一种可见光催化含色氨酸多肽选择性烃基化的方法

本发明涉及一种利用可见光催化含色氨酸多肽选择性官能化的方法，具体地涉及一种利用可见光催化含色氨酸多肽选择性烃基化的方法。

背景技术：

1、自1922年胰岛素问世以来，人们发现了多肽在医药市场的巨大潜力，越来越多的药学家致力于多肽类药物的研发。目前在全球范围内上市的多肽药物已超过80个，超过150个多肽药物正处于临床研发阶段，另有400-600个多肽药物正在进行临床前研究。近60年来，fda批准的多肽药物正逐年增加，平均增长率为7.7％；2019年，全球多肽药物销售额超过500亿美元。此外，多肽在生物医用材料、生物催化、生物探针等都发挥着重要的作用。

2、近年来，多肽的各种选择性修饰方法蓬勃发展，这极大拓展了多肽候选药物的结构数据库，更有利于快速筛选出多肽候选药物。目前，对多肽进行选择性修饰的方法主要有可见光催化、金属催化、酶催化、多组分反应(multicomponent coupling reactions，mcrs)以及电催化等。其中，可见光催化因为条件温和、生物相容性好、选择性高、操作简单等优势引起了科学家们的广泛关注。在20种天然氨基酸中，除了丙氨酸、缬氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、精氨酸这5种氨基酸外，其余氨基酸均可利用可见光催化的手段进行选择性修饰，并且成功运用至蛋白质和细胞层面，这充分展示出了可见光催化修饰多肽具有良好的生物相容性。此外，可见光催化选择性修饰多肽方法学还可用于细胞标记、蛋白质组学分析、多肽药物筛选等等。

3、在20种天然氨基酸中，色氨酸因自然丰度最低(≈1.3％)和化学性质活泼(侧链为吲哚环，电子云密度高，还原性强)，而成为多肽选择性修饰中的一个热点残基。目前，已被报道的利用可见光催化选择性修饰色氨酸的研究工作主要集中在苄位、吲哚环的c2位和nh位。例如，在2017年，buevich等人使用ir[df(cf3)ppy]2(dtbbpy)+pf6成功实现了色氨酸吲哚环c2位的选择性烃基化。2021年，davis课题组使用ru(bpy3)2+作为光催化剂，抗坏血酸作为还原剂，实现了色氨酸c2位选择性二氟甲基化；同年，ackermann课题组和studer课题组分别利用光催化的手段实现了色氨酸吲哚环c2位和nh位的烃基化。

技术实现思路

1、本发明基于以上认识，利用一n-苯基甘氨酸及其衍生物在光催化条件下脱羧，形成不稳定的缺电子的一亚胺中间体接着在一可见光照射下，所述亚胺中间体被一色氨酸吲哚环的nh位亲和性进攻，形成一含色氨酸烃基化的产物。

2、因此，本发明的主要目的在于提供一种利用可见光催化含色氨酸多肽选择性烃基化的方法，所述方法包括以下步骤：在氩气保护条件下，于一可见光照射下，于室温将一含色氨酸肽及一n-苯基甘氨酸或其衍生物加入一有机溶剂进行反应，产生一反应液，并从所述反应液纯化得到一选择性烃基化的含色氨酸肽。

3、在本发明的一实施例中，所述含色氨酸肽如式1所示：

4、

5、所述n-苯基甘氨酸或其衍生物如式2所示：

6、

7、所述选择性烃基化的含色氨酸肽如式3所示：

8、

9、其中，r为氢、氯、溴、碘、甲基、或甲氧基中的任意一者。

10、在本发明的一实施例中，所述氩气保护下于可见光照射下室温反应的时间为48至96小時。

11、在本发明的一实施例中，所述可见光为蓝光。

12、在本发明的一实施例中，所述有机溶剂為甲苯。

13、在本发明的一实施例中，所述含色氨酸肽及所述n-苯基甘氨酸或其衍生物的比例为1:2。

14、在本发明的一实施例中，在将所述含色氨酸肽及所述n-苯基甘氨酸或其衍生物加入所述有机溶剂的步骤中进一步包括：将过氧化叔丁醇以及9-均三甲苯基-10-甲基吖啶高氯酸盐(acr+-mes-cio4-)加入所述有机溶剂。

15、在本发明的一实施例中，所述方法包括提供一容器，乘载所述含色氨酸肽、所述n-苯基甘氨酸或其衍生物及所述有机溶剂，其中所述容器为可见光可穿透的。

16、在本发明的一实施例中，所述纯化步骤进一步包括：所述反应液经过滤并减压旋蒸后得一粗产物，最后利用柱层析分离纯化得到所述选择性烃基化的含色氨酸肽。

17、在本发明的一实施例中，所述方法中不包括添加任何金属光催化剂。

18、在本发明的一实施例中，所述方法进一步包括：

19、通过将一氨基酸甲酯与一n-保护氨基酸进行缩合反应而得到一n-保护肽甲酯；

20、對所述n-保护肽甲酯進行水解反應，而獲得一双肽；以及

21、重复所述缩合反应和水解反应，而获得所述含色氨酸肽。

22、在本发明的一实施例中，所述方法进一步包括：

23、将一苯胺或其衍生物与一溴乙酸乙酯进行反应，并纯化后得到一n-苯基甘氨酸乙酯或其衍生物；以及

24、将所述n-苯基甘氨酸乙酯或其衍生物的一溶液中加入氢氧化钠，进行加热，并调整ph值，获得所述n-苯基甘氨酸或其衍生物的沉淀。

25、与现有技术相比较，本发明的含色氨酸多肽选择性官能化的方法烃基化反应产率较高、无需金属光催化剂、操作简单，是一种高效且经济的方法。本发明提供的方法有望用来构建新型环肽、构建新型肽-药物偶联物、扩增非天然氨基酸种类，为肽类药物的开发提供新的途径。

技术特征：

1.一种可见光催化含色氨酸多肽选择性烃基化的方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述氩气保护下于可见光照射下室温反应的时间为48至96小時。

4.如权利要求4所述的方法，其特征在于：所述可见光为蓝光。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述有机溶剂為甲苯。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述含色氨酸肽及所述n-苯基甘氨酸或其衍生物的比例为1:2。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于：在将所述含色氨酸肽及所述n-苯基甘氨酸或其衍生物加入所述有机溶剂的步骤中进一步包括：将过氧化叔丁醇以及acr+-mes-cio4-加入所述有机溶剂。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述方法包括提供一容器，乘载所述含色氨酸肽、所述n-苯基甘氨酸或其衍生物及所述有机溶剂，其中所述容器为可见光可穿透的。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述纯化步骤进一步包括：所述反应液经过滤并减压旋蒸后得一粗产物，最后利用柱层析分离纯化得到所述选择性烃基化的含色氨酸肽。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述方法中不包括添加任何金属光催化剂。

11.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述方法进一步包括：

12.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述方法进一步包括：

技术总结
本发明公开一种可见光催化含色氨酸多肽选择性烃基化的方法，所述方法包括以下步骤：在氩气保护条件下，于一可见光照射下，于室温将一含色氨酸肽及一N‑苯基甘氨酸或其衍生物加入一有机溶剂进行反应，产生一反应液，并从所述反应液纯化得到一选择性烃基化的含色氨酸肽。

技术研发人员：胡宏岗,高飞,尹建辉,黄文静,何世鹏,从薇
受保护的技术使用者：上海大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13