熔融法合成鄰苯二甲酰氨基酸

仝紅娟，劉 斌，杜 漠，唐文強

(1.陜西國際商貿學院醫藥學院，陜西 西安 712046；2.陜西省中藥綠色制造技術協同創新中心，陜西 西安 712046)

多肽是α-氨基酸通過肽鍵連接在一起而形成的化合物，被廣泛應用于醫藥領域多種藥物分子的合成[1-3]。目前，合成多肽的重要途徑是人工合成，在合成過程中，氨基酸的活性基團保護策略受到研究者的廣泛關注[4-5]。對氨基酸結構中的氨基進行保護可以實現其羧基或其它活性基團的高效專一反應，進而減少副反應的發生[6-7]。鄰苯二甲酰基(Phth)作為一種常見的氨基保護基團，被大量應用于氨基酸的保護中[8-10]。目前，鄰苯二甲酰氨基酸通常是用鄰苯二甲酸酐和氨基酸在溶劑存在下反應合成[11-12]，存在收率較低、過程繁瑣等缺點。近年來，隨著藥物化學及多肽化學的迅速發展，作為多肽合成的一種基本原料，鄰苯二甲酰氨基酸的合成研究受到廣泛關注[13-14]。為了開發一種簡便有效的鄰苯二甲酰氨基酸合成方法，作者以鄰苯二甲酸酐為原料，采用熔融法分別與5種氨基酸(甘氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸、蘇氨酸、天冬氨酸)在無溶劑參與下發生縮合反應，合成5種鄰苯二甲酰氨基酸，并以鄰苯二甲酰苯丙氨酸的合成為模型反應，探究最佳反應條件。其合成路線如圖1所示。

圖1 鄰苯二甲酰氨基酸的合成路線Fig.1 Synthetic route of phthalylamino-acids

1 實驗

1.1 試劑與儀器

鄰苯二甲酸酐、甘氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸、蘇氨酸、天冬氨酸，分析純，阿達瑪斯；柱層析硅膠(300～400目)，試劑級，青島海洋化工廠；其它試劑均為市售分析純。

AV400型核磁共振儀(CDCl3為溶劑，TMS為內標)，德國Bruker公司；RE-52AA型旋轉蒸發儀，上海亞榮生化儀器廠；SHB-Ⅲ型循環水式多用真空泵，鄭州長城科工貿有限公司。

1.2 合成方法

在50 mL雙口瓶中加入鄰苯二甲酸酐2.22 g(15 mmol)，145 ℃下攪拌熔融后加入氨基酸(10 mmol)，攪拌均勻；繼續反應25 min，待體系溫度降至室溫，得到淡黃色固體；搗碎后加入甲基叔丁基醚，打漿攪拌均勻；減壓抽濾，所得固體在乙醇和水的混合溶劑(1 ∶ 2，體積比)中重結晶，即得鄰苯二甲酰氨基酸。

2 結果與討論

2.1 目標化合物的表征

鄰苯二甲酰甘氨酸(Ⅰa):白色固體,收率94.8%。1HNMR(400 MHz,DMSO-d6),δ:8.01～7.78(m,4H),4.32(s,2H);13CNMR(100 MHz,DMSO-d6),δ:169.31,167.69,135.29,131.89,123.86,31.14。

鄰苯二甲酰苯丙氨酸(Ⅰb):白色固體,收率91.5%。1HNMR(400 MHz,CDCl3),δ:10.86(s,1H),7.80(dd,J=5.4 Hz、3.1 Hz,2H),7.70(dd,J=5.4 Hz、3.1 Hz,2H),7.23～7.18(m,5H),5.26(t,J=8.3 Hz,1H),3.62(d,J=8.3 Hz,2H);13CNMR(100 MHz,CDCl3),δ:174.70,167.41,136.42,134.18,131.49,128.83,128.61,126.95,123.57,53.08,34.38。

鄰苯二甲酰亮氨酸(Ⅰc):白色固體,收率89.1%。1HNMR(400 MHz,CDCl3),δ:10.73(s,1H),7.91～7.82(m,2H),7.78～7.71(m,2H),5.01(dd,J=11.5 Hz、4.3 Hz,1H),2.44～2.32(m,1H),1.99～1.92(m,1H),1.57～1.44(m,1H),0.94(dd,J=8.2 Hz、6.8 Hz,6H);13CNMR(101 MHz,CDCl3),δ:175.86,167.67,134.23,131.73,123.60,50.42,36.99,25.09,23.06,20.97。

