专利名称：(4s)－1－叔丁氧羰基－4－氨基－l－脯氨酸乙酯及其合成工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及氨基酸领域，尤其涉及一种保护的氨基酸衍生物——(4S)-1-叔丁氧羰基-4-氨基-L-脯氨酸乙酯及其合成工艺。
背景技术：
氨基酸按其存在方式可分为天然氨基酸和非天然氨基酸两大类。自然界中存在的氨基酸都属于天然氨基酸，他们种类繁多，应用广泛。非天然氨基酸是人工合成的氨基酸，其结构与天然氨基酸不同，有的是在天然氨基酸中引入一些基团以改进其性能，有的则与天然氨基酸完全不同，是分子设计的结果。近年来由于对氨基酸、多肽、蛋白质在生命活动中的作用研究日趋深入，以及越来越多具有生物功能活性多肽的发现，对于特殊结构氨基酸的需求越来越大，现有的氨基酸品种已经远远不能满足要求，非天然氨基酸的合成可以缓解这一矛盾，所以非天然氨基酸的合成研究已成为一个非常活跃的研究领域。
发明内容
为了寻找新的非天然氨基酸及其合成工艺，本发明的目的是提供一种通过新的途径合成一种新的化合物——(4S)-1-叔丁氧羰基-4-氨基-L-脯氨酸乙酯；本发明的另一个目的是提供一种新的(4S)-1-叔丁氧羰基-4-氨基-L-脯氨酸乙酯的合成工艺。
本发明的技术方案是以下述方式实现的一种(4S)-1-叔丁氧羰基-4-氨基-L-脯氨酸乙酯，其结构式为 上述化合物的表征MS281(M+Na)。元素分析实测值(计算值)/％C56.06(55.80)；H8.71(8.58)；N10.63(10.84)比旋光度[α]20589＝-31.01H-NMR(CDCl3)δ4.85(m，1H，2-HA)，4.19(q，j＝6.6，2H，OCH2CH3)，3.68(m，2H，4-HAand 5-HB)，3.32(m，1H，5-HA)，2.46(m，1H，3-HB)，1.85(m，1H，3HA)，1.47、1.42(2S，9-H，t-OBu)，1.29(t，J＝7.1HZ，3H，OCH2CH3)。
(4S)-1-叔丁氧羰基-4-氨基-L-脯氨酸乙酯合成工艺为由反式-4-L-羟基脯氨酸为原料经酯化、氨基保护、羟基活化后叠氮基取代、然后叠氮基还原生成非天然氨基酸衍生物-(4S)-1-叔丁氧羰基-4-氨基-L-脯氨酸乙酯；温度为常温，无水氯化氢作为催化剂；叠氮基取代反应中，用N，N-二甲基甲酰胺作溶剂，反应温度为50-60℃、叠氮基还原反应中，用惰性气体保护，回流；反应式如下 (Boc)2O二碳酸二叔丁酯，MsCl甲烷磺酰氯。
所述的(4S)-1-叔丁氧羰基-4-氨基-L-脯氨酸乙酯合成工艺步骤为第一步、(4R)-4-羟基-L-脯氨酸乙酯盐酸盐的合成将反式-L-羟基脯氨酸和无水乙醇，通入干燥氯化氢，常温下反应至溶液澄清，析出得白色针状晶体；第二步、(4R)-1-叔丁氧羰基-4-羟基-L-脯氨酸乙酯的合成将白色针状晶体分批加入到稀氢氧化钠水溶液中，将二碳酸二叔丁酯分批加入反应体系中，常温下搅拌反应；加入乙酸乙酯，用硫酸氢钠稀溶液中和至pH为2-3，洗涤，干燥、过滤，旋蒸，得无色油状化合物；第三步、(4R)-1-叔丁氧羰基-4-MsO-L-脯氨酸乙酯的合成将第二步中的无色油状化合物加入干燥吡啶，加入甲烷磺酰氯，常温下继续反应10-30小时，冷却，蒸馏水洗涤，干燥，得淡黄色固体；第四步、(4S)-1-叔丁氧羰基-4-叠氮基-L-脯氨酸乙酯的合成将第三步中的淡黄色固体