相晨爽，張曉芳，黃 凈，楊毅華，劉守信

(河北科技大學(xué)化學(xué)與制藥工程學(xué)院，河北石家莊 050018)

Boc-L-酪氨酸N/O-選擇性甲基化反應(yīng)

相晨爽，張曉芳，黃 凈，楊毅華，劉守信

(河北科技大學(xué)化學(xué)與制藥工程學(xué)院，河北石家莊 050018)

研究了Boc-L-酪氨酸不同位置甲基化衍生物選擇性制備方法。Boc-酪氨酸在不同堿存在下與碘甲烷和硫酸二甲酯等不同甲基化試劑反應(yīng)，合成了Boc-L-酪氨酸甲酯、Boc-L-4-甲氧基苯丙氨酸甲酯和Boc-L-N-甲基-4-甲氧基苯丙氨酸等N/O-甲基化Boc-酪氨酸衍生物。

Boc-L-酪氨酸；選擇性；N-甲基化；醚化

L-酪氨酸是一種天然氨基酸，這種人體非必需氨基酸不僅廣泛存在于食品中[1]，而且在制藥、化工和化妝品工業(yè)方面也有很重要的應(yīng)用[2-6]。以L-酪氨酸為原料可合成一系列抗糖尿病的藥物[7-8]，如GW409544。除此之外，酪氨酸不同位置上的甲基化衍生物廣泛存在于天然產(chǎn)物和藥物結(jié)構(gòu)之中[9-10]，在研究活性肽及其構(gòu)效關(guān)系中起到了重要的作用[11-14]。因此，研究酪氨酸不同位置選擇性甲基化反應(yīng)具有重要的實用價值。

在堿性條件下，Boc-酪氨酸，即叔丁氧羰基保護的酪氨酸，作為親核試劑有3個反應(yīng)位置，即酚羥基氧、羧基氧和酰胺氮。反應(yīng)活性不僅依賴于所用堿的強度，而且也取決于甲基化試劑的親電性。酪氨酸酚羥基的O-烷基化采用Williamson反應(yīng)完成[15]，但當(dāng)其氨基經(jīng)Boc保護后，酰胺N-H酸性增強而導(dǎo)致強堿條件下易發(fā)生N-甲基化，使副產(chǎn)物增多；相反，使用弱堿雖然能抑制N-甲基化，但酚羥基和羧羥基的甲基化也存在競爭。盡管文獻(xiàn)報道了Boc-酪氨酸的甲基化方法[15-17]，但其操作步驟較為繁瑣，且合成反應(yīng)的化學(xué)選擇性較差而導(dǎo)致分離、提純難度較大。筆者在研究含有甲基化酪氨酸的環(huán)肽時，對其進(jìn)行了改進(jìn)，收到了良好效果。

本文以Boc-L-酪氨酸為原料，分別選用碳酸鉀和氫化鈉作為堿，以碘甲烷和硫酸二甲酯作為甲基化試劑，化學(xué)選擇性地合成了不同位置甲基化Boc-L-酪氨酸，物理數(shù)據(jù)與文獻(xiàn)一致，目標(biāo)分子的合成路線如圖1所示。

圖1 目標(biāo)分子的合成路線Fig.1 Synthetic route of target molecule

1 實驗部分

1.1主要儀器與試劑

Bruker AV-500 MHz 型核磁共振譜儀，Anton Paar MCP 200 型旋光儀。

L-酪氨酸，購自吉爾生化上海有限公司；其余所用試劑均為分析純或化學(xué)純。實驗所用化學(xué)試劑均為干燥、純化后的試劑。

1.2合成反應(yīng)

1.2.1 Boc-L-酪氨酸(化合物1)的合成[18-20]

1H NMR (500 MHz,CD3OD)，δ:7.03(d,J=8.0 Hz,2H)；6.69(d,J= 8.5 Hz,2H)；4.28～4.26(dd,J=9.5 Hz,J=5.0 Hz,1H)；3.06～3.02(dd,J=13.5 Hz,J=5.0 Hz,1H)；2.83～2.78(m,1H)；1.38(s,9H)。