鄰苯二甲酰蘇氨酸(Ⅰd):白色固體,收率84.6%。1HNMR(400 MHz,DMSO-d6),δ:7.93～7.87(m,4H),4.97(br,1H),4.47(d,J=8.7 Hz,1H),4.41～4.25(m,1H),3.39(br,1H),1.34(d,J=6.0 Hz,3H);13CNMR(101 MHz,DMSO-d6),δ:169.67,167.87,135.15,131.83,123.72,63.61,58.46,22.61。

鄰苯二甲酰天冬氨酸(Ⅰe):白色固體,收率78.2%。1HNMR(400 MHz,DMSO-d6),δ:13.00(s,2H),7.97～7.86(m,4H),5.17(t,J=7.2 Hz,1H),3.14(dd,J=16.6 Hz、7.4 Hz,1H),2.94(dd,J=16.7 Hz、7.0 Hz,1H);13CNMR(100 MHz,DMSO-d6),δ:171.91,170.37,167.47,135.37,131.62,123.91,48.36,34.26。

2.2 鄰苯二甲酸酐與苯丙氨酸物質的量比對目標化合物Ⅰb收率的影響

在鄰苯二甲酰氨基酸合成反應中，鄰苯二甲酸酐既是原料也是反應溶劑，其與氨基酸在熔融狀態下發生縮合反應保護氨基。因而，鄰苯二甲酸酐用量對反應具有重要影響。以鄰苯二甲酰苯丙氨酸的合成為模型反應，固定反應溫度為145 ℃、反應時間為25 min，考察鄰苯二甲酸酐與苯丙氨酸物質的量比對目標化合物Ⅰb收率的影響，結果見表1。

表1 鄰苯二甲酸酐與苯丙氨酸物質的量比對目標化合物Ⅰb收率的影響

Tab.1 Effect of molar ratio of phthalic anhydride to phenylalanine on yield of target compoundⅠb

由表1可知，當n(鄰苯二甲酸酐)∶n(苯丙氨酸)為1.3∶1時，目標化合物Ⅰb的收率僅為88.6%；增加鄰苯二甲酸酐用量，收率逐漸升高，在n(鄰苯二甲酸酐)∶n(苯丙氨酸)為1.5∶1時，收率已達到91.5%；繼續增加鄰苯二甲酸酐用量，收率略微升高；再繼續增加鄰苯二甲酸酐用量，收率反而降低。綜合考慮，確定最佳n(鄰苯二甲酸酐)∶n(苯丙氨酸)為1.5∶1。

2.3 反應溫度對目標化合物Ⅰb收率的影響

固定n(鄰苯二甲酸酐)∶n(苯丙氨酸)為1.5∶1、反應時間為25 min，考察反應溫度對目標化合物Ⅰb收率的影響，結果見表2。

表2 反應溫度對目標化合物Ⅰb收率的影響

由表2可知，當反應溫度為135 ℃時，目標化合物Ⅰb的收率僅為76.8%；升高反應溫度，收率逐漸升高，在反應溫度升至145 ℃時，收率達到最高，為91.5%；繼續升高反應溫度，收率反而降低。可能是因為，高溫條件下，攪拌不夠均勻而導致部分原料發生聚合。所以，確定最佳反應溫度為145 ℃。

2.4 反應時間對目標化合物Ⅰb收率的影響

固定n(鄰苯二甲酸酐)∶n(苯丙氨酸)為1.5∶1、反應溫度為145 ℃，考察反應時間對目標化合物Ⅰb收率的影響，結果見表3。

表3 反應時間對目標化合物Ⅰb收率的影響

Tab.3 Effect of reaction time on yield of target compoundⅠb

序號反應時間/min收率/%12083.622591.533089.744085.2

由表3可知，當反應時間為20 min時，目標化合物Ⅰb的收率僅為83.6%；延長反應時間，收率逐漸升高，反應25 min時，收率升至91.5%；繼續延長反應時間，收率反而降低。可能是因為，反應時間過長，部分原料聚合所致。所以，確定最佳反應時間為25 min。

3 結論

以鄰苯二甲酸酐為原料，采用熔融法分別和5種氨基酸(甘氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸、蘇氨酸、天冬氨酸)發生縮合反應得到5種鄰苯二甲酰氨基酸。以鄰苯二甲酰苯丙氨酸的合成為模型反應，確定最佳反應條件為：n(鄰苯二甲酸酐)∶n(苯丙氨酸)為1.5∶1、反應溫度為145 ℃、反應時間為25 min，在此條件下，鄰苯二甲酰苯丙氨酸收率可達91.5%。在最佳反應條件下，其它4種鄰苯二甲酰氨基酸均以較高收率獲得。該方法具有操作簡單、收率高、反應時間短等優點，可用于鄰苯二甲酰氨基酸的簡便合成。