化合物加入到N，N-二甲基甲酰胺中，搅拌下加入叠氮化钠，温度维持40-60℃、时间为30-40小时；冷却，用乙酸乙酯萃取，萃取液用水洗至中性，再依次用盐酸和水洗涤；干燥，过滤，旋蒸得淡黄色油状物；第五步、(4S)-1-叔丁氧羰基-4-氨基-L-脯氨酸乙酯的合成将淡黄色油状物加入到四氢呋喃中，再依次加入三苯磷和水；惰性气体保护，回流5-10小时；加入乙醚和盐酸，分液，水层用乙醚萃取和碳酸钠中和后用二氯甲烷萃取；旋蒸，得无色液体化合物。
所述第一步骤中制得的(4R)-4-羟基-L-脯氨酸乙酯盐酸盐熔点142-145℃、比旋光度[α]20589＝-43.9、溶剂为H2O。
所述第二步骤中制得的(4R)-1-叔丁氧羰基-4-羟基-L-脯氨酸乙酯比旋光度[α]20589＝-31.0。
所述第三步骤中制得的(4R)-1-叔丁氧羰基-4-MsO-L-脯氨酸乙酯比旋光度[α]20589＝-48、溶剂为CH3Cl。
所述第四步骤中制得的(4S)-1-叔丁氧羰基-4-叠氮基-L-脯氨酸乙酯比旋光度[α]20589＝-31.3。
所述第五步骤中制得的(4S)-1-叔丁氧羰基-4-氨基-L-脯氨酸乙酯比旋光度[α]20589＝-31.0。
本发明的积极效果是本发明设计路线简单，操作条件温和，收率较高，(4S)-1-叔丁氧羰基-4-氨基-L-脯氨酸乙酯是一种保护的氨基酸衍生物，它可以水解得到一种非天然氨基酸，也可以直接作为药物中间体使用。
具体实施例方式实施例1、(4R)-4-羟基-L-脯氨酸乙酯盐酸盐的合成在250mL三角烧瓶中加入13.1g(100mmol)反式-L-羟基脯氨酸和120mL无水乙醇，通入干燥氯化氢，磁力搅拌，常温下反应至溶液澄清。无水硫酸钠干燥，过滤，滤液密封放置冰箱过夜，析出大量白色针状晶体。过滤，滤液旋蒸约剩50mL，再次置于冰箱2小时，又析出白色晶体。过滤，滤液旋蒸约剩10mL，冰箱放置析出晶体，过滤，合并白色晶体，真空干燥器中五氧化二磷干燥。称重得化合物(3)17.9g。收率91.5％。熔点142-145℃比旋光度[α]20589＝-43.9(H2O c＝0.4124)。
2、(4R)-1-叔丁氧羰基-4-羟基-L-脯氨酸乙酯的合成称取13.7g(70mmol)化合物(3)分批(4.0g，4.7g，5.0g)加入到冰水冷却的含2.8g氢氧化钠100mL水溶液中，再加入120mL四氢呋喃。然后称取15.7g(72mmol)二碳酸二叔丁酯，分批(5.0g，5.0g，5.7g)加入反应体系中。撤去冰浴，常温下，磁力搅拌2小时。旋蒸除去四氢呋喃，加入150mL乙酸乙酯，冰浴下用10％的硫酸氢钠中和至pH为2-3，分去有机层，水层用3×60mL乙酸乙酯萃取。合并有机层，用3×40mL蒸馏水洗涤，无水硫酸钠干燥。过滤，旋蒸，得无色油状化合物(4)，约15.5g。收率85.4％。[α]20589＝-60(CHCl3c＝0.2462)。
3、(4R)-1-叔丁氧羰基-4-MsO-L-脯氨酸乙酯的合成称取13.0g(50mmol)化合物(4)加入干燥吡啶80mL，冰浴，加入8.4mL(110mmol)甲烷磺酰氯，磁力搅拌4小时，撤去冰浴，常温下继续反应20小时。将反应液倒入400g碎冰中，并不断搅拌。待冰完全融化后烧杯中有大量不溶于水的油状物，分液，油状物用3×60mL蒸馏水洗涤，在真空干燥器中用五氧化二磷干燥，得淡黄色固体。再用甲醇/石油醚重结晶。过滤，真空干燥得固体化合物(5)15.8g。收率88.0％。比旋光度[α]20589＝-48(CH3Clc＝0.4540)。