1.2.2 Boc-L-酪氨酸甲酯(化合物2a)的合成

1H NMR (500 MHz,CDCl3)，δ:6.95(d,J=8.5 Hz,2H)；6.74(d,J=8.5 Hz,2H)；5.07(d,J=8.5 Hz,1H)；4.56～4.52(dd,J=14.0 Hz,J=6.0 Hz,1H)；3.71(s,3H);3.04～3.00(dd,J=13.5 Hz,J=5.5 Hz,1H)；2.98～2.94 (dd,J=14.0 Hz,J=6.5 Hz,1H)；1.42 (s,9H)。

1.2.3 Boc-L-4-甲氧基苯丙氨酸甲酯(化合物2b)的合成

1H NMR (500 MHz,CDCl3)，δ:7.03 (d,J=8.5 Hz,2H)；6.83(d,J=5.0 Hz,2H)；4.95(brs,1H)；4.56～4.52(m,1H)；3.79 (s,3H)；3.71 (s,3H)；3.07～3.03(dd,J=13.5 Hz,J=5.5 Hz,1H)；3.02～2.98 (dd,J=14.0 Hz,J=6.0 Hz,1H)；1.42 (s,9H)。

13C NMR (125 MHz,CDCl3)，δ:174.24,173.20,171.56,171.01,170.05,155.77,137.25,136.45,129.06,128.71,127.01,126.76,80.87,79.60,58.40,55.80,54.18,52.24,51.78,50.77,49.01,41.28,37.54,31.39,28.74,28.55,24.85,23.52,23.04,22.85,21.93,21.63,21.35。

1.2.4 Boc-L-N-甲基-4-甲氧基苯丙氨酸(化合物2c)的合成

1H NMR (500 MHz,CDCl3)，δ:7.14～7.09 (m,2H)；6.83 (d,J= 7.5 Hz,2H)；4.78～4.75 (m,0.5H)；4.56～4.55 (m,0.5H)；3.79(s,3H)；3.28～3.22 (m,1H)；3.09～2.96 (m,1H)；2.72(d,J=30.5 Hz,3H)；1.38(d,J=25.5 Hz,9H)。

13C NMR (125 MHz,CDCl3)，δ: 175.6,158.3,155.3,129.9,113.8,80.4,60.0,55.2,33.9,28.1。

2 結(jié)果與討論

叔丁氧羰基(Boc)保護氨基的方法目前仍然被廣泛使用，L-酪氨酸的氨基保護經(jīng)過2步反應(yīng)，得到較高的收率，不需要純化，可直接用于下一步反應(yīng)。

Boc-酪氨酸分子內(nèi)存在3個活性基團，選用合適的堿及甲基化試劑是合成不同位置甲基化衍生物的關(guān)鍵。本文選擇常用的且效果較好的碘甲烷和硫酸二甲酯分別作為甲基化試劑，在適當(dāng)堿存在和無水條件下與Boc-酪氨酸反應(yīng)，獲得了選擇性甲基化的效果。

酚和羧酸有較強的酸性，易與弱堿K2CO3發(fā)生反應(yīng)形成相應(yīng)的鹽而表現(xiàn)出較強的親核性。相對而言，羧酸的酸性比酚的酸性更強，因此在控制 (CH3)2SO4用量、時間的情況下，能選擇性地使羧基發(fā)生反應(yīng)形成對應(yīng)的甲酯(化合物2a)。然而，當(dāng)用CH3I作為甲基化試劑，特別是在過量的條件下，即使以碳酸鉀為堿，酚羥基和羧羥基均能實現(xiàn)甲基化，反應(yīng)產(chǎn)物為化合物2b。

N-Boc-酪氨酸的N-甲基化反應(yīng)，與其他N-Boc-氨基酸的N-甲基化一樣，在KOH和K2CO3存在下是難以實現(xiàn)的。但在NaH存在下，以CH3I為甲基化試劑，不僅能完成酚羥基和羧羥基的甲基化，也能順利地實現(xiàn)N-Boc-酪氨酸的N-甲基化。但在后處理過程中，甲酯在強堿性條件下易被水解，實際上得到的產(chǎn)物是化合物2c。

