二肽物±(4S)-5-[叔丁基二甲基硅氧-4-二苄氨基-2-甲酰氨基-N-3-羟基-2-(三苯甲烷基)丙基]戊酰胺的合成*

王月慧, 马 兵, 吴 菊, 刘建武, 沈介发, 严生虎, 张 跃

(常州大学 制药与生命科学学院,江苏 常州 213164)

日本科学家从海洋海绵体生物中分离出了一系列十二肽二环状化合物,其中包括含奇特氨基酸偶联结构的由八个非天然氨基组成的Theonellamide F(Ⅰ, Chart 1)。Ⅰ具有一定的生物活性，不仅对L1210细胞和P388白血病细胞有杀伤作用(IC50分别为3.2 μg·mL-1和2.7 μg·mL-1),而且还能很好地抑制病原真菌生长[1]。Ⅰ的活性来自对细胞内离子转移的调控，或者是对细胞自我吞噬的抑制[2]。

Ⅰ具有的抗生素活性在药物领域的应用值得进一步研究。但目前很难大量分离到Ⅰ，只有找到高效的全合成路线，才能提供足够的Ⅰ用于研究生物活性。

20世纪90年代，Hamada和Shioiri[3～5]报道了Ⅰ的左手环和右手环的合成。但是，在此后的十多年却没有相关的全合成研究进展。这很有可能是由于他们低效率的中间体τ-L-His-D-Ala(Ⅱ, Chart 1)的合成，区域选择性不理想，三步收率仅7%。Taylor课题组[6]也合成出了此类化合物的一部分，但是效果依然不理想。因此，为了完成Ⅰ的全合成，必须开发出高收率的合成反应来组装Ⅱ。

Theonellamide F(Ⅰ)τ-L-His-D-Ala(Ⅱ)Chart 1

Scheme1

本课题组将研究重点集中于Ⅱ的合成，所设计的新合成路线避免了区域选择性的问题，并且在合成过程中结合了一个咪唑成环反应。

本文报道以D-丝氨酸(2)为起始原料,经过酯化、还原、氧化、缩合、水解等九步反应，合成了Ⅱ的关键前体——二肽物±(4S)-5-[(叔丁基二甲基硅氧)-4-(二苄氨基)-2-甲酰氨基-N-3-羟基-2-(三苯甲烷基)丙基]戊酰胺(1, Scheme 1),总收率35.3%,其结构经1H NMR，13C NMR和MS表征。

1构建了Ⅱ的骨架，其结构为一对非对应异构体，但经过咪唑成环反应，对映异构现象得以消失，变为单一体，原先构建的手性中心并不会被破坏。这就很好地避免了区域选择性差异以及消旋的可能性。所以1的成功合成对于Ⅱ的构建具有非同寻常的意义。

1 实验部分

1．1 仪器与试剂

Bruker AVANCE Ⅲ 500 MHz型核磁共振仪(CD Cl3为溶剂，TMS为内标);Finnigan TSQ Quantum-MS型质谱仪；岛津FT-IR-8400S型红外光谱仪(KBr压片)。

所用试剂均为分析纯。

1.2 合成

(1)3的合成[7]

在三颈烧瓶中加入MeOH 100 mL，搅拌下于-10 ℃缓慢滴加SOCl220 mL(约30 min),反应1 h;加入29 g(85.64 mmol),于38 ℃反应7 h。减压蒸除溶剂，残余物用混合溶剂[V(乙醇) ∶V(石油醚)=1 ∶2]重结晶得白色固体312.76 g，收率95.8%;1H NMR(DMSO-d6)δ: 8.61(s, 3H), 5.63(s, 1H), 4.09(s, 1H), 3.81(t, 2H), 3.74(s, 3H)。

(2)4的合成

在单口烧瓶中依次加入35 g(32.15 mmol), THF 80 mL, DMSO 20 mL, NaHCO310.65 g(126.8 mmol)和BnBr 11.15 mL(96.45 mmol),搅拌下回流反应15 h(TLC跟踪)。加水50 mL，用乙酸乙酯(3×50 mL)萃取,合并萃取液，用饱和食盐水(2×50 mL)洗涤，无水硫酸钠干燥，经硅胶柱层析[洗脱剂: A=V(石油醚) ∶V(乙酸乙酯)=13 ∶1]分离得无色油状液体49.41 g，收率97.8%;1H NMRδ: 2.61(s, 1H), 3.49～3.52(t,J=7.5 Hz, 1H), 3.60～3.63(d, 3H), 3.68～3.72(q,J=13.5 Hz, 4H), 3.83～3.86(m, 2H), 7.18～7.29(m, 10H)。

