)多會(huì)導(dǎo)致二異丙基乙胺用量增加，使其在反應(yīng)體系中以二異丙基乙胺鹽酸鹽的形式存在，不利于發(fā)生酰基化反應(yīng)，并加大了產(chǎn)品的精制難度。

表4 原料摩爾比比對(duì)Ⅲ收率的影響

2.2.2反應(yīng)溫度對(duì)3-(2-呋喃基)丙烯?；?L-苯丙氨酸甲酯收率的影響

本工藝采用一鍋法制備Ⅲ。由于?；磻?yīng)是放熱反應(yīng)，為保證產(chǎn)品質(zhì)量，要控制反應(yīng)溫度，所以本工藝重點(diǎn)考察了反應(yīng)溫度對(duì)Ⅲ收率的影響，結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 反應(yīng)溫度對(duì)Ⅲ收率的影響

由表5可知，當(dāng)反應(yīng)溫度低于35 ℃時(shí)，收率隨溫度的升高而增加；當(dāng)反應(yīng)溫度高于35 ℃時(shí)，收率隨溫度的升高而降低，原因可能是，溫度過(guò)高酰氯易分解，且Ⅱ上的氮原子被氧化，導(dǎo)致產(chǎn)品顏色深及收率降低。

2.2.3反應(yīng)時(shí)間對(duì)3-(2-呋喃基)丙烯酰基-L-苯丙氨酸甲酯收率的影響

本工藝采用一鍋法制備Ⅲ，重點(diǎn)考察了反應(yīng)時(shí)間對(duì)Ⅲ收率的影響，結(jié)果見(jiàn)表6。

表6 反應(yīng)時(shí)間對(duì)Ⅲ收率的影響

由表6可知，反應(yīng)1 h，反應(yīng)物有78.3%轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物，是因?yàn)轷Ｂ然钚愿撸瑢?dǎo)致反應(yīng)速度快；反應(yīng)時(shí)間為4 h時(shí)，Ⅲ收率最大；在延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間，收率基本上保持不變，故最佳反應(yīng)時(shí)間為4 h。

2.2.4縮合劑對(duì)3-(2-呋喃基)丙烯?；?L-苯丙氨酸甲酯收率的影響

文獻(xiàn)報(bào)道[10]BOP縮合劑是一鍋法制備Ⅲ的關(guān)鍵因素之一，但考慮到BOP成本高，且收率偏低，本工藝設(shè)計(jì)先與SOCl2反應(yīng)制備酰氯，再縮合，考察二者的收率和產(chǎn)品質(zhì)量，結(jié)果見(jiàn)表7。

表7 縮合劑對(duì)Ⅲ收率的影響

由表7可知，將Ⅰ與SOCl2反應(yīng)制備酰氯，在不用BOP縮合劑的條件下，與Ⅱ反應(yīng)得到Ⅲ，收率高達(dá)97.3%，收率大幅增加76.6%，增幅明顯，而且產(chǎn)品質(zhì)量好，取得大的突破。具體體現(xiàn)為：1)把Ⅰ用SOCl2制備成酰氯，與Ⅱ縮合得到Ⅲ，收率高，條件溫和；2)SOCl2成本低，收率高；3)過(guò)量的SOCl2揮發(fā)，易除去。目前，文獻(xiàn)報(bào)道Ⅲ的合成研究，都是以BOP為縮合劑，收率僅為59%，且BOP不適用于有空間位阻多肽的合成，在活化羧基的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生有毒致癌物質(zhì)六甲基磷酰亞胺[15]，故選用SOCl2為縮合劑。

3 結(jié) 論

a.以糠醛和丙二酸為原料，經(jīng)過(guò)Knoevenagel、甲酯化、?；八夥磻?yīng)新路線制備FA-PHE-OH，總收率為80.2%，純度為99.5%。該工藝具有產(chǎn)品質(zhì)量好，收率高，成本低的優(yōu)勢(shì)。

b.酰基化反應(yīng)以SOCl2代替BOP制備3-(2-呋喃基)丙烯?；?L-苯丙氨酸甲酯，收率提高76.6%，且成本大幅降低。

c.合成2-呋喃丙烯酸的最佳條件為：反應(yīng)溫度95 ℃，反應(yīng)時(shí)間5 h，n(糠醛)∶n(丙二酸)=1∶1.2。

d.合成3-(2-呋喃基)丙烯酰基-L-苯丙氨酸甲酯最佳條件為：反應(yīng)溫度35 ℃，反應(yīng)時(shí)間4 h，n(2-呋喃丙烯酸)∶n(L-苯丙氨酸甲酯鹽酸鹽)=1∶1.2。