基于D-Pro-Gly构象限制性模块拟肽的合成

(甘肃省化工研究院甘肃省精细化工重点实验室，甘肃兰州 730000)

(甘肃省化工研究院甘肃省精细化工重点实验室，甘肃兰州 730000)

设计了C-端和N-端二肽模块，通过液相合成法经DIC-HOBt缩合、混合酸酐缩合及脱保护等反应高效合成了含有构象限制性模块D-Pro-Gly内核、N-末端为伯胺、且能形成稳定β-转角结构的四肽系列化合物——H-Leu-D-Pro-Gly-Leu-OH，H-Leu-D-Pro-Gly-Val-OH和H-Leu-D-Pro-Gly-Val-OH，总收率分别为49.02%，40.13%和50.88%，其结构经1H NMR，13C NMR，ESI-MS和HR-MS确证。

C-端二肽模块；N-端二肽模块；D-Pro-Gly；β-转角；全合成

肽是实现生物功能的结构基础，承担着主客体识别、酶催化和遗传信息的复制转录等重要生物功能［1］，其生理活性与结构，特别是构象有很大关系。大多数的肽化合物通过其特征有序的高级结构在生物体内扮演着独特的作用［2-3］。

近年来，拟肽的合成及其应用已成为有机化学、多肽化学、药物化学的研究热点［4-6］。拟肽研究是为了获得既具有稳定二级结构又具有生物活性和稳定性的非天然多肽，从而用于模拟天然多肽的结构与功能，将构象限制氨基酸引入多肽链中，是获取结构新颖、具有更佳的选择性、代谢稳定性和生物活性的拟肽化合物的最常用策略［7-8］。二肽序列D-Pro-Gly是一类非常重要的构象限制性片段，即使在短肽中也能形成紧密的β-转角或β-发夹二级结构［9-13］。通过D-Pro-Gly转角样结构，可调整肽链中特定氨基酸残基的空间取向，从而有效控制肽链的构象，以调整或改变其活性。目前，β-转角多肽已被成功应用酰基转移反应［14］，硝基烯的不对称Michacel加成［15］，不对称Adol反应［16］，不对称氢转移反应［17］，叠氮化物对α，β-不饱和羰基化合物的不对称共轭加成［18］，丙二酸二甲酯对环戊烯醋酸盐的加成［19］等反应。

Scheme 1

本文设计了C-端和N-端二肽模块，通过液相合成法经DIC-HOBt缩合、混合酸酐缩合及脱保护等反应高效合成了含有构象限制性模块D-Pro-Gly内核、N-末端为伯胺、且能形成稳定β-转角结构的四肽系列化合物——H-Leu-D-Pro-Gly-Leu-OH(10a)，H-Leu-D-Pro-Gly-Val-OH(10b)和HLeu-D-Pro-Gly-Val-OH(10c)(Scheme 1)，总收率分别为49.02%，40.13%和50.88%，其结构经1H NMR，13C NMR和MS确证。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

XT5型熔点仪(温度未校正)；Penkin-Elmer 341型旋光仪；Bruker AM 400 MHz型，DRX-200 MHZ型和300 MHZ型核磁共振仪(CDCl3为溶剂，TMS为内标)；APEXⅡ47e型高分辨质谱仪。

硅胶H，青岛海洋化工有限公司；其余所用试剂均为分析纯或化学纯，其中甲醇和乙醇用镁粉回流除水；DMF用CaH2干燥蒸馏后再减压蒸馏纯化；THF和甲苯用切钠回流除水；丙酮用高锰酸钾回流处理；1，2-二氯乙烷，二氯乙烷，乙腈和异丙醇用CaH2干燥蒸馏；石油醚和乙酸乙酯使用前重蒸；其他试剂固体直接使用，液体使用前重蒸。

1.2 合成

(1)3的合成［以Boc-Gly-Leu-OBn(3a)为例］

在反应瓶中加入THF 40 mL和Boc-Gly-OH (1)2 g(11.4 mmol)，搅拌使其溶解；氩气保护下于-15℃加入 N-甲基吗啉(NMM)1.26 mL (12.54 mmol)，缓慢滴加氯甲酸异丁酯1.64 mL (12.54 mmol)，滴毕，反应3 min～5 min；加入NH2-Leu-OBn(2a)2.52 g(11.4 mmol)和NMM (1.26 mL，12.54 mmol)的无水DMF(6 mL)溶液，加毕，于-15℃反应30 min；撤去冰盐浴，于室温反应4 h。过滤除去不溶物，滤液减压浓缩后用乙酸乙酯溶解，依次用饱和NaHCO3溶液(3× 20 mL)，水(3×20 mL)，1 mol·L-1盐酸(3×20 mL)和饱和食盐水(3×20 mL)洗涤，用无水Na2SO4干燥，旋蒸脱溶得油状液体3a 4.14 g。