(3)5的合成

在单口圆底烧瓶中依次加入47.85 g(26.22 mmol),咪唑3.04 g(44.58 mmol)和DMF 35 mL,充分搅拌;再加入TBDMSCl(叔丁基二甲基氯硅烷)5.53 g(36.71 mmol),氮气保护下于室温反应15 h(TLC跟踪)。加水30 mL，用乙酸乙酯(3×50 mL)萃取,合并萃取液，用饱和食盐水(2×50 mL)洗涤，无水硫酸钠干燥，旋蒸脱溶后经硅胶柱层析(洗脱剂: A=15 ∶1)分离得淡黄色透明油状液体510.31 g,收率95%;1H NMRδ: 0.01(s, 6H), 0.86(s, 9H), 3.55～3.57(m, 1H), 3.68～3.70(d,J=13.8 Hz, 2H), 3.76(s, 3H), 3.87～3.90(dd,J=6.1 Hz, 10.1 Hz, 1H), 3.94～3.97(d,J=13.8 Hz, 2H), 3.98～4.02(dd,J=6.7 Hz, 10.1 Hz, 1H), 7.22～7.41(m, 10H)。

(4)6的合成

在单口烧瓶中加入52.64 g(6.38 mmol)和Et2O 30 mL,搅拌下于0 ℃依次缓慢加入LiBH40.8 g(18.31 mmol)和MeOH 1 mL,回流反应4 h(TLC跟踪)。用NH4Cl淬灭反应，加水30 mL，用乙酸乙酯(3×30 mL)萃取,合并萃取液，用饱和食盐水(2×30 mL)洗涤，无水硫酸钠干燥，减压蒸馏得透明油状液体6 1.70 g，收率84.3%;1H NMRδ: 0.10, 0.11(s, 6H), 0.94(s, 9H), 2.94(s, 1H), 3.01～3.05(m, 1H), 3.53～3.61(m, 2H), 3.66～3.69(d,J=13.4 Hz, 2H), 3.73～3.77(dd,J=5.8 Hz, 10.6 Hz,1H), 3.85～3.89(dd,J=4.4 Hz, 10.6 Hz, 1H), 3.90～3.93(d,J=13.4 Hz, 2H), 7.25～7.35(m, 10H)。

(5)7的合成[8]

氮气保护，在烧瓶中注射加入草酰氯0.45 mL(5.18 mmol)和超干二氯甲烷10 mL，于-70 ℃(干冰丙酮溶液)缓慢注射加入DMSO 0.81 mL(11.41 mmol),反应30 min;注射加入61.0 g(2.59 mmol)的二氯甲烷(10 mL)溶液(约5 min),反应30 min。缓慢注射加入Et3N 3.20 mL(23.33 mmol)淬灭反应(30 min),加水10 mL，用二氯甲烷(3×10 mL)萃取，合并萃取液，用饱和食盐水(2×10 mL)洗涤，无水硫酸钠干燥，减压蒸馏得淡黄色油状液体70.97 g，收率97.5%;1H NMRδ: 0.09, 0.10(s, 6H), 0.91(s, 9H), 3.39(t,J=5.8 Hz, 1H), 3.86(d,J=14.1 Hz, 2H), 3.91(d,J=14.1 Hz, 2H), 4.05(d,J=5.8 Hz, 2H), 7.20～7.45(m, 10H), 9.73(s, 1H)。

(6)8的合成[9，10]

