一种氨基酸基聚类肽及其制备方法与流程

文档序号:11828878阅读:398来源:国知局
一种氨基酸基聚类肽及其制备方法与流程

本发明属于高分子化学技术领域,尤其涉及一种氨基酸基聚类肽及其制备方法。



背景技术:

聚类肽包含α-聚类肽、β-聚类肽、γ-聚类肽、δ-聚类肽以及ε-聚类肽等,因其具有与多肽相似的主链结构,可能具有与多肽相似的可降解性和生物相容性。同时,聚类肽酰胺上的取代基可能使其具有更好的溶解性、可加工性和稳定性,在生物医药领域具有潜在的应用价值。所以,开发简便、高效、普适的合成方法,合成结构多样的聚类肽库,寻找具有特殊性能的聚类肽基新材料具有重要意义。

聚类肽的合成方法主要为固定相合成法和NCA开环聚合法,但都存在着一定的局限性。固定相合成法反应条件温和,基团耐受性好,且能得到分子量和分子量分布比较理想的聚合物,但整个过程繁琐,反应周期较长,人力和试剂消耗严重,成本较高。NCA开环聚合法主要应用于合成α-聚类肽和β-聚类肽,该方法在NCA制备的过程中需要用到毒性较高的光气或三光气,在聚合过程中需要较高的单体纯度以及绝对无水的聚合条件,并且单体结构局限,不能够含有氨基、羧基、羟基等活性官能团,以上因素限制了利用NCA法合成α-聚类肽和β-聚类肽的实际应用。

Ugi反应是1959年发现的以氨基化合物,羧基化合物,醛和异氰为反应物一锅四组分合成酰胺类化合物的方法。利用该反应制备单体或聚合物的方法已有报道,其合成过程条件温和,基团耐受性好,且操作过程简单高效,但以生物来源的氨基酸作为AB单体,利用Ugi反应制备聚类肽仍未见报道。



技术实现要素:

本发明的目的是为了解决现有的聚类肽的合成方法过程繁琐,反应周期较长且实际应用受限制的问题,而提供一种氨基酸基聚类肽及其制备方法。

本发明首先提供一种氨基酸基聚类肽,结构通式如式Ⅰ所示:

式Ⅰ中,10<n<50,R为氨基酸或氨基酸衍生物;

R2选自乙基、丙基、异丙基、苯基、4-甲基苯基、4-硝基苯基、4-二甲氨基苯基、4-甲氧基苯基、4-乙氧基苯基、3,5-二氯苯基、3-羟基苯基、4-烯丙氧基苯基或4-(2-(5-(二甲氨基)萘-1-砜胺乙基))苯甲酸酯基中的一种;

R3选自叔丁基、环戊基或环己基中的一种。

优选的是,所述的氨基酸或氨基酸衍生物包括α氨基酸、β氨基酸、γ氨基酸、δ氨基酸或ε氨基酸。

优选的是,所述的α氨基酸包括甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、甲硫氨酸、异亮氨酸、丝氨酸、苏氨酸、半胱氨酸、脯氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸、ε-Cbz赖氨酸、δ-Cbz鸟氨酸、精氨酸、组氨酸、L-天冬氨酸-4-甲酯或L-谷氨酸甲酯。

优选的是,所述的β氨基酸包括β丙氨酸和天冬氨酸α甲酯。

优选的是,所述的γ氨基酸包括L-谷氨酸甲酯和D-谷氨酸苄酯。

优选的是,所述的δ氨基酸为Nα-Boc鸟氨酸。

优选的是,所述的ε氨基酸包括Nα-Boc-L-赖氨酸和Nα-Boc-D-赖氨酸。

本发明还提供一种氨基酸基聚类肽的制备方法,包括:

将氨基酸或氨基酸衍生物、醛和异氰在有机溶剂中混合,得到氨基酸基聚类肽。

优选的是,所述的混合温度为20~25℃,混合时间为48~96小时。

优选的是,所述的醛为丙醛、丁醛、异丁醛、苯甲醛、4-甲基苯甲醛、4-硝基苯甲醛、4-二甲氨基苯甲醛、4-甲氧基苯甲醛、4-乙氧基苯甲醛、3,5-二氯苯甲醛、3-羟基苯甲醛、4-烯丙氧基苯甲醛或4-(2-(5-(二甲氨基)萘-1-砜胺乙基))苯甲酸酯基苯甲醛。

