雷小強(qiáng)，張 超，于 芳

Moz保護(hù)基團(tuán)在鳥氨酸衍生物選擇性去保護(hù)反應(yīng)中的應(yīng)用研究

雷小強(qiáng)，張 超，于 芳

（遼寧石油化工大學(xué) 化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院，遼寧 撫順 113001）

使用了Moz保護(hù)基團(tuán)替代了較為常用的Boc保護(hù)基團(tuán)對(duì)鳥氨酸衍生物中的胺基進(jìn)行保護(hù)，并成功了實(shí)現(xiàn)了在保留tBu酯的情況下選擇性的去除了Moz保護(hù)基團(tuán)。為弱酸不穩(wěn)定保護(hù)基團(tuán)戰(zhàn)略提供了更加多樣化組合的可能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果使用了核磁共振、高分辨質(zhì)譜和旋光值對(duì)產(chǎn)物結(jié)果進(jìn)行了表征。

保護(hù)基團(tuán)；氨基酸；鳥氨酸衍生物；選擇性去保護(hù)

在多肽的合成中[1-4]，我們總是要使用保護(hù)基團(tuán)將氨基酸的一個(gè)或多個(gè)活性基團(tuán)進(jìn)行保護(hù)，然后僅僅留下一個(gè)活性基團(tuán)參與指定的化學(xué)反應(yīng)。在反應(yīng)中，對(duì)于一個(gè)分子結(jié)構(gòu)所使用的保護(hù)基團(tuán)的數(shù)量往往由其結(jié)構(gòu)自身所具有的活性基團(tuán)的數(shù)量來決定，活性基團(tuán)的數(shù)目和多樣化越為明顯，所用到的保護(hù)基團(tuán)的數(shù)量也就越多。而為了適應(yīng)多活性官能團(tuán)結(jié)構(gòu)在合成中的具體需要，多種不同性質(zhì)的保護(hù)基團(tuán)越來越多的被使用，而多種不同類別的保護(hù)基團(tuán)同時(shí)出現(xiàn)在一個(gè)結(jié)構(gòu)中間體中，可以根據(jù)反應(yīng)的需要有選擇的切除任一一個(gè)保護(hù)基團(tuán)，而其他的保護(hù)基團(tuán)不受影響，這就是多肽合成和天然產(chǎn)物合成中的保護(hù)基團(tuán)戰(zhàn)略。常見的保護(hù)基團(tuán)按照脫去保護(hù)的條件可以分為如下幾類：酸性條件切除，堿性條件切除，氧化條件切除，還原條件切除，催化加氫切除，自由基條件切除等等。而上述每一個(gè)保護(hù)基團(tuán)的種類，還可以根據(jù)反應(yīng)條件的強(qiáng)弱進(jìn)行更加詳細(xì)的區(qū)分，例如在酸性條件切除的類別中，還可以分為強(qiáng)酸性條件切除型，和中等酸性條件切除型、以及弱酸性切除型。例如，Cbz(Z)[5-7]為強(qiáng)酸性切除型(高濃度的路易斯酸[8])，tBu酯[9-11]、Boc[12]為中等酸性保護(hù)基團(tuán)(2-5摩爾每升的質(zhì)子濃度),圖1所示。

對(duì)于同為中等酸性不穩(wěn)定的tBu酯、Boc兩個(gè)保護(hù)基團(tuán)，雖然一些文獻(xiàn)報(bào)道了可以在保留tBu酯的情況下選擇性的切除Boc保護(hù)基團(tuán)[8]，但是很顯然這樣的反應(yīng)條件是很難掌控的。本文在合成H-Orn(Z)-tBu的過程中，幾乎無法實(shí)現(xiàn)tBu酯和Boc兩個(gè)保護(hù)基團(tuán)的選擇性去保護(hù)(產(chǎn)率小于 5%)，因此選擇了另外一種對(duì)酸極不穩(wěn)定的保護(hù)基團(tuán)Moz[13]來替代Boc保護(hù)基團(tuán)，從而實(shí)現(xiàn)了鳥氨酸衍生物 H-Orn(Z)-tBu[14,15]的高產(chǎn)率合成(圖2所示)，并且為弱酸不穩(wěn)定保護(hù)基團(tuán)戰(zhàn)略提供了更加多樣化的可能。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑及儀器

MozON, (Boc)2O, H-Orn(z)-OH 等分析純?cè)噭绹?guó)Aldrich公司。核磁共振儀：Varian Mercury 400。(FAB)-質(zhì)譜儀：Typs Jeol SX 102 A。旋光儀：Schmidt + Haensch HH8，Na-D-Linie。

