洪麗虹, 程艷麗, 杜旭澤, 張有來

(天津理工大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院，天津　300384)

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·研究簡報(bào)·

新型光控保護(hù)基(2-重氮基-3-苯基-4H-磺?；讲⑧玎?在氨基酸保護(hù)-光控脫保護(hù)反應(yīng)中的應(yīng)用

洪麗虹, 程艷麗, 杜旭澤, 張有來*

(天津理工大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院，天津300384)

將新型磷酸基光控保護(hù)基(2-重氮基-3-苯基-4H-磺?；讲⑧玎?PPG)應(yīng)用于氨基酸[甘氨酸(1a), L-丙氨酸(1b), L-苯丙氨酸(1c)和L-脯氨酸(1d)]的保護(hù)-光控脫保護(hù)反應(yīng)。產(chǎn)物結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR,13C NMR和HR-FAB-MS表征。研究了物料比r[n(PPG) ∶n(1a)],催化劑和反應(yīng)溫度對2a收率的影響。結(jié)果表明：在最佳反應(yīng)條件[1a 0.1 mmol,r=1.25,于室溫反應(yīng)65 h]下，2a收率80%。FL監(jiān)測光控脫保護(hù)反應(yīng)表明：反應(yīng)在15 min內(nèi)完成。

苯并噻喃; 光控保護(hù)基; 氨基酸; 光反應(yīng); 應(yīng)用

多肽藥物是生物和醫(yī)藥技術(shù)領(lǐng)域的重點(diǎn)研究方向[1]。據(jù)全球肽治療基金會(huì)調(diào)查，神經(jīng)系統(tǒng)藥、心血管藥和抗腫瘤藥三大類藥物位于處方藥前三名。其中，蛋白質(zhì)多肽類藥物在抗腫瘤藥物中排名第一[2]。目前，雖然我國多肽藥物的市場銷售額保持快速的增長勢頭。但與發(fā)達(dá)國家相比

Scheme 1

較,其品種,產(chǎn)量和開發(fā)能力,均有較大差距，不能滿足市場需求。

常用的多肽合成法為：將目標(biāo)肽鏈的首個(gè)氨基酸的羧基以共價(jià)鍵的形式與固相載體(高分子樹脂)相連，再以結(jié)合在固相載體上的氨基酸的氨基作為合成起點(diǎn)，脫去氨基保護(hù)基并同活化的羧基反應(yīng)以延長肽鏈。通過不斷重復(fù)這一步驟(縮合成肽-洗滌-脫保護(hù)-洗滌-合成成肽)，直到合成目標(biāo)肽鏈[3-4]。從原理可以看出，多肽藥物合成的關(guān)鍵步驟在于氨基酸的保護(hù)和脫保護(hù)過程。Boc是多肽合成中應(yīng)用最普遍的保護(hù)基。其缺點(diǎn)在于：脫除Boc時(shí)需采用三氟乙酸(TFA)，在合成過程中，不可避免的需要反復(fù)用TFA脫保護(hù)基，這會(huì)導(dǎo)致肽從固定樹脂上脫落或產(chǎn)生其他側(cè)鏈副反應(yīng)，使多肽藥物收率降低甚至合成失敗。此外，由于后處理工藝復(fù)雜，也會(huì)導(dǎo)致收率降低[5]。

光控保護(hù)基是一類含有光敏發(fā)色基團(tuán)的保護(hù)基[6-7]，可在特定波長光照下脫保護(hù)，從而迅速釋放被保護(hù)化合物，具有反應(yīng)條件溫和，不使用酸堿催化等優(yōu)點(diǎn)，是生物醫(yī)藥領(lǐng)域的新熱點(diǎn)[8-9]。根據(jù)Paterno-Büchi光反應(yīng)機(jī)理設(shè)計(jì)并合成的新型光控保護(hù)基——2-重氮基-3-苯基-4H-磺酰基苯并噻喃(PPG)，已成功應(yīng)用于磷酸衍生物的保護(hù)和光控脫保護(hù)[10]。本文在此基礎(chǔ)上，將PPG應(yīng)用于氨基酸[甘氨酸(1a), L-丙氨酸(1b), L-苯丙氨酸(1c)和L-脯氨酸(1d)]的保護(hù)-光控脫保護(hù)反應(yīng)(Scheme 1)。產(chǎn)物結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR,13C NMR和HR-FAB-MS表征。研究了物料比r[n(PPG)∶n(1a)],催化劑和反應(yīng)溫度對2a收率的影響。采用熒光光譜法監(jiān)測了光控脫保護(hù)過程。

1　實(shí)驗(yàn)部分

1.1儀器與試劑

3900型紫外-可見分光光度計(jì)[石英比色皿:10 mm×10 mm×30 mm; 激發(fā)光源為紫外光(1.5 W, 365 nm)]； F-4500型熒光分光光度計(jì)；JEOL 400 MHz型核磁共振儀(CDCl3為溶劑，TMS為內(nèi)標(biāo))；Waters Acquity UPLC Class I/Xevo G2Q-Tof型液質(zhì)聯(lián)用儀；Agilent 7890A-5975C型氣質(zhì)聯(lián)用儀。