在反应瓶中加入71.17 g(3.05 mmol)的乙醚(5 mL)溶液，搅拌下于0 ℃注射加入异氰基乙酸乙酯0.29 g(2.63 mmol),充分搅拌后加入Cu2O 39.8 mg(0.28 mmol),氮气保护下于室温反应4 h;冷却至0 ℃，缓慢注射加入1.0 mol·L-1t-BuOK 2.8 mL(2.8 mmol)，反应2 h。缓慢注射加入乙酸0.15 mL(2.61 mmol)的二氯甲烷(7 mL)溶液,于室温充分搅拌，加水10 mL淬灭反应，用二氯甲烷(3×10 mL)萃取，合并萃取液，用饱和食盐水(2×10 mL)洗涤，无水硫酸钠干燥，浓缩后经硅胶柱层析(洗脱剂:A=11 ∶1)分离得淡黄色油状液体80.98 g(顺反异构体)，收率64.7%;1H NMRδ: 0.02(s, 6H), 0.09(brs, 6H), 0.85(t,J=7.0 Hz,3H), 0.87～0.93(m, 18H), 1.28～1.32(m, 3H), 3.54(d,J=14.5 Hz, 2H), 3.68～3.72(m, 2H), 3.72～3.80(m, 3H), 3.87～4.00(m, 5H), 4.00～4.04(m, 1H), 4.22～4.31(m, 2H), 4.48～4.52(m, 2H), 5.26(s, 2H), 6.42(dd,J=11.5 Hz, 7.5 Hz, 1H), 7.14～7.44(m, 20H), 7.44(s, 1H), 7.72(s, 1H), 7.78(brs, 2H), 8.38(d,J=2.0 Hz, 2H);13C NMRδ: -5.3, -5.2, 14.3, 18.4, 26.1, 55.2, 55.4, 56.8, 57.3, 61.6, 62.0, 62.7, 63.4, 126.4, 127.6, 128.7, 128.8, 129.1, 129.4, 138.8, 139.6, 158.9, 163.5; IRν: 747, 836, 1 096, 1 252, 1 470, 1 722, 2 856, 2 954, 3 062, 3 296 cm-1; MSm/z: 497.25{[M+H]+}。

(7)9的合成[11,12]

在高压反应釜中加入80.64 g(1.26 mmol), THF 10 mL和MeOH 10 mL,氮气保护,加入Wilkinson’s催化剂0.17 g(0.19 mmol),用氢气置换高压反应釜三次，加氢气2.5 MPa,于室温反应2 d(TLC跟踪)。抽滤，滤液浓缩后经硅胶柱层析(洗脱剂:A=7 ∶1)分离得淡黄色油状液体90.53 g,收率82.5%(顺反异构体);1H NMRδ: 0.05(d,J=2.5 Hz, 6H), 0.10(dd,J=10.5 Hz, 4.5 Hz, 6H), 0.89(s, 9H), 0.93(s, 9H), 1.18(t,J=7.2 Hz, 3H), 1.24～1.26(m, 1H), 1.29(t,J=7.2 Hz, 3H), 1.52～1.59(m, 1H), 1.60(brs, 1H), 1.76～1.85(m, 2H), 1.92～2.00(m, 1H), 2.05～2.12(m, 1H), 2.82～2.90(m, 1H), 3.60(d,J=13.0 Hz, 2H), 3.56～3.65(m, 2H), 3.70(dd,J=10.2 Hz, 5.2 Hz, 1H), 3.80(dd,J=10.2 Hz, 5.8 Hz, 1H), 3.78～3.83(m, 1H), 3.83～3.88(m, 1H), 3.88(d,J=14.0 Hz, 2H), 4.08(q,J=14.2 Hz, 7.2 Hz, 2H), 4.14～4.19(m, 1H), 4.22(dq,J=14.2 Hz, 7.1 Hz, 1.6 Hz, 2H), 4.58～4.64(m, 1H), 4.65～4.70(m, 1H), 6.14(d,J=7.0 Hz, 1H), 6.35(brs, 1H), 7.23～7.38(m, 20H), 7.80(s, 1H), 8.22(s, 1H); MSm/z: 499.3{[M+H]+}。

(8)10的合成

在反应瓶中加入90.5 g(1.004 mmol)的t-BuOH/H2O(50 mL)溶液,搅拌下于0 ℃缓慢滴加1.01 mol·L-1LiOH 1 mL(1.004 mmol),反应4 h。用稀醋酸调至pH 5～6，加水15 mL,用二氯甲烷(5×10 mL)萃取，合并萃取液，用无水硫酸钠干燥，旋蒸脱溶得淡黄色油状液体100.47 g，收率99.6%(顺反异构体)。

