一种可见光介导的色氨酸吲哚C-2位选择性芳基化修饰的方法及其应用

本发明属于多肽化学修饰，涉及一种可见光介导的色氨酸吲哚c-2位选择性芳基化修饰的方法及其应用。

背景技术：

1、多肽化学修饰是多肽新药研发过程中最重要的工具之一。然而多肽中往往存在多个氨基酸侧链活性基团，会干扰目标位点的特异性修饰。因此，一些低丰度的氨基酸因其在结构和功能的特异性方面的优势成为多肽特异性修饰的重要位点。其中，色氨酸(trp)是真核生物中最稀有的氨基酸，仅占氨基酸总数的1.13％，而几乎所有的蛋白质中都含有色氨酸，这意味着大多数蛋白质中可能仅包含一个色氨酸修饰位点。色氨酸侧链的吲哚杂环在天然产物和药物中广泛存在，具有独特的药理活性和药用价值；同时，色氨酸对于稳定多肽的二级和三级结构具有重要作用，并对多肽的生物活性产生着重要影响。此外，色氨酸具有最大的摩尔吸收系数和光离子化倾向，展现出丰富的光催化电子转移特征，是蛋白质氨基酸中一个非常理想的电子转移体和自由基受体。综上所述，色氨酸成为多肽化学选择性修饰的重要位点。

2、芳基化是一类非常重要的功能化修饰，天然界中许多芳香性分子具有独特的活性和重要的药用价值，因此对色氨酸吲哚c-2位进行芳基化修饰也是色氨酸选择性修饰的研究热点，如在人源溶菌酶活性片段的112位色氨酸上进行芳基化修饰可以解决金黄色葡萄球菌对其的耐药性；对抗菌活性天然产物brevianamide f中色氨酸吲哚c-2进行芳基化修饰极大地改变了该化合物的药理活性，使其转变为新型抗肿瘤化合物。

3、然而色氨酸吲哚c-2位点的反应活性较弱，已开发的修饰方法往往需要较为苛刻的条件，尤其是色氨酸吲哚c-2位点的芳基化修饰，常需要贵金属催化、高温、强酸强碱等条件并且反应时间长，无法有效应用于具有生物活性多肽的修饰。

4、2010年，lavilla等人(postsynthetic modification of peptides:chemoselective c-arylation of tryptophan residues.chem.eur.j.2010,16,1124–1127)以pd(oac)2作为催化剂、agbf4作为添加剂、在80℃-150℃实现了色氨酸吲哚c-2位的芳基化修饰，但大多数多肽无法承受80℃的反应温度，并且在该反应中需要对多肽的n端进行保护。

5、2014年，fairlamb等人(a mild and selective pd-mediated methodology forthe synthesis of highly fluorescent 2-arylated tryptophans and tryptophan-containing peptides:a catalytic role for pd nanoparticles chem.commun.,2014,50,3052-3054)使用arb(oh)2作为芳基供体，添加pd(oac)2/cu(oac)2或pd(oac)2/phi(oac)2，在40℃下反应16h，以实现对肽链上的色氨酸吲哚c-2位芳基化修饰，但是此方法需要大量的金属催化剂，且反应时间长；在2015年，该团队(unified mild reactionconditions for c2-selective pd-catalysed tryptophan arylation,includingtryptophan-containing peptides.org biomol chem,2015,13,8298-8309.)改用[mesphi]otf作为芳基供体，避免了使用cu(ii)助剂，但仍需要pd(oac)2作为催化剂，且产率不高。

6、2015年，ackermann等人(late-stage peptide diversification bybioorthogonal catalytic c-h arylation at 23degrees c in h2o.chemistry,2015,21,9980-9983.)使用[ar2i]ots或[mesiar]ots盐作为芳基供体，在pd(oac)2催化下，在23℃的水中反应24h，以良好的产率实现了多肽中色氨酸的c-2芳基化修饰。但仍需要pd(oac)2作为催化剂，且反应时间长。

7、2017年，fairlamb等人(mild and regioselective pd(oac)2-catalyzed c–harylation of tryptophans by[arn2]x,promoted by tosic acid.acs catal.2017；7(8):5174-5179.)以芳基重氮盐作为芳基供体，在常温下用pd(oac)2作催化剂，可以高效地实现色氨酸单体吲哚c-2位芳基化修饰，但此方法对多肽修饰需要较高的催化剂当量，并且对多肽中活性官能团兼容性较差。

8、综上，现有技术公开的对色氨酸吲哚c-2位进行芳基化修饰的策略基本都需要使用钯催化剂来催化反应，并且往往需要添加其它助剂，还需要较高的反应温度或者较长的反应时间。芳基重氮盐作为芳基供体虽然极大地改善了色氨酸吲哚c-2位芳基化修饰的反应条件，但仍然需要使用钯催化剂来催化反应，并且这类反应用于多肽修饰时大多需要对氨基酸侧链的官能团进行预保护，无法直接用于不保护多肽的修饰。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种可见光介导的色氨酸吲哚c-2位选择性芳基化修饰的方法及其应用，该方法选择性高、特异性好、无需催化剂催化、所需时间较短、经济低成本、绿色环保、条件温和适用于生物体系、目标产物收率高，极大地解决了此前的色氨酸吲哚c-2位芳基化修饰方法的局限和不足。

2、为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种可见光介导的色氨酸吲哚c-2位选择性芳基化修饰的方法，所述方法包括：