PPG按文獻(xiàn)[10]方法合成；其余所用試劑均為分析純，Alfa和Aladdin公司，其中乙酸乙酯，二氯甲烷，乙醇，氯仿使用前經(jīng)蒸餾純化。

1.2合成

(1) 保護(hù)反應(yīng)(以2a為例)

在反應(yīng)瓶中加入PPG 39 mg(0.125 mmol), 1a 18 mg(0.1 mmol)和三氯甲烷2 mL，攪拌使其溶解；于室溫反應(yīng)65 h(TLC檢測)。用二氯甲烷(3×10 mL)萃取，合并有機(jī)相，用無水MgSO4干燥，抽濾，濾液減壓蒸除溶劑，殘余物經(jīng)硅膠柱層析[洗脫劑A：V(石油醚) ∶V(乙酸乙酯)=2 ∶1]純化得黃色固體2a 37 mg。

僅改變反應(yīng)時(shí)間，用類似方法合成黃色固體2b～2d。

2a: 收率80%;1H NMRδ: 8.19(d,J=8.0 Hz, 1H), 8.10(d,J=8.0 Hz, 1H), 7.90(dd,J=8.0 Hz, 7.6 Hz, 1H), 7.78(dd,J=8.0 Hz, 7.6 Hz, 1H), 7.50～7.47(m, 3H), 7.28～7.26(m, 2H), 5.13(s, 2H), 4.98(brs, 1H), 3.95(s, 2H), 1.44(s, 9H);13C NMRδ: 178.3, 169.5, 155.6, 144.5, 144.3, 140.6, 134.8, 133.3, 130.8, 129.8, 129.0, 128.98, 128.6, 123.1, 80.1, 58.4, 42.3, 29.7, 28.3; HR-ESI-MSm/z: Calcd for C23H24NO7S{[M+H]+}458.127 3, found 458.127 9。

2b(60 h): 收率74%;1H NMRδ: 8.21(d,J=8.0 Hz, 1H), 8.10(d,J=8.0 Hz, 1H), 7.90(dd,J=8.0 Hz, 7.6 Hz, 1H), 7.80(dd,J=8.0 Hz, 7.6 Hz, 1H), 7.50～7.48(m, 3H), 7.29～7.27(m, 2H), 5.09(s, 2H), 4.65(t,J=6.7 Hz, 1H), 1.91(dq,J=14.5 Hz, 7.3 Hz, 2H), 1.38(s, 9H), 1.30(t,J=7.0 Hz, 3H);13C NMRδ: 178.7, 154.8, 154.5, 146.7, 143.5, 141.7, 134.6, 134.0, 132.1, 129.8, 129.5, 129.2, 128.8, 128.5, 123.7, 79.8, 62.3, 58.7, 28.7, 20.1, 16.5; HR-FAB-MSm/z: Calcd for C25H27NO7SNa{[M+Na]+}508.140 6, found 508.140 3。

2c(70 h): 收率85%;1H NMRδ： 8.18(d,J=8.0 Hz, 1H), 8.08(d,J=8.0 Hz, 1H), 7.87(dd,J=8.0 Hz, 7.5 Hz, 1H), 7.76(dd,J=7.0 Hz, 8.0 Hz, 1H), 7.46～7.45(m, 3H), 7.35～7.15(m, 5H), 5.03(s, 2H), 4.56～4.53(m, 1H), 3.18～2.8 (m, 2H), 1.39(s, 6H), 1.26(s, 3H);13C NMRδ: 178.6, 176.0, 155.3, 147.7, 142.7, 140.0, 135.8, 134.7, 133.4, 130.6, 129.6, 129.4, 129.3, 129.1, 129.0, 128.6, 128.4, 127.1, 123.1, 80.3, 58.1, 54.2, 37.7, 28.2; HR-FAB-MSm/z: Calcd for C30H29NO7SNa{[M+Na]+}570.156 2, found 570.155 9。

2d(60 h): 收率78%;1H NMRδ： 8.20(d,J=7.5 Hz, 1H), 8.10(d,J=7.5 Hz, 1H), 7.89(dd,J=8.0 Hz, 7.5 Hz, 1H), 7.79(dd,J=8.0 Hz, 7.5 Hz, 1H), 7.48～7.47(m, 3H), 7.37～7.36(m, 2H), 5.02(s, 2H), 4.35～4.23(m, 1H), 3.45(t,J=49.0 Hz, 2H), 2.29～1.95(m, 2H), 1.95～1.89(m, 2H), 1.48～1.42(m, 9H);13C NMRδ: 178.6, 174.7, 156.5, 147.8, 142.7, 134.0, 134.6, 133.4, 130.6, 129.6, 129.4, 129.1, 129.0, 128.4, 123.0, 81.4, 59.1, 56.9, 47.0, 30.8, 28.3, 24.3; HR-FAB-MSm/z: Calcd for C26H27NO7SNa{[M+Na]+}520.140 6, found 520.140 5。