1.2tBu酯和Boc保護(hù)基團(tuán)的選擇性去保護(hù)嘗試

實(shí)驗(yàn)首先選擇了tBu酯和Boc的保護(hù)基團(tuán)戰(zhàn)略，先用Boc酐對(duì)氨基酸的胺基進(jìn)行了保護(hù)，之后使用tBu試劑[16]對(duì)氨基酸的羧基端進(jìn)行了保護(hù)，之后在酸性情況下選擇性脫除Boc保護(hù)基團(tuán)，但是僅僅得到了小于5%的產(chǎn)率。反應(yīng)路線如圖3所示。

操作步驟：

將1.5 g (5.6 mmol) 的鳥氨酸衍生物4溶于50 mL的1,4-二氧六環(huán)和水的混合溶液中(按照體積比1∶1混合)，再向溶液中加入10 mL 2 mol/L的氫氧化鈉溶液。之后在0 ℃情況下向反應(yīng)體系中緩慢滴加1.83 g (8.39 mmol) (Boc)2O，滴加結(jié)束后將反應(yīng)升至室溫，并攪拌16 h。之后用鹽酸將反應(yīng)的pH值調(diào)整至2，然后將反應(yīng)液用30 mL乙酸乙酯萃取三次，再將合并的有機(jī)相用30 mL的飽和食鹽水洗滌一次，并用無水硫酸鈉干燥。旋干溶劑后，用柱層析提純，以95%的產(chǎn)率得到化合物5。

將0.6 g (1.4 mmol) 化合物5和0.28 g (1.4 mol)的tBu試劑6溶于25 mL THF中，在40 ℃情況下攪拌2 h。之后再次加入0.28 g (1.4 mol)的tBu試劑6，而后加熱回流6 h。冷卻至室溫后，向反應(yīng)液中加入30 mL水，并用10 mL的乙酸乙酯萃取三次。將合并的有機(jī)相用30 mL的飽和食鹽水洗滌一次，并用無水硫酸鈉干燥。旋干溶劑后，用柱層析提純，以60%的產(chǎn)率得到化合物1。

將0.1 g (0.24 mmol) 化合物1溶于1,4-二氧六環(huán)和水的混合溶液中(按照體積比1∶1混合)中，并使用不同濃度的酸進(jìn)行反應(yīng)，結(jié)果僅僅在0 ℃時(shí)，以3 mol/L的鹽酸水溶液攪拌4 h的情況下得到少于5%產(chǎn)率的產(chǎn)物3。除此之外，如果酸性濃度較大(大于4 mol/L)并且者反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)(5 h以上)，得到的是全脫保護(hù)的化合物4；如果酸性濃度較低(2 mol/L以下)并且反應(yīng)時(shí)間較短（小于3 h），則得到?jīng)]有參與反應(yīng)的原料化合物 1。而如果反應(yīng)液中酸的濃度控制在3 mol/L的時(shí)候，監(jiān)測(cè)反應(yīng)得到的則是全脫保護(hù)的化合物4與反應(yīng)原料1的混合物。實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明，對(duì)于本實(shí)驗(yàn)條件而言，Boc和tBu酯在被切斷的時(shí)候是幾乎沒有選擇性的。

1.3tBu酯和Moz保護(hù)基團(tuán)的選擇性去保護(hù)

由于幾乎無法實(shí)現(xiàn)tBu酯和Boc兩個(gè)保護(hù)基團(tuán)的選擇性去保護(hù)，所以本實(shí)驗(yàn)選擇了Moz保護(hù)基團(tuán)替代了Boc保護(hù)基團(tuán)，反應(yīng)路線如圖4所示。

操作步驟：

將1.0 g (3.76 mmol) 的鳥氨酸衍生物4和1.17 mL (8.27 mmol) 的三乙胺溶于20 mL的1,4-二氧六環(huán)和水的混合溶液中(按照體積比1∶1混合)，之后在 0 ℃情況下向反應(yīng)體系中緩慢滴加 1.4 g (4.51 mmol) 的MozON 7，滴加結(jié)束后將反應(yīng)升至室溫，并攪拌16 h。之后用鹽酸將反應(yīng)的pH值調(diào)整至2，然后迅速將反應(yīng)液用10 mL乙酸乙酯萃取三次，再將合并的有機(jī)相用10 mL的飽和食鹽水洗滌一次，并用無水硫酸鈉干燥。旋干溶劑后，用柱層析提純，以100%的產(chǎn)率得到化合物8。

