一种N-Fmoc-N的制作方法

一种n-fmoc-n
′‑
boc-α-甲基-l-赖氨酸的制备方法
技术领域
1.本发明属于合成化学领域，具体涉及一种n-fmoc-n'-boc-α-甲基-l-赖氨酸的制备方法。


背景技术：

2.非天然具有光学纯的氨基酸对生物活性肽的合成和新型氨基酸的合成具有至关重要的作用。它们也可以用来增加多肽在酶作用下降解的稳定性。
3.其中，cα-烷基化氨基酸由于缺乏可失去的或烯醇化的α-氢，在碱性或酸性条件下不易外消旋。同时也限制了肽序列中氨基酸的n-cα(φ)和cα-c(o)(ψ)键的旋转，稳定了肽骨架的构象。
4.n-fmoc-n'-boc-α-甲基-l-赖氨酸便是其中一种应用较为广泛、非常具有价值的化合物。
5.文献“novel synthesis of various orthogonally protected cα-methyllysine analogues and biological evaluation of a vapreotide analogue containing(s)-α-methyllysine.organic&biomolecular chemistry,11(37),6307-6319”公开了如下的制备路线：
[0006][0007]
该路线原料较大宗，易得；使用酯基水解酶构建手性，第三步经curtius重排，使用9-芴甲醇直接构建α胺基上的fomc保护，但文献中4步均过柱，以此方法为基础优化工艺，但要实现产业化尚存在很远的距离。且按具体实施结果，酶构建手性纯度为95％，远达不到ee％大于99％的质量要求。
[0008]
因此，医药化学领域亟需一种简单高效且安全实用的方法来制备n-fmoc-n'-boc-α-甲基-l-赖氨酸。


技术实现要素：

[0009]
本发明针对现有的n-fmoc-n'-boc-α-甲基-l-赖氨酸的制备方法中存在的产物手性纯度差的缺陷，提供了一种新的合成路线及制备方法。该方法具备生产工艺步骤简单、收率较高、副产物少、工艺安全性高、稳定性好以及绿色环保的优势。
[0010]
为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：以1，4-二碘丁烷为起始物料，与化合物3(叔丁基苄基氨基甲酸酯)进行亲核取代生成化合物4，再与化合物2在khmds作用下，生成化合物5，然后经氢化还原脱除手性辅基与保护基生成化合物6，再和fmoc-osu反应
上fmoc保护得到化合物1，即n-fmoc-n'-boc-α-甲基-l-赖氨酸，纯度99％，总收率52.6％。工艺路线如下：
[0011][0012]
具体的，所述1,4-二碘丁烷和与化合物3经如下步骤反应生成化合物4：
[0013]
1)在惰性气体保护下，将叔丁基苄基氨基甲酸酯和1,4-二碘丁烷加入无水溶剂中，搅拌溶解并冷却至零下10℃至零上5℃；
[0014]
2)控制温度在5℃以下，分批加入nah并搅拌；
[0015]
3)升至室温，再搅拌，中控反应；
[0016]
4)控制温度在10℃以下，进行淬灭反应，加入溶剂萃取，有机相水洗后，浓缩至干；本步骤中可选择滴加稀酸或水进行淬灭反应；
[0017]
5)减压蒸馏，回收1,4-二碘丁烷，所得浓缩物为化合物4。
[0018]
所述化合物3、1,4-二碘丁烷和nah的物质的量比为1：2.5～3.5：2.5～3.5。
[0019]
进一步的，上述步骤1)中使用的无水溶剂为四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、甲苯，优选四氢呋喃。上述步骤4)中萃取溶剂为乙酸乙酯、2-甲基四氢呋喃、甲基叔丁基醚等，优选乙酸乙酯。
[0020]
进一步的，所述化合物4与化合物2经如下步骤反应得到化合物5：
[0021]
1)在惰性气体保护下，将化合物2加入无水溶剂和非质子极性溶剂中，搅拌溶清，加入化合物4，降温至-60℃以下，缓慢滴加khmds溶液，滴加过程中控制温度在-60℃以下，滴完搅拌，中控反应；
[0022]