4、(4S)-1-叔丁氧羰基-4-叠氮基-L-脯氨酸乙酯的合成将8.5g(25.2mmol)化合物(5)加入到35mL N，N-二甲基甲酰胺中，磁力搅拌下加入8.2g(126.2mmol)叠氮化钠。50℃磁力搅拌36小时。冷却后加入70mL水稀释，用100mL乙酸乙酯萃取，萃取液用水洗至中性，再依次用3×60mL 0.1mol/L的盐酸和3×60mL水洗涤。无水硫酸钠干燥，过滤，旋蒸得淡黄色油状物(6)6.4g。收率90％。比旋光度[α]20589＝-31.3。
5、(4S)-1-叔丁氧羰基-4-氨基-L-脯氨酸乙酯的合成将淡黄色油状物2.3g(8mmol)加入到40mL四氢呋喃中，再依次加入4.18g(16mmol)三苯瞵和0.29g(16mmol)水。惰性气体保护，磁力搅拌，回流6小时。加入100mL乙醚和0.1mol/L盐酸80mL，分液，水层用3×60mL乙醚萃取和50mL质量分数为10％的碳酸钠中和后用3×50mL二氯甲烷萃取。合并二氯甲烷，旋蒸，得物色液体化合物。硅胶柱快速分离(乙酸乙酯∶丙酮＝1∶1洗脱)，无水硫酸镁干燥24小时，过滤后旋蒸得无色液体化合物(1)1.8g。收率89％。比旋光度[α]20589＝-31.0。
上述化合物的表征MS281(M+Na)。元素分析实测值(计算值)/％C56.06(55.80)；H8.71(8.58)；N10.63(10.84)比旋光度[α]20589＝-31.01H-NMR(CDCl3)δ4.85(m，1H，2-HA)，4.19(q，j＝6.6，2H，OCH2CH3)，3.68(m，2H，4-HAand 5-HB)，3.32(m，1H，5-HA)，2.46(m，1H，3-HB)，1.85(m，1H，3HA)，1.47、1.42(2S，9-H，t-OBu)，1.29(t，J＝7.1HZ，3H，OCH2CH3)。
权利要求
1.一种(4S)-1-叔丁氧羰基-4-氨基-L-脯氨酸乙酯，其结构式为
2.根据权利要求1所述的(4S)-1-叔丁氧羰基-4-氨基-L-脯氨酸乙酯，其特征在于其表征MS281(M+Na)；元素分析实测值(计算值)/％C56.06(55.80)。
3.根据权利要求1所述的(4S)-1-叔丁氧羰基-4-氨基-L-脯氨酸乙酯，其特征在于其表征H8.71(8.58)；N10.63(10.84)比旋光度[α]20589＝-31.0。
4.根据权利要求3所述的(4S)-1-叔丁氧羰基-4-氨基-L-脯氨酸乙酯，其特征在于其表征1H-NMR(CDCl3)δ4.85(m，1H，2-HA)，4.19(q，j＝6.6，2H，OCH2CH3)。
5.根据权利要求4所述的(4S)-1-叔丁氧羰基-4-氨基-L-脯氨酸乙酯，其特征在于其表征3.68(m，2H，4-HAand5-HB)，3.32(m，1H，5-HA)，2.46(m，1H，3-HB)，1.85(m，1H，3HA)，1.4、1.42(2S，9-H，t-OBu)，1.29(t，J＝7.1Hz，3H，OCH2CH3)。
6.一种根据权利要求1-5所述的任一(4S)-1-叔丁氧羰基-4-氨基-L-脯氨酸乙酯合成工艺为由反式-4-L-羟基脯氨酸为原料经常温酯化、氨基保护、羟基活化后叠氮基取代、然后叠氮基还原生成非天然氨基酸衍生物-(4S)-1-叔丁氧羰基-4-氨基-L-脯氨酸乙酯；无水氯化氢作为催化剂；叠氮基取代反应中，用N，N-二甲基甲酰胺作溶剂，反应温度为50-60℃、叠氮基还原反应中，用惰性气体保护，回流。
