一种芳基硼酸酯修饰的氨基酸衍生物及其制备方法与应用与流程

本发明属于生物材料领域，特别涉及一种芳基硼酸酯修饰的氨基酸衍生物及其制备方法与应用。

背景技术：

氨基酸是一类具有氨基和羧基的有机物，是生物体内构成蛋白质分子的基本单位，与生物的生命活动密切相关，因此氨基酸及其缩合构成的生物活性多肽和蛋白质在医疗领域有着重要的应用价值。

近年来，氨基酸类聚合物，包括聚氨基酸、假性氨基酸及氨基酸-非氨基酸共聚物由于具有良好的生物相容性和可降解性，以及可调控的物理、化学和生物学性能等，在基因/药物载体系统及组织工程与人工器官等生物医用领域的应用受到广泛关注。

利用氨基酸及其衍生物感受外界刺激而产生某些物理或化学性质显著变化响应的性质，可将其作为敏感单元引入高分子构建刺激响应性功能高分子材料，如可用组氨酸构建酸碱度敏感性聚合物胶束，实现药物和基因的内涵体逃逸。

芳基硼酸酯是一种重要的有机合成中间体及医药、农药、化工中间体，由于其具有低毒性和最终降解成为对环境友好的硼酸，近年来在制备生物活性试剂或生物医用材料中发挥重要作用，如芳基硼酸酯的h2o2氧化降解性用于构建氧化应激响应性释放系统。

但现有芳基硼酸酯氧化响应体系的制备及综合性能还有待优化提升，尚不能满足实际的应用需要。

技术实现要素：

本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种芳基硼酸酯修饰的氨基酸衍生物，在羟基氨基酸及其衍生物的羟基上引入苯硼酸频哪醇酯，在保留氨基酸及其衍生物氨基和/或羧基的反应性的基础上，引入氧化响应性，拓展其功能。

本发明的另一目的在于提供所述芳基硼酸酯修饰氨基酸衍生物的制备方法，获得一种具有氧化敏感性的生物活性试剂及生物材料的构建基元。

本发明的再一目的在于提供所述芳基硼酸酯修饰氨基酸衍生物的应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种芳基硼酸酯修饰的氨基酸衍生物,具有如式i所示的结构：

其中：r为亚甲基、亚乙基或亚苯基；

r1为h、甲酰基、乙酰基、邻苯二甲酰基、叔丁基氧羰基(boc)、笏甲氧羰基(fmoc)或苄基；

r2为h、甲酯或乙酯。

上述芳基硼酸酯修饰的氨基酸衍生物的制备方法，包括以下步骤：

将羟基氨基酸衍生物溶于无水反应介质得到溶液a；依次在溶液a中加入碱、苯硼酸频哪醇酯，无水条件下反应6～24h，薄层色谱(tlc)检测其反应完全；将得到的芳基硼酸酯修饰氨基酸衍生物粗品经分离纯化，得到芳基硼酸酯修饰氨基酸纯品；

所述的羟基氨基酸衍生物、苯硼酸频哪醇酯与碱的摩尔比优选1.1:1.0:3.0。

所述的羟基氨基酸衍生物具有如式ii所示的结构：

所述的反应介质优选二甲基亚砜、n,n-二甲基甲酰胺或二氯化碳。

所述的碱是有机碱或无机碱；

所述的有机碱优选n,n-二异丙基乙胺或三乙胺。

所述的无机碱优选k2co3、na2co3、naoh、koh、nah或kh。

所述的苯硼酸频哪醇酯优选4-溴甲基苯硼酸频哪醇酯。

所述的反应时间优选12～24h。

所述的分离纯化优选分散、萃取、旋干和层析。

以乙酰丝氨酸为例，采用本发明方法制备芳基硼酸酯修饰氨基酸衍生物的反应式及氧化响应性原理如下所示：

制备芳基硼酸酯修饰乙酰丝氨酸的反应式

芳基硼酸酯修饰乙酰丝氨酸的氧化响应性原理

上述芳基硼酸酯修饰的氨基酸衍生物可以应用在智能响应性生物医用材料领域，特别适合于制备智能响应型植入物、药物/基因载体及生物检测材料或器械等。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