2)升温至-5至5℃，进行淬灭反应，反应过程中控制温度在-5至5℃，加入溶剂萃取，水洗分层，有机相浓缩至干，得到化合物5。本步骤中可选择滴加稀酸或水进行淬灭反应，使用乙酸乙酯、2-甲基四氢呋喃、甲基叔丁基醚等萃取。
[0023]
上述由化合物4制备化合物5的步骤1)中，所述无水溶剂为四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、甲苯，优选四氢呋喃；加入非质子极性溶剂用于增加亲和性，所述非质子极性溶剂为六甲基磷酰三胺、二甲基亚砜中的至少一种。
[0024]
进一步的，所述化合物2与化合物4的质量比为5～10：5～16。
[0025]
进一步的，所述化合物5经氢化还原脱除手性辅基与保护基生成化合物6，步骤如
下：
[0026]
1)氢化釜中加入化合物5、溶剂以及钯催化剂，使用惰性气体置换、氢气置换，控制温度为20～45℃，在氢化釜中搅拌反应，中控反应；所述溶剂可选择四氢呋喃和/或甲醇等，用于溶解化合物5；
[0027]
2)停止反应，惰性气体气置换，过滤，将母液浓缩至干，萃取、洗涤除杂，所得水相为化合物6的水溶液。
[0028]
进一步的，上述钯催化剂为二氯化钯、湿钯碳中的至少一种；所述钯催化剂的质量为化合物5质量的3％～30％。
[0029]
所述化合物6和fmoc-osu反应上fmoc保护制得目标化合物，步骤如下：
[0030]
1)将化合物6的水溶液加入反应瓶中，加入溶剂和碱，加入9-芴甲基-n-琥珀酰亚胺基碳酸酯，即fmoc-osu，控制温度为20～45℃，搅拌反应，中控反应，静置分液，分去水相；
[0031]
2)萃取有机相，对水相洗涤除杂，调ph到3～6，过滤得到化合物1。
[0032]
进一步的，将上述步骤2)所得化合物1湿品真空干燥。
[0033]
进一步的，所述化合物6、碱、溶剂、9-芴甲基-n-琥珀酰亚胺基碳酸酯的质量比为1:(0.8-1.6):(5-35):(0.8-1.6)。
[0034]
进一步的，所述的碱为有机碱或无机碱，优选碱金属碳酸盐，如碳酸钠、碳酸钾。
[0035]
本发明中，所述中控反应可使用液相色谱检测原料剩余量，可选择原料剩余小于等于2％时进行下一步反应。
[0036]
本发明具有以下有益效果：
[0037]
1.本路线经4步汇聚式合成，得到n-fmoc-n'-boc-α-甲基-l-赖氨酸，工艺条件简单，所得产品收率、纯度高。
[0038]
2.本工艺过程与原料绿色，工艺的安全性更可靠。
附图说明
[0039]
图1为n-fmoc-n'-boc-α-甲基-l-赖氨酸hplc纯度图。
[0040]
图2为n-fmoc-n'-boc-α-甲基-l-赖氨酸手性纯度图。
[0041]
图3为n-fmoc-n'-boc-α-甲基-l-赖氨酸质谱图。
具体实施方式
[0042]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。
[0043]
实施例1
[0044]
(1)化合物4的合成
[0045]
氮气保护下，将100g化合物3(即：叔丁基苄基氨基甲酸酯)、448g 1,4-二碘丁烷加入1000ml无水四氢呋喃中，搅拌并冷却至0℃。控制温度在0℃以下，分批加入58g质量浓度为60％的钠氢溶液，加完，搅拌1小时，然后升至室温，搅拌6小时，液相色谱检测原料化合物3质量剩余0.2％。
[0046]
控制温度在5℃以下，将反应悬浊液滴加入1000ml质量浓度为15％的柠檬酸水溶
液中，滴加时间2h，然后加入500ml乙酸乙酯，搅拌分层，有机相使用500ml水洗后，浓缩至干。使用油泵于150℃下，0.09mpa下减压蒸馏，回收1,4-二碘丁烷。所得浓缩物粗品为含化合物4的产品，可将浓缩物粗品直接用于下步反应。粗品按重量含量折算，其中化合物4为150g，收率79.9％。
[0047]
(2)化合物5的合成
[0048]
氮气保护下，将100g化合物2加入2600g无水四氢呋喃和310g六甲基磷酰三胺，搅拌溶清，加入126g化合物4(按粗品的重量含量折算后)，降温至-75℃。缓慢滴加658g的khmds(1m)溶液，滴加过程控制温度在-65℃以下，滴完后搅拌5小时，原料化合物2质量剩余1.0％。
