徐常龍，曹小華，陶春元，張愛(ài)東

(1． 九江學(xué)院 生命科學(xué)學(xué)院，江西 九江 332000； 2.華中師范大學(xué) 化學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430079)

自組裝膜(SAMs)[1，2]的設(shè)計(jì)和制備主要分為兩類(lèi)：一類(lèi)是以不同尾基取代的飽和或不飽和烷基并以巰基為頭基的硫醇或以二硫鍵為頭基的二硫化物[3]；另一類(lèi)是含電活性尾基的烷基硫醇如二茂鐵、紫精等[4,5]。大量文獻(xiàn)已經(jīng)報(bào)道過(guò)巰基和二硫化合物通過(guò)Au-S可以共價(jià)結(jié)合于金表面[6]，形成高度有序的SAMs。硫醇及其衍生物在金屬表面的吸附和有序化是設(shè)計(jì)SAMs微結(jié)構(gòu)的有效方法，其合成和研究引起了人們的廣泛興趣[7]。而不同鏈長(zhǎng)的巰基化合物在相同的條件下形成的SAMs具有不同的表面覆蓋度、有序度，界面電子傳遞也有很大差別，要得到特定性質(zhì)的表面層，需要合成制備含相應(yīng)功能基團(tuán)的巰基化合物。

本文以溴十一酸、芐硫醇、生物素和長(zhǎng)醚鏈二胺為原料，通過(guò)活化酯法，設(shè)計(jì)并合成了一種新型長(zhǎng)鏈含巰基的生物素衍生物——11-巰基十一酸-(8-生物素酰胺基-3，6-二氧辛基)酰胺(5，Scheme 1)，其結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR和IR表征。

5可以在金表面形成以生物素分子為末端的SAMs，可再進(jìn)一步用于生物素-親合素/鏈霉親合素/中性親合素SAMs體系，用途廣泛。

Scheme1

1 實(shí)驗(yàn)部分

1．1 儀器與試劑

Varian Mercury-plus 400 MHz型核磁共振儀(CDCl3為溶劑，TMS為內(nèi)標(biāo))；Nicolet 470型紅外光譜儀。

N-羥基琥珀酰亞胺基生物素，N,N′-二琥珀酰亞胺碳酸鹽，吉爾生化(上海)有限公司；其余所用試劑均為分析純。

1．2 合成

(1) 11-芐硫醇十一酸(1)的合成

在干燥的三頸燒瓶中依次加入乙腈100 mL，11-溴十一酸4.75 g(17.92 mmol)，芐硫醇5.56 g(44.8 mol)及三乙胺9.05 g(89.6 mmol)，氮?dú)獗Ｗo(hù)，攪拌下于室溫反應(yīng)48 h。用稀鹽酸調(diào)至pH 6,用二氯甲烷(3×30 mL)萃取，合并有機(jī)層，用無(wú)水硫酸鎂干燥,旋蒸除溶后經(jīng)硅膠柱色譜層析[洗脫劑：A=V(石油醚)∶V(乙酸乙酯)=4∶1]分離得白色固體1，產(chǎn)率93%，m．p．117 ℃～119 ℃；1H NMRδ： 7.22～7.31(m, 5H, PhH), 3.70(s, 2H, PhCH2), 2.33～2.42(m, 4H, CH2S, CH2CO2H), 1.58～1.65(m, 4H, CH2CH2S, CH2CH2CO2H), 1.26～1.32(m, 12H, CH2)。

(2) 11-芐硫醇十一酸-N-羥基琥珀酰亞胺基酯(2)的合成

在干燥的圓底燒瓶中依次加入1 4.71 g(15.3 mmol)，N,N′-二琥珀酰亞胺基碳酸鹽5.09 g(19.9 mmol)及乙氰30 mL，冰浴冷卻，攪拌下滴加三乙胺6.18 g(61.2 mmol)，滴畢，氮?dú)獗Ｗo(hù)下于室溫反應(yīng)6 h。旋蒸除溶后經(jīng)硅膠柱色譜層析(洗脫劑：A=2∶1)分離得白色固體2，產(chǎn)率86%，m．p．106 ℃～107 ℃；1H NMRδ： 7.22～7.31(m, 5H, PhH), 3.70(s, 2H, PhCH2), 2.85(m, 4H, CH2), 2.32～2.42(m, 4H, SCH2, COCH2), 1.58～1.64(m, 4H, CH2CH2S, CH2CH2CO), 1.25～1.32(m, 12H, CH2)。

(3) 11-芐硫醇十一酸-(8-氨基-3，6-二氧辛基)酰胺(3)的合成

在干燥的三頸燒瓶中依次加入二氯甲烷30 mL，2,2′-亞乙二氧基二乙胺3.7 g(25 mmol)及三乙胺2.53 g(25 mmol)，攪拌下于室溫滴加2 2.03 g(5 mmol)的二氯甲烷(15 mL)溶液(1 h)，氮?dú)獗Ｗo(hù)下于室溫反應(yīng)6 h～8 h。旋蒸除溶后經(jīng)硅膠柱色譜層析[梯度洗脫劑：乙酸乙酯～V(甲醇)∶V(乙酸乙酯)=1∶1]分離得白色固體3，產(chǎn)率45%，m．p．98 ℃～99 ℃；1H NMRδ： 7.24～7.32(m, 5H, PhH), 6.15～6.34(m, 1H，NH), 3.70(s, 2H, PhCH2), 3.55～3.62(m, 8H, CH2O), 3.44～3.47(m, 2H, CH2NHCO), 2.89(t,J=5.2 Hz, 2H, CH2NH2), 2.40(t,J=7.2 Hz, 2H, SCH2), 2.14(t,J=7.2 Hz, 2H, CH2CONH), 1.72～1.77(m, 2H, CH2CH2S), 1.24～1.27(m, 12H, CH2)。