优选的是,所述的异氰为叔丁基异氰、环戊基异氰或环己基异氰。

优选的是,所述的氨基酸、醛和异氰的摩尔比为1:(1-2.2):(1-2.2);氨基酸衍生物、醛和异氰的摩尔比为1:(1-2.2):(1-2.2)。

优选的是,所述的氨基酸或氨基酸衍生物的浓度为0.5~1摩尔每升。

本发明的有益效果

本发明首先提供一种氨基酸基聚类肽,结构通式如式Ⅰ所示,该氨基酸基聚类肽是以氨基酸作为AB单体,利用Ugi反应制备得到的,实验结果表明:该氨基酸基聚类肽在浓度为10μg mL-1到100μg mL-1对金黄色酿脓葡萄球菌具有很好的抑制作用,优于目前商品化的ε-聚赖氨酸,具有好的应用前景。

本发明还提供一种氨基酸基聚类肽的制备方法,该方法将氨基酸或氨基酸衍生物、醛和异氰在有机溶剂中混合,得到氨基酸基聚类肽。与现有技术相对比,本发明是利用Ugi反应合成的氨基酸基聚类肽,反应条件温和且无需催化剂,制备过程简单、反应周期短,能够放大到百克级生产,从而建立了侧基功能多样化的聚类肽库,为开发新型氨基酸基聚类肽功能材料奠定基础。

附图说明

图1为本发明实施例1所制备的甘氨酸基聚类肽的核磁共振谱图(1H NMR);

图2为本发明实施例17所制备的L-谷氨酸甲酯基聚类肽的核磁共振谱图(1H NMR);

图3为本发明实施例20所制备的Nα-Boc赖氨酸基聚类肽的核磁共振谱图(1H NMR);

图4为商业购买的ε-聚赖氨酸和实施例20得到的Nα-Boc赖氨酸基聚类肽对金黄色酿脓葡萄球菌的抑制效果图。

具体实施方式

本发明首先提供一种氨基酸基聚类肽,结构通式如式Ⅰ所示:

式Ⅰ中,10<n<50,R为氨基酸;

按照本发明,所述的氨基酸优选包括α氨基酸、β氨基酸、γ氨基酸、δ氨基酸或ε氨基酸;所述的α氨基酸优选包括甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、甲硫氨酸、异亮氨酸、丝氨酸、苏氨酸、半胱氨酸、脯氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸、ε-Cbz赖氨基酸、精氨酸、组氨酸、L-天冬氨酸-4-甲酯、L-谷氨酸甲酯或δ-Cbz鸟氨酸;所述的β氨基酸优选包括β丙氨酸或天冬氨酸α甲酯;所述的γ氨基酸优选包括L-谷氨酸甲酯和D-谷氨酸苄酯;所述的δ氨基酸优选包括鸟氨酸;所述的ε氨基酸优选包括Nα-Boc-L-赖氨酸和Nα-Boc-D-赖氨酸。

按照本发明,R2选自R2选自乙基、丙基、异丙基、苯基、4-甲基苯基、4-硝基苯基、4-二甲氨基苯基、4-甲氧基苯基、4-乙氧基苯基、3,5-二氯苯基、3-羟基苯基、4-烯丙氧基苯基或4-(2-(5-(二甲氨基)萘-1-砜胺乙基))苯甲酸酯基中的一种;结构式如下:

R3选自叔丁基、环戊基或环己基中的一种,结构式如下:。

本发明还提供一种氨基酸基聚类肽的制备方法,包括:

将氨基酸、醛和异氰在有机溶剂中混合;或者将氨基酸衍生物、醛和异氰在有机溶剂中混合,得到氨基酸基聚类肽。反应过程如下:

按照本发明,将氨基酸或氨基酸衍生物、醛和异氰混合于有机溶剂中,所述的氨基酸或氨基酸衍生物浓度优选为0.5~1摩尔每升,优选在温度为20~25℃条件下聚合48~96小时,真空除去有机溶剂,残留固体溶于二氯甲烷中,于石油醚中沉降离心所得固体即为氨基酸基聚类肽。