[0049]
升温至0℃，滴加1000g水，滴加过程控制温度在0℃，滴完后加入700g乙酸乙酯，水洗分层，有机相浓缩至干，加入900g无水乙醇，控制温度30℃，搅拌2小时，再降温至0℃，搅拌1小时，过滤，45℃下烘干，得到135g化合物5，收率81.8％。化合物5分子式：c
41h46
n2o6，m/z(es ):663。
[0050]
(3)化合物6的合成
[0051]
氢化釜中加入化合物5 100g，四氢呋喃1200g，甲醇553g以及10g二氯化钯。使用氮气置换3次，氢气置换3次，将体系氢气压力保持0.55～0.65mpa，加热至40℃，搅拌24小时，液相色谱未检出化合物5，停止反应，氮气置换3次，过滤，母液浓缩至干，加入500g纯化水与370g甲基叔丁基醚，搅拌分液，分去有机相，再加入370g甲基叔丁基醚，搅拌分液，所得水相为化合物6的水溶液。
[0052]
(4)化合物1的合成
[0053]
将步骤(3)制得的含有39.3g化合物6的水溶液加入反应瓶中，加入450g乙酸乙酯、45g碳酸钠，调整温度35℃，加入45g的9-芴甲基-n-琥珀酰亚胺基碳酸酯(fmoc-osu)，控制温度35℃，搅拌1h，液相色谱检测化合物6剩余1.5％，静置分液，此时化合物1的钠盐由于盐析效应溶于有机相中，分去水相。有机相使用900g纯化水萃取，此时化合物1的钠盐溶于水相中，水相使用390g甲基叔丁基醚洗涤两次，控制温度5℃，使用0.5n盐酸水溶液调ph到3～4，5℃下，搅拌6小时，过滤。将湿品在45℃下，真空干燥24小时。出烘，得58.6g产品，摩尔收率为80.5％，纯度99％(图1)，手性纯度100％(图2)，总摩尔收率为52.6％。
[0054]
m/z(es ):383(图3)：
[0055]1h nmr(400mhz,cdcl3)δ7.74(d,j＝7.5hz,2h),7.58(d,j＝6.8hz,2h),7.37(t,j＝7.4hz,2h),7.28(t,j＝8.1hz,2h),4.34(s,2h),4.19(m,1h),2.92(m,2h),1.87(m,2h),1.47(s,3h),1.45(m,2h),1.41(m,9h),1.40(m,2h)。
[0056]
实施例2
[0057]
(1)化合物4的合成
[0058]
氦气保护下，将50g叔丁基苄基氨基甲酸酯、187g 1,4-二碘丁烷加入750ml无水四氢呋喃中，搅拌并冷却至-10℃。控制温度在-10℃以下，分批加入24g质量浓度为60％的钠氢溶液，加完，搅拌0.5小时，然后升至室温，搅拌18小时，液相色谱检测原料化合物3质量剩余0.5％。
[0059]
控制温度在10℃以下，将反应悬浊液滴加入500ml质量浓度为15％的柠檬酸水溶液中，滴加时间15min，然后加入350ml2-甲基四氢呋喃，搅拌分层，有机相使用500ml水洗
后，浓缩至干。使用油泵于120℃下，0.09mpa下减压蒸馏，回收1,4-二碘丁烷。所得浓缩物粗品为含化合物4的产品，可将浓缩物粗品直接用于下步反应。粗品按重量含量折算，其中化合物4为70g，收率74.6％。
[0060]
(2)化合物5的合成
[0061]
氦气保护下，将50g化合物2加入1000g无水四氢呋喃和120g六甲基磷酰三胺，搅拌溶清，加入58g化合物4(按粗品的重量含量折算后)，降温至-60℃。缓慢滴加274g的khmds(1m)溶液，滴加过程控制温度在-60℃以下，滴完后搅拌4小时，液相色谱检测原料化合物2剩余0.8％。
[0062]
升温至-5℃，滴加600g水，滴加过程控制温度在-5℃，滴完后加入400g 2-甲基四氢呋喃，水洗分层，有机相浓缩至干，加入500g无水乙醇，控制温度30℃，搅拌2小时，再降温至0℃，搅拌1小时，过滤，45℃下烘干，得到69g化合物5，收率83.6％。
[0063]
(3)化合物6的合成
[0064]