7.根据权利要求6所述的(4S)-1-叔丁氧羰基-4-氨基-L-脯氨酸乙酯合成工艺步骤为第一步、(4R)-4-羟基-L-脯氨酸乙酯盐酸盐的合成将反式-L-羟基脯氨酸和无水乙醇，通入干燥氯化氢，常温下反应至溶液澄清，析出得白色针状晶体；第二步、(4R)-1-叔丁氧羰基4-羟基-L-脯氨酸乙酯的合成将白色针状晶体分批加入到稀氢氧化钠水溶液中，将二碳酸二叔丁酯分批加入反应体系中，常温下搅拌2-4小时，加入乙酸乙酯，用硫酸氢钠稀溶液中和至pH为2-3，洗涤，干燥、过滤，旋蒸，得无色油状化合物；第三步、(4R)-1-叔丁氧羰基-4-MsO-L-脯氨酸乙酯的合成将第二步中的无色油状化合物加入干燥吡啶，加入甲烷磺酰氯，常温下继续反应10-30小时，冷却，洗涤，干燥，得淡黄色固体；第四步、(4S)-1-叔丁氧羰基-4-叠氮基-L-脯氨酸乙酯的合成将第三步中的淡黄色固体化合物加入到N，N-二甲基甲酰胺中，搅拌下加入叠氮化钠，温度维持40-60℃、时间为30-40小时；冷却，用乙酸乙酯萃取，萃取液用水洗至中性，过滤，旋蒸得淡黄色油状物；第五步、(4S)-1-叔丁氧羰基-4-氨基-L-脯氨酸乙酯的合成将淡黄色油状物加入到四氢呋喃中，再依次加入三苯磷和水；惰性气体保护，回流5-10小时；加入乙醚和盐酸，分液，水层用乙醚萃取和碳酸钠中和后用二氯甲烷萃取；旋蒸，得无色液体化合物。
8.根据权利要求7所述的(4S)-1-叔丁氧羰基-4-氨基-L-脯氨酸乙酯合成工艺，其特征在于所述第一步骤中制得的(4R)-4-羟基-L-脯氨酸乙酯盐酸盐熔点142-145℃、比旋光度[α]20589＝-43.9、溶剂为H2O。
9.根据权利要求8所述的(4S)-1-叔丁氧羰基-4-氨基-L-脯氨酸乙酯合成工艺，其特征在于所述第二步骤中制得的(4R)-1-叔丁氧羰基-4-羟基-L-脯氨酸乙酯比旋光度[α]20589＝-31.0；所述第三步骤中制得的(4R)-1-叔丁氧羰基-4-MsO-L-脯氨酸乙酯比旋光度[α]20589＝-48、溶剂为CH3Cl；所述第四步骤中制得的4S)-1-叔丁氧羰基-4-叠氮基-L-脯氨酸乙酯比旋光度[α]20589＝-31.3；所述第五步骤中制得的4S)-1-叔丁氧羰基-4-氨基-L-脯氨酸乙酯比旋光度[α]20589＝-31.0。
全文摘要
本发明公开了一种(4S)－1－叔丁氧羰基－4－氨基－L－脯氨酸乙酯，其结构式如图，合成工艺为由反式－4－L－羟基脯氨酸为原料经常温酯化、氨基保护、羟基活化后叠氮基取代、然后叠氮基还原生成非天然氨基酸衍生物－(4S)－1－叔丁氧羰基－4－氨基－L－脯氨酸乙酯；无水氯化氢作为催化剂；叠氮基取代反应中，用N，N－二甲基甲酰胺作溶剂，反应温度为50－60℃、叠氮基还原反应中，用惰性气体保护，回流。本发明设计路线简单，操作条件温和，收率较高，(4S)－1－叔丁氧羰基－4－氨基－L－脯氨酸乙酯是一种保护的氨基酸衍生物，它可以水解得到一种非天然氨基酸，也可以直接作为药物中间体使用。
文档编号C07D207/16GK1785974SQ200510107269
公开日2006年6月14日 申请日期2005年12月14日 优先权日2005年12月14日
发明者胡建立, 李伟, 王泼 申请人:郑州大学