用类似方法合成油状液体Boc-Gly-Val-OBn (3b)。

(2)4a和4b的合成通法

于0℃在反应瓶中依次加入TFA 5.3 mL，CH2Cl25.3 mL和3a或3b 5.29 mmol，搅拌使其溶解后反应2 h。减压浓缩除去TFA，残留物用CH2Cl2溶解，用1.0 mol·L-1NaOH溶液调至pH 10.0；分液，水相用CH2Cl2(3×20 mL)萃取，合并有机相，用饱和食盐水洗涤，无水Na2SO4干燥，减压浓缩至干得4a和4b。

(3)7的合成［以Boc-Leu-D-Pro-OBn(7a)为例］

在反应瓶中加入THF 25 mL，Boc-Leu-OH (6a)1.91 g(8.27 mmol)，HOBt(1-羟基苯并三氮唑)1.36 g(9.1 mmol)和 DIC 1.41 mL(9.1 mmol)，搅拌使其溶解；于0℃反应0.5 h；加入DPro-OBn·HCl(2 g，8.27 mmol)和NMM(1 mL，9.1 mmol)的DMF(4 mL)溶液，加毕，于室温反应48 h。过滤，滤液减压浓缩至干，用乙酸乙酯溶解，依次用饱和 NaHCO3溶液(3×20 mL)，水(3×20 mL)，1.0 mol·L-1盐酸(3×20 mL)和饱和食盐水(3×20 mL)洗涤，无水Na2SO4干燥，旋蒸脱溶后用混合溶剂［A=V(乙酸乙酯)∶V (石油醚)=1∶10］重结晶得油状液体7a 2.46 g。

用类似方法合成白色固体 Boc-Val-D-Pro-OBn(7c)。

(4)8a和8c的合成通法

在反应瓶中加入甲醇20 mL和7a或7c 2 g，搅拌使其溶解；加入10%Pd/C 200 mg，通氢气，于室温反应2 h。过滤除去Pd/C，滤液减压浓缩至干得 Boc-Leu-D-Pro-OH(8a)和 Boc-Val-D-Pro-OH (8c)。

(5)9的合成［以 Boc-Leu-D-Pro-Gly-Leu-OBn(9a)为例］

在反应瓶中加入 THF 20 mL和8a 1.63 g (4.95 mmol)，搅拌使其溶解，氩气保护，于-15℃加入NMM 0.60 mL(5.45 mmol)，缓慢滴加氯甲酸异丁酯0.71 mL(5.45 mmol)，滴毕，反应3 min～5 min；加入4a(4.95 mmol)和NMM(0.60 mL，5.45 mmol)的无水THF(5 mL)溶液，于-15℃反应30 min；撤去冰盐浴，于室温反应4 h。滤去不溶物，滤液减压浓缩后用乙酸乙酯溶解，依次用饱和 NaHCO3溶液(3×20 mL)，水(3×20 mL)，1.0 mol·L-1盐酸(3×20 mL)和饱和食盐水(3×20 mL)洗涤，无水Na2SO4干燥，减压浓缩用混合溶剂(A=1∶4)重结晶得白色固体9a 2.48 g。

用类似方法合成9b和9c。

9a:收率85%，m.p.147.0℃ ～148.5℃，+4°(c 1.0)；1H NMR δ:7.32～7.37(m，5H)，7.29(m，1H)，5.12～5.22(m，3H)，4.62～4.64(m，1H)，4.47～4.50(m，1H)，4.27～4.29 (m，1H)，4.11～4.17(dd，J=7.2 Hz，16.4 Hz， 1H)，4.06(m，H)，3.63～3.68(dd，J=4.8 Hz，17.2 Hz，1H)，3.53～3.58(m，1H)，2.01～2.22 (m，4H)，1.63～1.75(m，4H)，1.44～1.49(m，2H)，1.40(s，9H)，0.95～0.96(d，J=6.4 Hz，6H)，0.89～0.92(t，J=6.4 Hz，6H)；13C NMR δ:173.0，172.6，171.6，169.0，156.7，135.8，128.5，128.1，127.9，80.4，66.5，61.1，50.9，50.8，47.4，43.3，40.9，40.4，29.0，28.2，24.7，23.2，22.8，22.0，21.7；ESI-MS m/z: 611.3{［M+Na］+}。

Boc-Leu-D-Pro-Gly-Val-OBn(9b):收率75%， m.p.158.5℃ ～159.5℃，-10°(c 0.7)；1H NMR δ:7.31～7.39(m，5H)，7.19～7.21(d，J=8.8 Hz，1H)，5.14～5.22(m，3H)，4.51～4.56(m，2H)，4.24～4.29(m，1H)，4.08～4.14 (dd，J=7.6 Hz，16.8 Hz，1H)，4.04～4.06(m，1H)，3.69～3.74(dd，J=5.6 Hz，17.2 Hz，1H)，3.50～3.56(dd，J=8.0 Hz，17.2 H，1H)，2.01～2.25(m，5H)，1.63～1.66(m，1H)，1.41～1.49 (m，2H)，1.39(s，9H)，0.95～0.96(d，J=6.8 Hz，6H)，0.91～0.93(dd，J=1.6 Hz，6.8 Hz，6H)；13C NMR δ:172.9，171.6，171.5，169.1，156.7，135.7，128.5，128.2，128.0，80.3，66.5，60.9，57.4，50.9，47.2，43.4，40.2，31.1，29.0，28.2，24.6，23.2，21.9，19.0，18.0；ESI-MS m/z: 575.3{［M+H］+}，597.3{［M+Na］+}。