4、将色氨酸底物与二芳基碘鎓盐混合溶于溶剂中，在可见光催化下进行反应，实现色氨酸吲哚c-2位选择性的芳基化修饰；

5、所述色氨酸底物包括色氨酸和/或含有色氨酸的寡肽。

6、本发明所涉及的方法以色氨酸为底物、二芳基碘鎓盐作为芳基供体，在可见光照射条件下，成功实现了色氨酸吲哚c-2位的选择性芳基化修饰，此方法无需催化剂和高温，可以在室温条件下以良好的产率得到芳基化产物；且在含色氨酸多肽的选择性修饰中，该方法对多种天然氨基酸中的活性官能团具有良好的兼容性，以较好的收率得到了多肽中色氨酸吲哚c-2位选择性芳基化修饰的产物。因此本发明首次开发了一种无需金属催化剂、利用可见光激活、且反应条件温和的色氨酸吲哚c-2位芳基化修饰方法，并且该方法具有良好的官能团兼容性，极大地解决了此前的色氨酸吲哚c-2位芳基化修饰方法的局限和不足，可以为多肽药物的开发以及化合物结构功能的研究提供新的工具，在有机化学、多肽药物化学领域具有广阔的应用前景。

7、优选地，所述二芳基碘鎓盐的结构如下所示：

8、

9、其中，x选自为f、otf、ots、bf4、pf6或oac任意一种；r2选自h、c1-c4烷基、c1-c4烷氧基、卤素或卤素取代的c1-c4烷基中的任意一种。

10、所述c1-c4烷基例如甲基、乙基、丙基、丁基；所述c1-c4烷氧基例如甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基；所述卤素例如氟、氯、溴等。

11、具体反应式如图15所示，其中，aa表示氨基酸，可以选自甘氨酸、苯丙氨酸、丝氨酸、缬氨酸、酪氨酸、赖氨酸、色氨酸、蛋氨酸、亮氨酸、精氨酸、组氨酸、丙氨酸、脯氨酸、半胱氨酸、天冬氨酸、谷氨酸等；其中，n1选自0-10中的任一整数，n2选自0-10中的任一整数，且n1+n2≤10。

12、优选地，所述二芳基碘鎓盐与色氨酸底物的摩尔比为(2-5):1，例如2:1、2.5:1、3:1、3.5:1、4:1、4.5:1、5:1等，该数值范围内的其他具体点值均可选择，在此便不再一一赘述。

13、优选地，所述溶剂包括乙腈、丙酮、乙醇、甲醇、二氯甲烷、四氢呋喃、二甲基亚砜、2,2,2-三氟乙醇、六氟异丙醇或水中的任意一种或至少两种的组合。

14、优选地，所述色氨酸底物在溶剂中的浓度为0.01-5m，例如0.01m、0.05m、0.1m、0.3m、0.5m、1m、1.5m、2m、3m、4m、5m等，该数值范围内的其他具体点值均可选择，在此便不再一一赘述。

15、优选地，所述可见光的波长范围为400-600nm，例如400nm、405nm、420nm、430nm、440nm、450nm、460nm、480nm、500nm、520nm、540nm、560nm、580nm、600nm等，该数值范围内的其他具体点值均可选择，在此便不再一一赘述。更优选400-500nm，当可见光的波长范围处于400-500nm时，目标产物的收率更高。

16、优选地，所述反应在惰性氛围中进行，反应温度为20-40℃，例如20℃、22℃、25℃、28℃、30℃、32℃、35℃、40℃等；时间为2-20h，例如2h、5h、7h、9h、10h、12h、14h、15h、17h、18h、20h等；上述各项数值范围内的其他具体点值均可选择，在此便不再一一赘述。

17、由上述反应温度和反应时间可知，本发明所涉及的方法反应条件温和，因此适用于生物体系，反应时间大幅缩短，时间成本降低。

18、优选地，所述色氨酸底物中的氨基、亚氨基或羧基独立地可选地经保护基团保护。

19、本发明所涉及的方法无需对氨基酸的端基进行保护即可获得目标产物，当端基进行预保护后获得的目标产物收率相对更高。

20、优选地，所述反应结束后还进行过滤、洗涤、萃取、干燥、浓缩或纯化中的任意一种或至少两种的组合。

21、优选地，所述纯化包括采用柱层析纯化和/或采用半制备液相纯化。

22、第二方面，本发明提供一种根据第一方面所述的可见光介导的色氨酸吲哚c-2位选择性芳基化修饰的方法在制备多肽类药物中的应用。

23、相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

24、本发明所涉及的方法以色氨酸为底物、二芳基碘鎓盐作为芳基供体，在可见光照射条件下，成功实现了色氨酸吲哚c-2位的选择性芳基化修饰，此方法无需催化剂和高温，可以在室温条件下以良好的产率得到芳基化产物；且在含色氨酸多肽的选择性修饰中，该方法对多种天然氨基酸中的活性官能团具有良好的兼容性，以较好的收率得到了多肽中色氨酸吲哚c-2位选择性芳基化修饰的产物。因此本发明首次开发了一种无需金属催化剂、利用可见光激活、且反应条件温和的色氨酸吲哚c-2位芳基化修饰方法，并且该方法具有良好的官能团兼容性，极大地解决了此前的色氨酸吲哚c-2位芳基化修饰方法的局限和不足，可以为多肽药物的开发以及化合物结构功能的研究提供新的工具，在有机化学、多肽药物化学领域具有广阔的应用前景。