(4) 11-芐硫醇十一酸-(8-生物素酰胺基-3，6-二氧辛基)酰胺(4)的合成

在干燥的三頸燒瓶中加入DMF 5 mol，N-羥基琥珀酰亞胺基生物素0.24 g(0.7 mmol)及三乙胺0.35 g(3.5 mmol)，攪拌使其溶解。加入3 0.31 g(0.7 mmol)的二氯甲烷(10 mL)溶液，氮?dú)獗Ｗo(hù)下于室溫反應(yīng)12 h。旋蒸除溶后再減壓蒸餾除DMF，粗品經(jīng)硅膠柱色譜層析[梯度洗脫劑：乙酸乙酯～B=V(二氯甲烷)∶V(甲醇)=9∶1]分離得白色固體4，產(chǎn)率30%，m．p．88 ℃～89 ℃[8]；1H NMRδ： 7.23～7.31(m, 5H, PhH), 6.58(s, 1H, NH), 6.31(s, 1H, NH), 5.95(s, 1H, NH), 5.10(s, 1H, NH), 4.50(m,1H, 1-H), 4.32(m, 1H, 4-H), 3.70(s, 2H, PhCH2), 3.54～3.65(m, 8H, CH2O), 3.34～3.37(m, 4H, CH2NHCO), 3.13～3.18(m, 1H, 3-H), 2.91(dd,J=4.4 Hz, 12.8 Hz, 1H，2-H), 2.74(d,J=12.8 Hz, 1H, 2-H), 2.40(t,J=7.2 Hz, 2H, SCH2), 2.17～2.21(m, 4H, CH2CONH), 1.24～1.76(m, 22H, CH2)。

(5) 5的合成

在三頸燒瓶中加入液氨50 mL和金屬鈉0.2 g，攪拌使其溶解得藍(lán)黑色溶液[9]；攪拌10 min后滴加4 0.2 g(0.3 mmol)的THF/二氧六環(huán)混合溶液[V(THF)∶V(1,4-二氧六環(huán))=1∶1]30 mL，滴畢，于-78 ℃反應(yīng)1.5 h；加入氯化銨粉末1.0 g和THF 80 mL，反應(yīng)10 min。自然揮發(fā)，過(guò)濾，濾液用二氯甲烷洗三次后旋蒸除溶，殘余物經(jīng)硅膠柱色譜層析(洗脫劑：B=12∶1)分離得白色透明固體5，產(chǎn)率20%，m．p．85 ℃～86 ℃；1H NMRδ： 6.43(s, 1H, NH), 6.32(s, 1H, NH), 6.08(s, 1H, NH), 5.08(s, 1H, NH), 4.51(m, 1H, 1-H), 4.31～4.37(m, 1H, 4-H), 3.56～3.62(m, 8H, CH2O), 3.43～3.47(m, 4H, CH2NHCO), 3.15～3.16(m, 1H, 3-H), 2.90(dd,J=4.4 Hz, 12.8 Hz, 2-H), 2.74(d,J=12.8 Hz, 2-H), 2.39～2.42(m, 2H, CH2SH), 2.17～2.25(m, 4H, CH2CONH), 1.24～1.73(m, 22H, CH2)； IRν： 1 644(CONH)，1 705(NCON)，1 553(N-H)，3 294(N-H) cm-1。

2 結(jié)果與討論

本文主要是用活化酯法，也結(jié)合縮合劑法進(jìn)行合成。11-芐硫醇十一酸與芐硫醇在三乙基胺作用下生成活化酯，或11-芐硫醇十一酸與NHS(N-羥基琥珀酰亞胺)在DCC脫水作用下生成活化酯，兩種方法合成的活化酯產(chǎn)率都比較高，其中用DCC法產(chǎn)率更高，但反應(yīng)時(shí)間要約長(zhǎng)4 h。

3的合成與分離都較困難，由于其一端是氨基，原料2，2′-亞乙二氧乙二胺的兩端是氨基，極性都較大，同時(shí)它們的極性又比較接近，因此采用柱色譜分離時(shí)，溶劑的極性要逐步增加，先用乙酸乙酯把未反應(yīng)的活化酯等極性小的雜質(zhì)洗脫出來(lái)，再由乙酸乙酯逐步變到V(甲醇)∶V(乙酸乙酯)=1∶1，否則長(zhǎng)醚鏈二胺與3難以分離。

5是用NH3/Na還原脫芐基的，如果在制備液氨過(guò)程中吸了水，或者是1，4-二氧六環(huán)中的水未除干凈，還原效果就不好，產(chǎn)物中會(huì)混有雜質(zhì)，因此反應(yīng)體系須絕對(duì)無(wú)水。

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