Boc-Val-D-Pro-Gly-Val-OBn(9c):收率90%， m.p.171℃ ～172℃，-2°(c 1.0)；1H NMR δ:7.30～7.39(m，5H)，7.23～7.26(d，J=8.4 Hz，1H)，5.32～5.34(d，J=6.8 Hz，1H)，5.17 (s，2H)，4.51～4.55(m，2H)，4.12～4.18 (dd，J=7.2 Hz，16.8 Hz，1H)，4.06(m，H)，3.93～3.97(t，J=7.6 Hz，1H)，3.65～3.70 (dd，J=5.2 Hz，16.8 Hz，1H)，3.56～3.62 (dd，J=8.0 Hz，17.2 Hz，1H)，2.17～2.27 (m，3H)，2.00～2.14(m，2H)，1.89～1.94 (m，1H)，1.39(s，9H)，1.00～1.01(d，J=6.8 Hz，3H)，0.95～0.97(d，J=6.8 Hz，3H)，0.92～0.94(d，J=4.4 Hz，3H)，0.91～0.92 (d，J=4.4 Hz，3H)；13C NMR δ:172.5，171.7，171.5，169.1，156.9，135.6，128.5，128.1，128.0，80.2，66.4，60.9，58.3，57.5，47.5，43.2，31.0，30.2，29.1，28.1，24.6，19.2， 19.0，18.8 18.0；ESI-MS m/z:561.3{［M+ H］+}，583.3{［M+Na］+}。

(6)10的合成(以10a为例)

于0℃在反应瓶中依次加入TFA 3.4 mL，CH2Cl23.4 mL和9a 1.99 g(3.37 mmol)，搅拌使其溶解；反应4 h。减压浓缩除去TFA，用CH2Cl2溶解，用1 mol·L-1NaOH溶液调至pH≈10.0，分液，水相用CH2Cl2(3×20 mL)萃取，合并有机相，用饱和食盐水(3×20 mL)洗涤，无水Na2SO4干燥，减压浓缩后用甲醇溶解，加入147 mg Pd/C (10%)，通氢气，反应2 h。过滤除去Pd/C，滤液减压浓缩后在乙醚中回流10 min，趁热过滤得白色固体10a 1.21 g。

用类似方法合成10b和10c。

2 结果与讨论

含有构象限制性模块D-Pro-Gly内核、N-末端为伯胺、能形成稳定β-转角结构的四肽系列化合物，经合成分析拆分成为C-端和N-端二肽模块，并通过液相全合成。N-末端含大位阻氨基酸(缬氨酸和亮氨酸)的C-端二肽模块通过DIC-HOBt缩合方法合成，N-末端无大位阻氨基酸(甘氨酸)的N-端二肽模块通过混合酸酐法合成，经脱保护、二肽模块混合酸酐缩合等步骤，最终合成了含有构象限制性模块D-Pro-Gly内核的四肽系列化合物H-Leu-D-Pro-Gly-Leu-OH，H-Leu-D-Pro-Gly-Val-OH和H-Leu-D-Pro-Gly-Val-OH，总收率分别为49.02%，40.13%和50.88%。

该合成方法操作简便、终产率高，工艺要求符合产业化，具有较高的工业化应用价值，为多肽的合成研究提供一定的研究基础。

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基于D-Pro-Gly构象限制性模块拟肽的合成*

李卫平，张鹏云，刘 茵

Synthesis of Conformationally Constrained Peptides Based on D-Pro-Gly Module

LI Wei-ping， ZHANG Peng-yun， LIU Ying
(Gansu Key Laboratory of Fine Chemicals，Gansu Insititute of Chemical Industry，Lanzhou 730000，China)

The tetrapeptides containing a terminated primary amine and conformationally restricted DPro-Gly segment as a strongly β-turn-nucleating element，H-Leu-D-Pro-Gly-Leu-OH，H-Leu-D-Pro-Gly-Val-OH and H-Leu-D-Pro-Gly-Val-OH，were designed and synthesized efficiently by condensation of N-module dipeptides with C-module dipeptides in solution.The total yield was 49.02%，40.13%and 50.88%，respectively.The structures were confirmed by1H NMR，13C NMR，ESI-MS and HR-MS.

C-module dipeptides；N-module dipeptides；D-Pro-Gly；β-turn；total synthesis

O629.72

A

1005-1511(2014)01-0076-05

2012-10-22；

2013-11-18

甘肃省科技创新服务平台建设计划(1001TTPA005，1103TTPA009)

李卫平(1982-)，男，汉族，山东烟台人，硕士研究生，工程师，主要从事精细化工及医药中间体的合成研究。

刘茵，研究员，E-mail:lindaliu017@sina.com

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