本发明氨基酸衍生物的制备方法简单，得到的芳基硼酸酯修饰氨基酸衍生物在保留其氨基和/或羧基的反应性的基础上，引入氧化响应性，提供了一种新的氧化响应性材料的构建单元，可利用成熟的氨基酸修饰及缩合技术，方便地实现氧化响应性活性试剂和材料的结构和性能调控，在智能响应型生物医用材料领域应用广泛。

附图说明

图1是芳基硼酸酯修饰boc丝氨酸的¹hnmr谱图。

图2是芳基硼酸酯修饰boc丝氨酸的质谱图。

图3是芳基硼酸酯修饰乙酰丝氨酸的¹hnmr谱图。

图4是芳基硼酸酯修饰乙酰丝氨酸的质谱图。

图5是h2o2处理芳基硼酸酯修饰boc丝氨酸之后的¹hnmr谱图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

芳基硼酸酯修饰叔丁氧羰基丝氨酸的制备，包括以下步骤：

677mg(3.3mmol)的叔丁氧羰基(boc)丝氨酸(c8h15no5)溶于20ml的无水dmf，加入216mg(9mmol)的nah，搅拌30min，再加入含890mg(3mmol)4-溴甲基苯硼酸频哪醇酯的20ml无水dmf，室温反应12h。反应完毕用水分散，三氯甲烷、乙酸乙酯萃取体系各三次，收集有机相，旋干，柱层析得到芳基硼酸酯修饰叔丁氧羰基丝氨酸700mg，其¹hnmr谱图及分子式如图1所示，质谱图见图2。

实施例2

芳基硼酸酯修饰叔丁氧羰基丝氨酸甲酯的制备，包括以下步骤：

756mg(3.3mmol)的叔丁氧羰基(boc)丝氨酸甲酯(c9h17no5)用20ml的无水乙腈溶解，加入486mg(9mmol)的氢氧化钾，搅拌30min，加入890mg(3mmol)的4-溴甲基苯硼酸频哪醇酯，65℃反应2h，抽滤，滤液旋干，柱层析纯化得到芳基硼酸酯修饰叔丁氧羰基丝氨酸甲酯。

实施例3

芳基硼酸酯修饰乙酰丝氨酸的制备，包括以下步骤：

485mg(3.3mmol)的乙酰丝氨酸用8ml的无水dmf溶解，加216mg(9mmol)的nah，冰浴条件下搅拌30min，取890mg(3mmol)4-溴甲基苯硼酸酯应完毕后，水分散，用乙酸乙酯萃取三次，收集有机相，无水na2so4干燥过夜，旋干，柱层析纯化得到芳基硼酸酯修饰乙酰丝氨酸，其¹hnmr谱图如图3所示，质谱图见图4。

实施例4

芳基硼酸酯修饰笏甲氧羰基酪氨酸的制备，包括以下步骤：

1.33g(3.3mmol)的笏甲氧羰基(fmoc)酪氨酸(c24h21no5)用8ml的ch2cl2溶解，加1.44ml(9mmol)的n,n-二异丙基乙胺，搅拌30min，再加入2ml含890mg(3mmol)4-溴甲基苯硼酸频哪醇酯的ch2cl2溶液，室温反应24h。旋干，柱层析纯化得到芳基硼酸酯修饰fmoc酪氨酸。

实施例5

芳基硼酸酯修饰笏甲氧羰基苏氨酸的制备，包括以下步骤：

1.13g(3.3mmol)的笏甲氧羰基(fmoc)苏氨酸(c19h19no5)用8ml的ch2cl2溶解，加入1.25ml(9mmol)三乙胺，搅拌30min，再加入2ml含890mg(3mmol)4-溴甲基苯硼酸频哪醇酯的ch2cl2，室温反应16h。旋干，柱层析纯化得到芳基硼酸酯修饰fmoc苏氨酸。

实施例6

芳基硼酸酯修饰叔丁氧羰基丝氨酸的氧化响应性

将实施例1制备的芳基硼酸酯修饰叔丁氧羰基丝氨酸溶于含50mmh2o2的d2o2/dmso-d6溶液中，37℃下保温3天，测试其¹hnmr谱图如图5所示，芳基硼酸酯修饰叔丁氧羰基丝氨酸发生氧化分解，证明其具有氧化响应性。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。