(2) 光控脫保護(hù)反應(yīng)[10](以1a為例)

在比色皿中加入2a 45 mg(0.1 mol)和三氯甲烷3 mL，光照反應(yīng)15 min(TLC監(jiān)測)。用二氯甲烷(3×10 mL)萃取，合并有機(jī)相，用無水MgSO4干燥，減壓蒸除溶劑，剩余物經(jīng)硅膠柱層析(洗脫劑:A)純化得被保護(hù)氨基酸甘氨酸1a 17 mg(收率98%)和2-亞甲基-苯并呋喃并[4,3-b]磺?；讲⑧玎?7 mg。

用類似方法制得1b～1d，收率分別為96%, 99%和95%。

2　結(jié)果與討論

2.1保護(hù)反應(yīng)條件優(yōu)化

以1a的保護(hù)反應(yīng)為例，考察了r[n(PPG)∶n(1a)]，催化劑和反應(yīng)溫度對2a收率的影響，結(jié)果見表1。

表1　1a的保護(hù)反應(yīng)條件優(yōu)化*

*1a 0.1 mmol,其余反應(yīng)條件同1.2(2)。

[10]方法，收率80%(No.1)。在溫和的反應(yīng)條件下,適當(dāng)延長反應(yīng)時(shí)間(No.3～No.5)，收率較高(75%～81%)。其中，不加10%鹽酸，于室溫反應(yīng)65 h，收率80%(No.4)。

綜上所述，保護(hù)反應(yīng)的最佳反應(yīng)條件為：1a 0.1 mmol,r=1.25,于室溫反應(yīng)65 h， 2a收率80%。

2.2光控脫保護(hù)反應(yīng)

以2a光控脫保護(hù)反應(yīng)為例，采用FL監(jiān)測了反應(yīng)進(jìn)程，結(jié)果見圖1。由圖1可見，隨著光控脫保護(hù)反應(yīng)的進(jìn)行，被保護(hù)化合物逐漸釋放，光敏結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變成強(qiáng)熒光的四環(huán)化合物。熒光強(qiáng)度在15 min后趨于穩(wěn)定，說明光控脫保護(hù)反應(yīng)在15 min內(nèi)完成。

Time/min

Figure 1 FL curve of photodeprotecting reaction of 2a

3 結(jié)論

將新型光控保護(hù)基——2-重氮基-3-苯基-4H-磺?；讲⑧玎珣?yīng)用于氨基酸(甘氨酸,L-丙氨酸,L-苯丙氨酸和L-脯氨酸)的保護(hù)-光控脫保護(hù)反應(yīng)，效果較好。光控脫保護(hù)反應(yīng)可用FL監(jiān)測。本研究對光控保護(hù)基在多肽藥物合成中的應(yīng)用有一定借鑒價(jià)值。

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Application of A Novel Photolabile Protecting Group [2-(Diazomethyl)-3-phenyl-4H-thiochromen-4-one 1,1-dioxide] In Protection-photodeprotection of Amino Acids

HONG Li-hong,CHENG Yan-li,DU Xu-ze,ZHANG You-lai*

(College of Chemistry and Chemical Engineering, Tianjin University of Technology, Tianjin 300384, China)

A novel photolabile protecting group, 2-(diazomethyl)-3-phenyl-4H-thiochromen-4-one 1,1-dioxide(PPG), was applied to the protection and photodeprotection of amino acids, including glycine(1a), L-alanine(1b), L-phenylalanine(1c) and L-proline(1d). The structures were characterized by1H NMR,13C NMR and HR-FAB-MS. Effect of mole ratio{r[n(PPG)∶n(1a)]}, catalyst and reaction temperature on yield of 2a were investigated. The results indicated that yield of 2a was 80% under the optimum conditions[1a 0.1 mmol,r=1.25, reaction at rt for 65 h]. The photodeprotection, which was detected by FL, completed in less than 15 min.

thiochromoneS,S-dioxide; photolabile protecting group; amino acid; photo-reaction; application

2016-05-16

國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(21303120)； 天津市自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(13JCYBJC42100)； 天津市“131”創(chuàng)新型人才培養(yǎng)工程第三層次； 天津市高等學(xué)校大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目(201410060024)

洪麗虹(1993-)，女，漢族，浙江寧波人，學(xué)士，主要從事藥物化學(xué)和光化學(xué)的研究。 E-mail: 810160732@qq.com

通信聯(lián)系人： 張有來，博士研究生，講師， E-mail: youlaimail@163.com

O621.3; O626.3

A

10.15952/j.cnki.cjsc.1005-1511.2016.08.16127