一种甘氨酸-1-的制作方法

一种甘氨酸
‑1‑
14
c的制备方法
技术领域
1.本发明涉及一种合成高比活度甘氨酸
‑1‑
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c的方法，尤其涉及一种直接以
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c源材料碳酸钡
‑
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c、廉价的硝基甲烷等为原料合成高比活度甘氨酸
‑1‑
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c的方法，也涉及到以
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c源材料碳酸钡
‑
13
c、廉价的硝基甲烷等为原料合成高丰度甘氨酸
‑1‑
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c的方法。


背景技术：

2.甘氨酸是组成生物蛋白质的重要氨基酸，基本上各种蛋白质、多肽等由氨基酸组成的生物物质中均含有甘氨酸；同时在同位素标记合成领域，甘氨酸也是合成许多杂环、氨基酸模块以及其他重要中间体的原料。而对于蛋白质、多肽以及其他氨基酸等这些化合物中引入
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c标记，由
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c标记甘氨酸引入则是一种非常常见且高效的手段。
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c由于其高灵敏性、易于示踪的特点，在蛋白质、多肽等的代谢研究、相关化合物的药物药理研究中具有重要的意义。
3.在甘氨酸的
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c标记化合物中，甘氨酸
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c是比较常用的一种。而对于
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c的标记化合物(尤其是基础化合物)，则主要是以碳酸钡
‑
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c(或
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co2)作为
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c源，由此可见，以碳酸钡
‑
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c(或
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co2)为源材料合成甘氨酸
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c具有重要的意义。
4.目前合成甘氨酸
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c的方法主要是先通过格氏反应以源材料碳酸钡
‑
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c(或
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co2)合成乙酸
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c，然后溴代制成溴乙酸乙酯
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c，然后再与邻苯二甲酰亚胺钾合成邻苯二甲酰亚胺基乙酸乙酯，最后用浓盐酸水解得到甘氨酸，具体的反应路线如下：
[0005][0006]
该方法虽然每一步技术上是比较成熟，且反应相对易于操作，然而，总的反应步骤比较长，反应过程比较繁琐，尤其是对于
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c标记来说，源材料价格非常昂贵，步骤过长，将增加辐射防护成本。同时该反应中使用于如溴素等剧毒化合物，最后的水解需要回流，这些对于放射性化合物
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c的标记来说都会增加环境风险及成本。
[0007]
综上所述，开发出一种高效、低成本、反应温和易控的甘氨酸
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c的制备方法就具有很重要的现实意义。