(9)1的合成

在反应瓶中加入(2R)-三苯基甲胺-3-氨基丙醇0.26 g(0.784 5 mmol)[8]和100.37 g(0.789 mmol)的THF(5 mL)溶液，氮气保护，搅拌下于0 ℃依次加入HOBt 127.5 mg(0.944 mmol), EDCl·HCl 0.182 g(0.947 mmol)和NMM(4-甲基吗啉)0.44 mL(3.96 mmol),反应12 h(TLC跟踪)。用饱和碳酸钠溶液(8 mL)淬灭反应,用二氯甲烷(3×10 mL)萃取,合并萃取液，用无水硫酸钠干燥，旋蒸脱溶后经硅胶柱层析[洗脱剂:V(乙酸乙酯) ∶V(二氯甲烷)=1 ∶15]分离淡黄色油状液体10.56 g，收率90.7%(非对映异构体);1H NMRδ: 0.06(s, 6H), 0.92(s, 9H), 1.67～1.80(m, 2H), 1.94(dd,J=12.0 Hz, 4.0 Hz, 1H), 2.36(brs, 1H), 2.53～2.58(m, 1H), 1.86～1.92(m, 1H), 2.98～3.06(m, 1H), 3.46(s, 2H), 3.57(d,J=13.5 Hz, 2H), 3.59～3.62(m, 1H), 3.76～3.80(m, 1H), 3.82(d,J=13.5 Hz, 2H), 4.40～4.46(m, 1H), 4.99(t,J=6.2 Hz, 1H), 6.52(brs, 1H), 7.13(t,J=7.2 Hz, 3H), 7.18～7.33(m, 16H), 7.46(d,J=7.5 Hz, 1H), 7.56(d,J=8.0 Hz, 6H), 7.91(s, 1H);13C NMRδ: -5.3, -5.2, 18.4, 26.2, 32.0, 41.2, 50.5, 53.0, 54.0, 56.1, 60.1, 63.0, 71.0, 126.7, 127.0, 127.4, 128.1, 128.2, 128.3, 128.6, 128.6, 128.8, 128.8, 129.1, 129.6, 129.4 140.4, 146.9, 160.8, 173.2; MSm/z: 785.44{[M+H]+}。

2 结果与讨论

考察了溶剂对合成5和7的影响，结果分别见表1和表2。由表1可见，以CH2Cl2为溶剂，常温溶解性不好，需加热才能溶解；CH2Cl2沸点低，很容易挥发，操作不易。DMF比较于CH2Cl2和THF，其溶剂极性大很多，对于此类合成5的SN2反应更为有利。

尝试用MnO2氧化法、PCC氧化法、Swern氧化法由6合成7。实验发现，MnO2氧化法、PCC氧化法活性过强，存在过度氧化现象，生成相应的酸。而Swern氧化法比较温和，可将伯醇氧化成醛，不会进一步氧化，并且几乎无副产品。但值得注意的是反应中草酰氯对水的敏感性特别强，遇水生成草酸，未经过除水处理的CH2Cl2作溶剂，反应效果不理想。并且发现反应物的配比对7的收率有显著影响(表2)。7对空气很敏感，极易分解，应氮气保护下低温保存。

表 1 溶剂对5收率的影响*Table 1 Effect of solvent on the yield of 5

*反应条件同1.2(3)

表 2 溶剂对7收率的影响*Table 2 Effect of solvent on the yield of 7

*A=V(草酰氯) ∶V(CH2Cl2) ∶V(DMSO) ∶V(Et3N)=1 ∶1 ∶1 ∶1; 其余反应条件同1.2(5)

表 3 反应条件对合成9的影响Table 3 Effect of reaction conditions on synthesizing 9

*Wilkinson 15 mol%,其余反应条件同1.2(7)

考察了合成9的较适宜反应条件，结果见表3。由表3可见，在较温和的反应条件下，8中C=C键被还原的几率接近零，随着氢气压力的增加转化率有所提高，当氢气压力升至2.5 MPa时,C=C键几乎被完全还原。但选择性较差，副反应较多。改变溶剂，在其他反应条件一定情况下，选择性有了明显的提高。

综上所述，合成5时，以DMF为溶剂时溶解性最好，转化率最高，收率95%。在7的合成中，选择反应条件较为温和的Swern氧化法，并且通过降低反应液浓度、严格控制反应处在无水状态下来提高反应收率，降低副反应，使单步收率达到97.5%。合成9时，氢气压力为2.5 MPa时，以MeOH/THF为混合溶剂收率最高82.5%。

通过九步反应由D-丝氨酸合成1的总收率为35.3%。

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