按照本发明,所述的醛优选为所述的醛为丙醛、丁醛、异丁醛、苯甲醛、4-甲基苯甲醛、4-硝基苯甲醛、4-二甲氨基苯甲醛、4-甲氧基苯甲醛、4-乙氧基苯甲醛、3,5-二氯苯甲醛、3-羟基苯甲醛、4-烯丙氧基苯甲醛或4-(2-(5-(二甲氨基)萘-1-砜胺乙基))苯甲酸酯基苯甲醛;所述的异氰优选为叔丁基异氰、环戊基异氰或环己基异氰;所述的有机溶剂优选为四氢呋喃、氯仿、二氯甲烷、二氧六环、N,N-二甲基甲酰胺、甲醇或乙醇。

按照本发明,所述的氨基酸、醛和异氰的摩尔比优选为1:(1-2.2):(1-2.2),更优选为1:2.2:2.2;所述的氨基酸衍生物、醛和异氰的摩尔比优选为1:(1-2.2):(1-2.2),更优选为1:2.2:2.2。

为了更好的了解本发明的技术方案,下面通过具体的实施例做进一步的描述。实施例中所设计的原料:氨基酸,醛和异氰均为商品化可购买产品。

实施例1

甘氨酸基聚类肽的制备方法如下:

在50mL聚合管中加入甘氨酸(10mmol),叔丁基异氰(22mmol),甲醇20mL,苯甲醛(22mmol),在温度为20℃条件下聚合96h,真空抽去可挥发物,残留固体溶于二氯甲烷中,于石油醚中沉降离心,干燥,所得白色固体即为甘氨酸基聚类肽,数均分子量为3400道尔顿,分子量分布为1.24。

图1为本发明实施例1所制备的甘氨酸基聚类肽的核磁共振谱图(1H NMR);图1说明本发明成功制备得到的甘氨酸基聚类肽。

实施例2

丙氨酸基聚类肽的制备方法如下:

在50mL聚合管中加入丙氨酸(10mmol),叔丁基异氰(22mmol),甲醇20mL,苯甲醛(22mmol),在温度为20℃条件下聚合96h,真空抽去可挥发物,残留固体溶于二氯甲烷中,于石油醚中沉降离心,干燥,所得白色固体即为丙氨酸基聚类肽,数均分子量为3800道尔顿,分子量分布为1.30。

实施例3

缬氨酸基聚类肽的制备方法如下:

在50mL聚合管中加入缬氨酸(10mmol),叔丁基异氰(22mmol),甲醇20mL,苯甲醛(22mmol),在温度为20℃条件下聚合96h,真空抽去可挥发物,残留固体溶于二氯甲烷中,于石油醚中沉降离心,干燥,所得白色固体即为缬氨酸基聚类肽,数均分子量为4500道尔顿,分子量分布为1.31。

实施例4

亮氨酸基聚类肽的制备方法如下:

在50mL聚合管中加入亮氨酸(10mmol),叔丁基异氰(22mmol),甲醇20mL,苯甲醛(22mmol),在温度为20℃条件下聚合96h,真空抽去可挥发物,残留固体溶于二氯甲烷中,于石油醚中沉降离心,干燥,所得白色固体即为亮氨酸基聚类肽,数均分子量为4200道尔顿,分子量分布为1.32。

实施例5

甲硫氨酸基聚类肽的制备方法如下:

在50mL聚合管中加入甲硫氨酸(10mmol),叔丁基异氰(22mmol),甲醇20mL,苯甲醛(22mmol),在温度为20℃条件下聚合96h,真空抽去可挥发物,残留固体溶于二氯甲烷中,于石油醚中沉降离心,干燥,所得白色固体即为甲硫氨酸基聚类肽,数均分子量为4600道尔顿,分子量分布为1.33。

实施例6

异亮氨酸基聚类肽的制备方法如下:

在50mL聚合管中加入异亮氨酸(10mmol),叔丁基异氰(22mmol),甲醇20mL,苯甲醛(22mmol),在温度为25℃条件下聚合48h,真空抽去可挥发物,残留固体溶于二氯甲烷中,于石油醚中沉降离心,干燥,所得白色固体即为异亮氨酸基聚类肽,数均分子量为3000~12000道尔顿,分子量分布为1.1~1.9。