甲基化是在強堿性條件下進(jìn)行的，而N-Boc-氨基酸在強堿性條件下有可能導(dǎo)致消旋化，特別是在較高溫度條件下。所以，在實際操作過程中，通過嚴(yán)格控制反應(yīng)溫度，可有效避免消旋化，所有產(chǎn)物的比旋光值與文獻(xiàn)完全相符。

3 結(jié) 語

以L-酪氨酸為原料，經(jīng)氨基保護，用不同的堿和烷基化試劑一步合成了N/O-甲基化Boc-酪氨酸衍生物。實驗操作簡便，后處理容易，產(chǎn)品收率較好。

/

[1]LüTKE-EVERSLOH T,SANTOS C N,STEPHANOPOULOS G.Perspectives of biotechnological production ofL-tyrosine and its applications[J].Appl Microbiol Biotechnol,2007,77:751-62.

[2]NAGATSUA T,SAWADAB M.L-DOPA therapy for parkinson′s disease:Past,present and future[J].Parkinsonism Relat Disord,2009,15:3-8.

[3]BOURKE S L,KOHN J.Polymers derived from the amino acidL-tyrosine:Polycar-bonates,polyarilates and copolymers with poly(ethylene glycol)[J].Adv Drug Deliv Rev,2003,55:447-66.

[4]SARIASLANI F S.Development of a combined biological and chemical process for production of industrial aromatics from renewable resources[J].Annu Rev Microbiol,2007,61:51-69.

[5]李紅艷，劉艷杰，王 倩，等.紅花中酪氨酸酶抑制成分的快速篩選和分析[J].現(xiàn)代藥物與臨床，2013,28(2):170-174. LI Hongyan,LIU Yanjie,WANG Qian,et al.Rapid screening and analysis of tyrosinase inhibitor in red flower[J].Modern Medicine and Clinical,2013,28(2):170-174.

[7]楊金志，歐陽貴平，陳 琨，等.含苯并惡唑的L-酪氨酸衍生物的合成[J].合成化學(xué)，2008,16(5):577-580. YANG Jinzhi,OUYANG Guiping,CHEN Kun,et al.Synthesis ofL-tyrosine derivatives with benzoxazde[J].Synthetic Chemistry,2008,16(5):577-580.

[8]周辛波，林翠芳，李 松.新型抗糖尿病藥物GW409544的合成工藝改進(jìn)[J].中國藥物化學(xué)雜志，2005,15(3):167-169. ZHOU Xinbo,LIN Cuifang,LI Song.Synthesis process improvement of the new diabetes drugs GW409544[J].Journal of Chinese Medicinal Chemistry,2005,15(3):167-169.

[9]周榮麗，穆 軍.海洋真菌活性代謝產(chǎn)物最新研究進(jìn)展[J].天然產(chǎn)物研究與開發(fā)，2008,20(4):741-747. ZHOU Rongli,MU Jun.The latest research progress of marine fungi active metabolites[J].Natural Products Research and Development,2008,20(4):741-747.

[10]NAKANISHI K K.Natural products[J].Chemistry Academic Press Ins,1975,1:39-148.

[11]GIANFRANCO B,ERIKA M,YUSUKE S,et al.Role of 2′,6′-dimethyl-L-tyrosine (Dmt) in some opioid lead compounds[J].Bioorganic & Medicinal Chemistry,2010,18:6024-6030.

[12]WEIHONG P A N,KASTIN A J.From MIF-1 to endomorphin:The tyr-MIF-1 family of peptides[J].Peptides,2007,28:2411-2434.

[13]黃 凈，張曉芳，張虎波，等.α-羥基酸立體選擇性制制備方法研究[J].河北科技大學(xué)學(xué)報，2013，34(6)：526-529. HUANG Jing, ZHANG Xiaofang,ZHANG Hubo,et al.Enantioselective synthesis ofα-hydroxyl acid[J].Journal of Hebei Universiry of Science and Technology,2013,34(6):526-529.