氢化釜中加入50g化合物5，四氢呋喃500g，甲醇350g以及20g 5wt％湿钯碳(含水率50％)。使用氮气置换3次，氢气置换3次，将体系氢气压力保持0.55～0.65mpa，加热至20℃，搅拌48小时，液相色谱未检出化合物5，停止反应，氮气置换3次，过滤，母液浓缩至干，加入200g纯化水萃取，水相用100g甲基叔丁基醚洗涤，搅拌分液，分去有机相，再加入100g甲基叔丁基醚洗涤，搅拌分液，所得水相为化合物6的水溶液。
[0065]
(4)化合物1的合成
[0066]
将步骤(3)制得的含19.6g化合物6的水溶液加入反应瓶中，加入200g乙酸乙酯、20g碳酸钠，调整温度25℃，加入18g的9-芴甲基-n-琥珀酰亚胺基碳酸酯，控制温度25℃，搅拌2h，液相色谱检测化合物6剩余1.5％，静置分液，此时化合物1的钠盐由于盐析效应溶于有机相中，分去水相。有机相使用500g纯化水萃取，此时化合物1的钠盐溶于水相中，水相使用150g醋酸异丙酯洗涤两次，控制温度0℃，使用0.5n盐酸水溶液调ph到6，0℃下，搅拌6小时，过滤。将湿品在45℃下，真空干燥24小时。出烘，得26.5g产品，摩尔收率为72.8％，纯度99.5％，手性纯度100％，总摩尔收率为45.4％。
[0067]
实施例3
[0068]
(1)化合物4的合成
[0069]
氮气保护下，将50g叔丁基苄基氨基甲酸酯、261g 1,4-二碘丁烷加入1000ml无水四氢呋喃中，搅拌并冷却至5℃。控制温度在5℃以下，分批加入34g质量浓度为60％的钠氢溶液，加完，搅拌0.5小时，然后升至室温，搅拌5小时，液相色谱检测原料化合物3质量剩余1.5％。
[0070]
控制温度在10℃以下，将反应悬浊液滴加入750ml水中，滴加时间60min，然后加入甲基叔丁基醚450ml，搅拌分层，有机相使用500ml水洗后，浓缩至干。使用油泵于150℃下，0.09mpa下减压蒸馏，回收1,4-二碘丁烷。所得浓缩物粗品为含化合物4的产品，可将浓缩物粗品直接用于下步反应。粗品按重量含量折算，其中化合物4为79g，收率84.2％。
[0071]
(2)化合物5的合成
[0072]
氮气保护下，将100g化合物2加入3000g无水四氢呋喃和360g dmso中，搅拌溶清，加入155g化合物4(按粗品的重量含量折算后)，降温至-70℃。缓慢滴加768g khmds(1m)溶液，滴加过程控制温度在-70℃以下，滴完后搅拌10小时，液相色谱检测原料化合物2质量剩
余0.2％。
[0073]
升温至5℃，滴加1000ml质量浓度为15％的柠檬酸水溶液，滴加过程控制温度在5℃，滴完后加入700g 2-甲基四氢呋喃萃取，水洗分层，有机相浓缩至干，加入1100g无水乙醇，控制温度30℃，搅拌3小时，再降温至0℃，搅拌2小时，过滤，45℃下烘干，得到124g化合物5，收率75.1％。
[0074]
(3)化合物6的合成
[0075]
氢化釜中加入50g化合物5，甲醇1500g以及20g 10wt％湿钯碳(含水率50％)。使用氮气置换3次，氢气置换3次，将体系氢气压力保持0.55～0.65mpa，加热至45℃，搅拌6小时，液相色谱检出化合物5质量剩余0.8％，停止反应，氮气置换3次，过滤，母液浓缩至干，加入500g纯化水萃取，水相用500g甲基叔丁基醚洗涤，搅拌分液，分去有机相，再加入500g甲基叔丁基醚洗涤，搅拌分液，所得水相为化合物6的水溶液。
[0076]
(4)化合物1的合成
[0077]
将步骤(3)制得的含19.6g化合物6的水溶液加入反应瓶中，加入500g乙酸乙酯、28g碳酸钾，调整温度45℃，加入27.5g的9-芴甲基-n-琥珀酰亚胺基碳酸酯，控制温度45℃，搅拌1h，液相色谱检测化合物6质量剩余0.5％，静置分液，此时化合物1的钠盐由于盐析效应溶于有机相中，分去水相。有机相使用600g纯化水萃取，此时化合物1的钠盐溶于水相中，水相使用250g乙酸乙酯洗涤，控制温度20℃，使用0.5n盐酸水溶液调ph到5，20℃下，搅拌5小时，过滤。将湿品在45℃下，真空干燥24小时。出烘，得30.1g产品，摩尔收率为82.8％，纯度99.2％，手性纯度100％，总摩尔收率为52.4％。