实施例7

丝氨酸基聚类肽的制备方法如下:

在50mL聚合管中加入丝氨酸(10mmol),叔丁基异氰(22mmol),甲醇20mL,苯甲醛(22mmol),在温度为22℃条件下聚合96h,真空抽去可挥发物,残留固体溶于二氯甲烷中,于石油醚中沉降离心,干燥,所得白色固体即为丝氨酸基聚类肽,数均分子量为3800道尔顿,分子量分布为1.42。

实施例8

苏氨酸基聚类肽的制备方法如下:

在50mL聚合管中加入苏氨酸(10mmol),叔丁基异氰(22mmol),甲醇20mL,苯甲醛(22mmol),在温度为22℃条件下聚合96h,真空抽去可挥发物,残留固体溶于二氯甲烷中,于石油醚中沉降离心,干燥,所得白色固体即为苏氨酸基聚类肽,数均分子量为3950道尔顿,分子量分布为1.50。

实施例9

半胱氨酸基聚类肽的制备方法如下:

在50mL聚合管中加入半胱氨酸(10mmol),叔丁基异氰(22mmol),甲醇20mL,苯甲醛(22mmol),在温度为22℃条件下聚合72h,真空抽去可挥发物,残留固体溶于二氯甲烷中,于石油醚中沉降离心,干燥,所得白色固体即为半胱氨酸基聚类肽,数均分子量为5120道尔顿,分子量分布为1.38。

实施例10

天冬酰胺基聚类肽的制备方法如下:

在50mL聚合管中加入天冬酰胺(10mmol),叔丁基异氰(22mmol),甲醇20mL,苯甲醛(22mmol),在温度为20℃条件下聚合96h,真空抽去可挥发物,残留固体溶于二氯甲烷中,于石油醚中沉降离心,干燥,所得白色固体即为天冬酰胺基聚类肽,数均分子量为5500道尔顿,分子量分布为1.51。

实施例11

谷氨酰胺基聚类肽的制备方法如下:

在50mL聚合管中加入谷氨酰胺(10mmol),叔丁基异氰(22mmol),甲醇20mL,苯甲醛(22mmol),在温度为25℃条件下聚合96h,真空抽去可挥发物,残留固体溶于二氯甲烷中,于石油醚中沉降离心,干燥,所得白色固体即为谷氨酰胺基聚类肽,数均分子量为4900道尔顿,分子量分布为1.36。

实施例12

苯丙氨酸基聚类肽的制备方法如下:

在50mL聚合管中加入苯丙氨酸(10mmol),叔丁基异氰(22mmol),甲醇20mL,苯甲醛(22mmol),在温度为25℃条件下聚合96h,真空抽去可挥发物,残留固体溶于二氯甲烷中,于石油醚中沉降离心,干燥,所得白色固体即为苯丙氨酸基聚类肽,数均分子量为3560道尔顿,分子量分布为1.42。

实施例13

酪氨酸基聚类肽的制备方法如下:

在50mL聚合管中加入酪氨酸(10mmol),叔丁基异氰(22mmol),甲醇20mL,苯甲醛(22mmol),在温度为25℃条件下聚合96h,真空抽去可挥发物,残留固体溶于二氯甲烷中,于石油醚中沉降离心,干燥,所得白色固体即为酪氨酸基聚类肽,数均分子量为3600道尔顿,分子量分布为1.52。

实施例14

色氨酸基聚类肽的制备方法如下:

在50mL聚合管中加入色氨酸(10mmol),叔丁基异氰(22mmol),甲醇20mL,苯甲醛(22mmol),在温度为25℃条件下聚合96h,真空抽去可挥发物,残留固体溶于二氯甲烷中,于石油醚中沉降离心,干燥,所得白色固体即为色氨酸基聚类肽,数均分子量为3980道尔顿,分子量分布为1.60。

实施例15

组氨酸基聚类肽的制备方法如下:

在50mL聚合管中加入组氨酸(10mmol),叔丁基异氰(22mmol),甲醇20mL,苯甲醛(22mmol),在温度为25℃条件下聚合96h,真空抽去可挥发物,残留固体溶于二氯甲烷中,于石油醚中沉降离心,干燥,所得白色固体即为组氨酸基聚类肽,数均分子量为4230道尔顿,分子量分布为1.38。

实施例16

天冬氨酸α甲酯基聚类肽的制备方法如下:

在50mL聚合管中加入天冬氨酸α甲酯(10mmol),叔丁基异氰(22mmol),甲醇20mL,苯甲醛(22mmol),在温度为25℃条件下聚合96h,真空抽去可挥发物,残留固体溶于二氯甲烷中,于石油醚中沉降离心,干燥,所得白色固体即为天冬氨酸α甲酯基聚类肽,数均分子量为5200道尔顿,分子量分布为1.20。

实施例17

L-谷氨酸甲酯基聚类肽的制备方法如下:

在50mL聚合管中加入L-谷氨酸甲酯(10mmol),叔丁基异(22mmol),甲醇20mL,苯甲醛(22mmol),在温度为25℃条件下聚合96h,真空抽去可挥发物,残留固体溶于二氯甲烷中,于石油醚中沉降离心,干燥,所得白色固体即为谷氨酸α甲酯基聚类肽,数均分子量为7800道尔顿,分子量分布为1.35。

图2为本发明实施例17所制备的L-谷氨酸甲酯基聚类肽的核磁共振谱图(1H NMR);图2说明本发明成功制备得到L-谷氨酸甲酯基聚类肽。

实施例18

β丙氨酸基聚类肽的制备方法如下:

在50mL聚合管中加入β丙氨酸(10mmol),叔丁基异氰(22mmol),甲醇20mL,苯甲醛(22mmol),在温度为25℃条件下聚合96h,真空抽去可挥发物,残留固体溶于二氯甲烷中,于石油醚中沉降离心,干燥,所得白色固体即为β丙氨酸基聚类肽,数均分子量为5130道尔顿,分子量分布为1.42。

实施例19

Nα-Boc鸟氨酸基聚类肽的制备方法如下:

在50mL聚合管中加入鸟氨酸(10mmol),叔丁基异氰(22mmol),甲醇20mL,苯甲醛(22mmol),在温度为25℃条件下聚合96h,真空抽去可挥发物,残留固体溶于二氯甲烷中,于石油醚中沉降离心,干燥,所得白色固体即为Nα-Boc鸟氨酸基聚类肽,数均分子量为9800道尔顿,分子量分布为1.40。

实施例20

Nα-Boc赖氨酸基聚类肽的制备方法如下:

在50mL聚合管中加入Nα-Boc赖氨酸(10mmol),叔丁基异氰(22mmol),甲醇20mL,苯甲醛(22mmol),在温度为25℃条件下聚合96h,真空抽去可挥发物,残留固体溶于二氯甲烷中,于石油醚中沉降离心,干燥,所得白色固体即为Nα-Boc赖氨酸基聚类肽,数均分子量为11900道尔顿,分子量分布为1.50。

图3为本发明实施例20所制备的Nα-Boc赖氨酸基聚类肽的核磁共振谱图(1H NMR)。图3说明本发明成功制备得到Nα-Boc赖氨酸基聚类肽。

抑菌实验应用实施例

将实施例20中所得Nα-Boc赖氨酸基聚类肽,在二氯甲烷/三氟乙酸中脱除氨基的Boc保护所得到的侧基带有氨基的ε-聚类肽,以金黄色酿脓葡萄球菌为模型,以商业购买的ε-聚赖氨酸为对照实验,于96孔板中分别在浓度为2μg mL-1,5μg mL-1,10μg mL-1,20μg mL-1,50μg mL-1和100μg mL-1,培养48小时,测试其对金黄色酿脓葡萄球菌的抑菌效果。图4为商业购买的ε-聚赖氨酸和实施例20得到的Nα-Boc赖氨酸基聚类肽对金黄色酿脓葡萄球菌的抑制效果图,从图4中结果显示,该氨基酸基聚类肽在浓度为10μg mL-1到100μg mL-1对金黄色酿脓葡萄球菌具有很好的抑制作用,优于对照的商品化ε-聚赖氨酸。

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