[14]楊英梅，蘇代國.奧拉西坦的合成工藝改進(jìn)[J].河北工業(yè)科技，2013，30(3)：212-214. YANG Yingmei,SU Daiguo.Improved synthesis of oxiracetam[J].Hebei Journal of Industrial Science and Technology,2013,30(3):212-214.

[15]ATTOLINI M,BOXUS T,BILTRESSE S,et al.Chemoselective O-methylation of N-acylated/ sulfonylated tyrosine derivatives[J].Tetrahedron Letters,2002,43:1187-1188.

[16]KUMAR R,RAMACHANDRAN U,RAICHUR S,et al.Synthesis and evaluation of N-acetyl-L-tyrosine based compounds as PPAR a selective activators[J].European Journal of Medicinal Chemistry,2007,42:503-510.

[17]CHEN Ruijiao,LIU Hao,LIU Xiubing,et al.An efficient synthesis ofL-3,4,5-trioxygenated phenylalanine compounds fromL-tyrosine[J].Tetrahedron,2013,69:3565-3570.

[18]王心良. N-Boc-L-Tyr制備方法的改進(jìn)[J].四川師范學(xué)院學(xué)報，1998,19(2):185-188. WANG Xinliang.The improvement on the preparation method of N-Boc-L-Tyr[J].Journal of Sichuan Normal University,1998,19(2):185-188.

[19]馮佳彩，齊國娣，劉 毅，等.Cbz全保護RGD-OH的合成方法研究[J].河北科技大學(xué)學(xué)報，2013,34(5):430-433. FENG Jiacai,QI Guodi,LIU Yi,et al.Synthesis methods research of Cbz protection RGD-OH[J].Journal of Hebei University of Science and Technology,2013,34(5):430-433.

[20]甄小麗，雷光華，韓金鑫，等.N-乙?；?L-脯氨酸-N-糖基修飾的絲氨酸二肽酯的合成與結(jié)構(gòu)解析[J].河北科技大學(xué)學(xué)報，2011,32(2):162-164. ZHEN Xiaoli,LEI Guanghua,HAN Jinxin,et al.Synthesis and structural characterization of N-acetyl-L-pro-N-glucopyranoside-L-ser dipeptide ester[J].Journal of Hebei University of Science and Technology,2011,32(2):162-164.

N/O-selective methylation reaction of Boc-L-tyrosine

XIANG Chenshuang, ZHANG Xiaofang, HUANG Jing, YANG Yihua, LIU Shouxin

(School of Chemical and Pharmaceutical Engineering, Hebei University of Science and Technology, Shijiazhuang Hebei 050018, China)

At different locations of Boc-L-tyrosine, the selective preparation method of methylation ramifications is studied. Selective methylation reactions of Boc-L-tyrosine and methyl iodide or dimethyl sulphate with the existence of different alkalis are carried out, and N/O-methylation Boc-tyrosine ramifications such as Boc-L-tyrosine methyl ester, Boc-4-methoxyl-L-phenylalanine methyl ester and Boc-N-methyl-4-methoxy-L-phenylalanine are easily prepared.

Boc-L-tyrosine; selectivity; N-methylation; etherification

2013-12-26；

2014-02-13；責(zé)任編輯：張士瑩

國家“973”計劃項目(2012CB723501)

相晨爽(1988-)，女，河北石家莊人，碩士研究生，主要從事新藥設(shè)計與合成方面的研究。

劉守信教授。E-mail:chlsx@hebust.edu.cn

1008-1542(2014)03-0233-04

10.7535/hbkd.2014yx03004

O629.71

A

相晨爽，張曉芳，黃 凈，等.Boc-L-酪氨酸N/O-選擇性甲基化反應(yīng)[J].河北科技大學(xué)學(xué)報,2014,35(3):233-236.

XIANG Chenshuang, ZHANG Xiaofang, HUANG Jing, et al.N/O-selective methylation reaction of Boc-L-tyrosine[J].Journal of Hebei University of Science and Technology,2014,35(3):233-236.