將0.6 g (1.39 mmol) 化合物8和0.28 g (1.4 mol)的tBu試劑6溶于25 ml THF中，在40 ℃情況下攪拌2 h。之后再次加入0.28 g (1.4 mol)的tBu試劑6，而后加熱回流6 h。冷卻至室溫后，向反應(yīng)液中加入30 mL水，并用10 mL的乙酸乙酯萃取三次。將合并的有機(jī)相用30 mL的飽和食鹽水洗滌一次，并用無水硫酸鈉干燥。旋干溶劑后，用柱層析提純，以62%的產(chǎn)率得到化合物2。

在室溫條件下，將1 g (2.79 mmol) 化合物2溶于10 mL的1,4-二氧六環(huán)和水的混合溶液中(按照體積比 1∶1混合)，之后加入鹽酸，并將濃度調(diào)至 2 mol/L。經(jīng)過即時(shí)監(jiān)控反應(yīng)，反應(yīng)在2 h后結(jié)束。再向反應(yīng)溶液中加入10 mL水，并用10 mL的乙酸乙酯洗滌三次，將合并的有機(jī)相用10 mL的飽和食鹽水洗滌一次，并用無水硫酸鈉干燥。旋干溶劑后，以75%產(chǎn)率得到目標(biāo)化合物3。Boc和tBu酯同時(shí)被消去的副產(chǎn)物4占20%左右。

2 結(jié)果與討論

2.1 化合物3的數(shù)據(jù)表征

核磁共振數(shù)據(jù)：1H-NMR (400 MHz, CD3OD): δ = 1.53 (s, 9H), 1.58-1.72 (m, 2H), 1.89-1.95 (m, 2H), 3.17-3.24 (m, 2H), 3.96 (t,3J = 6.2 Hz, 1H), 5.10 (s, 2H), 7.31-7.47 (m, 5H).13C-NMR (100 MHz, CD3OD): δ = 27.1, 28.8, 29.6, 41.5, 54.8, 68.0, 85.8, 129.4, 129.6, 130.1, 170.2. 由上述數(shù)據(jù)可知，在氫譜中，化學(xué)位移值在 1.53處為叔丁基的 9個(gè)氫，1.58～3.24處為氨基酸側(cè)鏈上的6個(gè)氫，3.96處為手性中心的氫，5.10處為芐基的2個(gè)氫，從7.31至7.47之間的5個(gè)氫為苯環(huán)上的氫；碳譜中，85.8為芐基碳，從129.4至130.1處為6個(gè)苯環(huán)碳，170.2為羰基碳。

另外，高分辨質(zhì)譜測(cè)得了該化合物去掉了一個(gè)氯離子的分子量，理論值[M-Cl-]+為 323.196 5，實(shí)際測(cè)量值為323.196 4。旋光值[α]D20: + 11.7° (c = 1.0, MeOH)，見圖5-6。

2.2 作用討論

從結(jié)構(gòu)上看，Moz保護(hù)基團(tuán)是在Cbz保護(hù)基團(tuán)的基礎(chǔ)上，在苯環(huán)的4號(hào)位增加了一個(gè)甲氧基基團(tuán)(圖2所示)。與Cbz保護(hù)基團(tuán)的耐酸穩(wěn)定性相比較，Moz之所以可以被作為一個(gè)極弱酸性不穩(wěn)定的保護(hù)基團(tuán)使用，推測(cè)是由于在苯環(huán)的 4號(hào)位甲氧基具有強(qiáng)推電子效應(yīng)，使得Moz基團(tuán)的芐位處于高電子云密度的狀態(tài)，這非常有助于基團(tuán)與質(zhì)子的結(jié)合[13,17]，從而使得Moz成為了一個(gè)弱酸性不穩(wěn)定的保護(hù)基團(tuán)。

3 結(jié) 論

（1）本文成功的使用了 Moz保護(hù)基團(tuán)替代了較為常用的Boc保護(hù)基團(tuán)對(duì)鳥氨酸衍生物中的胺基進(jìn)行保護(hù)，并成功了實(shí)現(xiàn)了在保留tBu酯的情況下選擇性的去除了Moz保護(hù)基團(tuán)。

（2）通過核磁共振、高分辨質(zhì)譜以及旋光值等數(shù)據(jù)進(jìn)一步證明了該實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

（3）本實(shí)驗(yàn)結(jié)果為酸不穩(wěn)定保護(hù)基團(tuán)提供了更加多樣化組合的可能，為鳥氨酸(H-Orn-OH)在多肽合成和天然產(chǎn)物合成中的應(yīng)用提供了較好的路線基礎(chǔ)。

［1］Wipf p. Synthetic Studies of Biologically Active Marine Cyclopepti des [J].Chem. Rev. 1995, 95: 2115-2134.

［2］Blunt J W, Copp B R,Munro M H G, Northcote P T, Prinsep M R, John W Blunt, Brent R Copp, Murray H G Munro, Peter T. Northco te and Michèle R. Prinsep [J]. Nat. Prod. Rep., 2005: 15-61.