技术实现要素：

[0008]
针对上述缺点，本发明的目的在于提供一种直接以碳酸钡
‑
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c(或
14
co2)为
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c源，硝基甲烷等为底物合成高比活度甘氨酸
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c的方法，即直接采用硝基甲烷为底物，以
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c源材料碳酸钡
‑
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c(或
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co2)为
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c源，通过硝基甲烷吸收
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co2得到硝基乙酸
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c，然后再还原即可得到甘氨酸
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c。
[0009]
一种甘氨酸
‑1‑
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c的制备方法，包括以下步骤：
[0010]
(1)在惰性气体保护下，无水硝基甲烷与金属或者金属有机试剂在无水醚类溶剂中形成硝基甲烷盐溶液，然后与
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co2进行反应得到硝基乙酸
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c粗品；
[0011]
所述的
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co2通过碳酸钡
‑
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c的酸解得到；
[0012]
(2)在钯炭催化剂的作用下，硝基乙酸
‑1‑
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c粗品与氢气进行还原反应，反应结束后经过后处理得到所述的甘氨酸
‑1‑
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c。
[0013]
本发明的具体的合成路线如下：
[0014][0015]
该方法合成步骤短，反应条件温和可控，不需要高温高压等严苛条件，也不需要使用强腐蚀性、剧毒等危险化学品，并且易于微量合成，成本低，
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c利用率高，最后纯化得到的产品纯度高，状态好，比活度降低小。
[0016]
作为优选，步骤(1)中，所述的金属为锂、镁或钠；
[0017]
所述的金属有机试剂为lda或正丁基锂。
[0018]
作为优选，步骤(1)中，所述的无水醚类溶剂为绝对无水乙醚或绝对无水thf。
[0019]
作为优选，步骤(1)中，所述的碳酸钡
‑
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c、无水硝基甲烷、金属或者金属有机试剂的摩尔比为1：1～1.2：1～20。
[0020]
作为优选，步骤(1)中，酸解所用的酸为浓硫酸。
[0021]
作为优选，步骤(1)中，后处理过程如下：反应结束后，加入稀盐酸萃灭反应，并调至ph＝0～3显酸性，过滤除去沉淀物，旋干溶剂即可得到硝基乙酸
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c粗品。
[0022]
作为优选，步骤(2)中，还原反应所用的溶剂为水和乙酸的混合溶液或者甲醇盐酸溶液。
[0023]
作为优选，步骤(2)中，还原反应的温度为室温，时间为2～24小时。
[0024]
作为优选，所述的后处理过程如下：反应结束后，过滤除去钯炭催化剂，真空旋干溶剂，得到甘氨酸
‑1‑
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c乙酸盐粗品；粗品溶于无水乙醇中，用三乙胺乙醇溶液调节ph＝4.5
～7.5，然后低温静置2～48小时，析出甘氨酸
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c固体，低温下过滤即可得到甘氨酸
‑1‑
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c纯品。
[0025]
进一步地，本发明的甘氨酸
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c的制备方法，具体步骤如下：
[0026]
(1)、将处理后的绝对无水硝基甲烷(1～20当量碳酸钡
‑
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c)溶于0～50倍体积的绝对无水乙醚(或thf等绝对无水醚类)中形成混合溶液，在氮气保护下，加入1.2当量(相当于碳酸钡
‑
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c)经处理后的金属锂(或镁，或钠，或lda，或正丁基锂等)形成硝基甲烷盐溶液，然后在真空下或者氮气下用浓硫酸酸解碳酸钡
‑
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c形成
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co2与上述硝基甲烷盐溶液中充分反应0.5～24小时，反应结束后，加入稀盐酸萃灭反应，并调至ph＝0～3显酸性，过滤除去沉淀物，旋干溶剂即可得到硝基乙酸
‑1‑
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c粗品。
[0027]
(2)、将上述的硝基乙酸