［3］Faulkner D J. Marine natural products [J]. Nat. Prod. Rep., 1998: 113-158.

［4］Fusetani N,Matsunaga S. Bioactive sponge peptides [J]. Chem. Rev., 1993, 93: 1793-1808.

［5］Bergman M, Zervas L. über ein allgemeines Verfahren der Peptid-Synthese [J]. Ber. Dtsch. Chem. Ges. ,1932, 65: 1192-1201.

［6］Valerio R M, Alewood P F, Johns R B. Synthesis of Optically Acti ve 2-(tert-Butyloxycarbonylamino)-4-dialkoxyphosphorylbutanoate Pr otected Isosteres of O-Phosphonoserine for Peptide Synthesis [J]. S ynthesis, 1988:786-789.

［7］Schmidt U, Leitenberger V,Griesser H, Schmidt J, Meyer R. Total Synthesis of the Biphenomycins; Synthesis of Biphenomycin A [J]. Synthesis, 1992: 1248-1254.

［8］Waldmann H, He Y-P, Tan H, Arve L, Arndt H-D. Flexible total synthesis of biphenomycin B[J]. Chem Comm, 2008: 5562–5564.

［9］Dhaon M K,, Olsen R K, Ramasamy K. Esterification of N-protect ed .alpha.-amino acids with alcohol/carbodiimide/4-(dimethylamino) p yridine. Racemization of aspartic and glutamic acid derivatives [J]. J. Org. Chem., 1982, 47(10): 1962-1965.

［10］Wender P A,Schaus J M, White A W A. General methodology fo r cis-hydroisoquinoline synthesis: synthesis of reserpine [J].J. Am. Chem. Soc, 1980, 102(19): 6157-6159.

［11］Evans D A, Ellman J A. The total syntheses of the isodityrosinederived cyclic tripeptides OF4949-III and K-13. Determination o f the absolute configuration of K-13 [J]. J. Am. Chem. Soc, 198 9, 111(3): 1063-1072.

［12］Green T W,Wuts P G M. Protective Groups in Organic Synthesis, Wiley-Interscience[M]. New York,1999:518-525,;736-739.

［13］B Clement, E Sch?rwagen, T K?mpchen, P Mordvintcev, A Mülsch. Arch. Pharm[J]. (Weinheim), 1994, 327: 793-798.

［14］Loke Inga, Park Natja,Kempf Karl,Jagusch Carsten, Schobert Rainer. Laschat amino-β-alkoxy-esters and Ph3PCCO[J]. Tetrahedron,2012,68(2): 697-704.

［15］Larionov O V. Meijere D. Armin Enantioselective total syntheses of belactosin A, belactosin C, and its homoanalogue[J]. Organic Letters,2004, 6 (13): 2153-2156.

［16］Clement B,Sch?rwagen E,K?mpchen T, Mordvintecv P,Mülsch A.Synthesis of 15Nω-Hydroxy-L-arginine and ESR and 15 N-NMR Studies for the Elucidation of the Molecular Mechanism of Enzymic Nitric Oxide Formation from L-Arginine [J]. Arch. Pharm, 1994, 327: 793-798.

［17］Chen S T,, Wu S H, Wang K T. A New Synthesis of O-Benzyl-L-serine [J]. Synthesis, 1989: 36-37.

Application of Moz Protecting Group in the Selective Deprotection for Synthesis of Ornithine Derivatives

LEI Xiao-qiang, ZHANG Chao, YU Fang
（School of Chemistry and Material Science, Liaoning Shihua University, Liaoning Fushun 113001, China）

Moz protecting group was adopted to replace common Boc protecting group to protect amino group of ornithine derivatives, which can be removed selectively whiletBu ester is retained. This protocol can provide the possibility of more diversity combination for weak acid sensitive protecting group strategy. The isolated products were characterized by NMR, HR-MS and polarimeter.

Protecting groups; Amino acids; Ornithine derivatives; Selective deprotection

TQ 028

： A

： 1671-0460（2015）05-0926-03

2014-12-23

雷小強(qiáng)（1990-），男，研究生，遼寧石油化工大學(xué), 研究方向：從事天然產(chǎn)物化學(xué)和不對(duì)稱催化方面的研究。 E-mail：xqlei2014@163.com。

于芳（1984-），女，湖北恩施人，講師，博士，2011年畢業(yè)于沈陽藥科大學(xué)藥物化學(xué)專業(yè)，研究方向：從事天然產(chǎn)物化學(xué)和不對(duì)稱催化方面的研究。E-mail：yufang1112002@163.com。