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c粗品溶于到水和乙酸的混合溶液(体积比水:乙酸＝1:0.01～100)或甲醇盐酸溶液(甲醇中滴加1～5滴浓盐酸)中，然后加入0.01～1倍质量的钯炭催化剂，在氢气氛下室温反应2～24小时。反应结束后，过滤除去钯炭催化剂，真空旋干溶剂，得到甘氨酸
‑1‑
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c乙酸盐粗品。粗品溶于无水乙醇中，用三乙胺乙醇溶液调节ph＝4.5～7.5，然后低温静置2～48小时，析出甘氨酸
‑1‑
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c固体，低温下过滤即可得到甘氨酸
‑1‑
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c纯品。
[0028]
本发明中的反应相对于传统方法来说，反应过程简单易控，易于操作，步骤短，产品提纯方便，产率高，成本低。
[0029]
本发明所具有的优点为：
[0030]
1、本发明所有反应均在室温或低温条件下反应，反应条件温和易控，未使用到剧毒品等危险化学品，这些都可以避免了反应过程中的不可控因素导致放射性物质的逸散而引起的辐射污染；
[0031]
2、本发明步骤短，总收率更高，在较大程度上降低了合成成本，同时也因未使用柱层析等分离手段，所产生的放射性废物也显著降低，降低了放射性废物的处置成本，这在
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c同位素标记合成上具有非常大的优势。
[0032]
3、本发明避免了合成如乙酸等低沸点中间体，唯一的中间体硝基乙酸属于高沸点，与溶剂分离相对容易，不会因旋干溶剂时导致产物被旋走，这也进一步会提高甘氨酸
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c的合成收率。终产物用钯炭加氢还原，得到的底物比较容易纯化。
具体实施方式
[0033]
实施例1
[0034]
向连有滴液漏斗(滴液漏斗事先加入约15ml浓硫酸)的25ml单口烧瓶中，加入200mg碳酸钡
‑
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c(比活度50～60mci/mmol)，滴液漏斗用导管连接到一25ml两口瓶中(事先放入经表面处理过的锂粒约10mg)，导管中间有高密封性阀门，两口瓶另一口用反口塞封死，检测整个装置的气密性。整个装置用油泵抽成真空，保持导管阀门关闭的情况下，然后从两中瓶反口瓶中用针头在氮气保护下先后注入绝对无水四氢呋喃5ml和绝对无水硝基甲烷约300mg，随后将会有气泡产生，如无气泡产生，则可适当升温。保持搅拌反应2小时后，打开导管阀门，缓缓将滴液漏斗中的浓硫酸滴加到单口瓶，产生
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co2气体，直到单口瓶中固体溶清为止，然后用液氮将两口瓶冷冻，将所有的
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co2气体转入到两口瓶中后，关闭导管阀门，然后升至室温反应过夜。反应结束后，加入稀盐酸萃灭反应，调至溶液ph值约为1～3，然
后真空旋干溶剂，得到粗品。
[0035]
将上述产生的粗品溶于乙酸中，然后滴入少量水，加入50mg钯碳(5％)，在氢气氛下室温搅拌过夜。反应结束后，过滤滤去催化剂，然后真空旋干溶液，得到甘氨酸
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c粗品约110mg。将甘氨酸
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c粗品溶液无水甲醇中，用三乙胺甲醇溶液调节ph值约为6.0，然后在
‑
10℃下静置过夜，析出固体，过滤，干燥，得到白色片状固体约30mg，总收率(以碳酸钡
‑
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c计)约39％，hplc分析纯度>98％，液闪分析其比活度约为58.2mci/mmol。
[0036]
实施例2
[0037]
向连有滴液漏斗(滴液漏斗事先加入约30ml浓硫酸)的50ml单口烧瓶中，加入400mg碳酸钡
‑
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c(比活度50～60mci/mmol)，滴液漏斗用导管连接到一25ml两口瓶中，导管中间有高密封性阀门，两口瓶另一口用反口塞封死，检测整个装置的气密性。整个装置用油泵抽成真空，保持导管阀门关闭的情况下，然后从两中瓶反口瓶中用针头在氮气保护下先后注入绝对无水乙醚10ml和绝对无水硝基甲烷约600mg，然后降温至
‑
78℃后再加入2.5ml lda(2mol/l thf溶液)。加完lda后撤去低温，升温至室温并保持室温搅拌反应2小时后，打开导管阀门，缓缓将滴液漏斗中的浓硫酸滴加到单口瓶，产生
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co2气体，直到单口瓶中固体溶清为止，然后用液氮将两口瓶冷冻，将所有的
14
co2气体转入到两口瓶中后，关闭导管阀门，然后升至室温反应过夜。反应结束后，加入稀盐酸萃灭反应，调至溶液ph值约为1～3，然后真空旋干溶剂，得到粗品。
[0038]
将上述产生的粗品溶于甲醇中，然后滴入1滴浓盐酸，加入50mg钯碳(5％)，在氢气氛下室温搅拌过夜。反应结束后，过滤滤去催化剂，然后真空旋干溶液，得到甘氨酸
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c粗品约180mg。将甘氨酸
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c粗品溶液无水甲醇中，用三乙胺甲醇溶液调节ph值约为6.0，然后在
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10℃下静置过夜，析出固体，过滤，干燥，得到白色片状固体约50mg，总收率(以碳酸钡
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c计)约32％，hplc分析纯度>98％，液闪分析其比活度约为58.8mci/mmol。