N-碘代乙酰基-N′-生物素-3,6-二氧杂辛烷-1,8-二胺的简便合成*

王立霞，向俊锋，唐亚林

(中国科学院 化学研究所 国家分子科学中心 分子动态与稳态结构实验室，北京 100190)

·研究简报·

N-碘代乙酰基-N′-生物素-3,6-二氧杂辛烷-1,8-二胺的简便合成*

王立霞，向俊锋，唐亚林

(中国科学院 化学研究所 国家分子科学中心 分子动态与稳态结构实验室，北京 100190)

报道N-碘代乙酰基-N′-生物素-3,6-二氧杂辛烷-1,8-二胺(4)的简便合成方法。以3,6-二氧杂辛烷-1,8-二氨和D-生物素为原料，经4步反应，高收率(74.9%)地合成了4，其结构经1H NMR确证。

3,6-二氧杂辛烷-1,8-二氨;D-生物素;N-碘代乙酰基-N′-生物素-3,6-二氧杂辛烷-1,8-二胺；合成

PEG类修饰剂，因其具有毒性小、无抗原性、亲水性和生物相容性良好等优点，被广泛应用于蛋白质等生物大分子的化学修饰[1]。D-生物素是人和动物新陈代谢中不可缺少的一种水溶性B族维生素，其不仅在脂肪酸生化合成和糖酵解等多种生化反应中扮演重要角色，也是分子生物学中常用的分子探针标记物[2]。将PEG类修饰剂和D-生物素引入到同一个化合物结构中，使其兼具亲水性和亲生物性，引起了材料和药物化学工作者浓厚的研究兴趣[3-4]。

N-碘代乙酰基-N′-生物素-3,6-二氧杂辛烷-1,8-二胺(4)是该类化合物的典型代表，除良好的亲水性和亲生物性等特性外，还具有很强的反应活性，可被进一步引入到复杂的有机化合物结构中[5-6]。

2000年，Hawrot小组[7]以3,6-二氧杂辛烷-1,8-二氨和D-生物素为原料，经5步反应合成了4。该方法操作复杂，产率较低且其中4步反应均需柱层析纯化。

为减少反应步骤，简化后处理，提高反应产率，本文以3,6-二氧杂辛烷-1,8-二氨和D-生物素(D-biotin)为原料，经4步反应，高收率(74.9%)地合成了4(Scheme 1),其结构经1H NMR确证。改进后的方法缩短了反应路线，简化了反应后处理，总收率从33.6%提高至74.9%。

1 实验部分

1．1 仪器与试剂

AVANCE 400MHz型核磁共振仪(CDCl3为溶剂，TMS为内标)。

所用试剂均为分析纯,使用前按标准方法纯化。

1．2 合成

(1)N-Boc-3,6-二氧杂辛烷-1,8-二胺(1)的合成[8]

在烧瓶中加入3,6-二氧杂辛烷-1,8-二氨10.0g(67.5mmol)和氯仿100mL，搅拌使其溶解；氮气保护，搅拌下于0℃缓慢滴加二碳酸二叔丁基酯(Boc)2O 1.475g(6.75mmol)的干燥氯仿(100mL)溶液，滴毕，于0℃反应0.5h～1h；于室温反应12h。旋干溶剂，加水100mL，用二氯甲烷(3×100mL)萃取，合并有机相，用饱和食盐水洗涤，无水硫酸镁干燥，旋干溶剂得亮黄色油状物11.68g，收率100%；1H NMRδ：3.60(s,4H),3.54～3.48(m,4H),3.31～3.28(m,2H),2.86(t,J=5.2Hz,2H)，1.42(s,9H)。

(2)N-Boc-N′-生物素-3,6-二氧杂辛烷-1,8-二胺(2)的合成[9]

在烧瓶中依次加入D-biotin 4.4g(18mmol)，O-苯并氮唑-四甲基脲六氟磷酸酯(HBTU)6g(16mmol)，N，N-二异丙基乙胺(DIPEA)3.5mL和干燥DMF 332mL，于室温搅拌使其溶解；缓慢滴入3g(12mmol)1中，滴毕，反应1h。旋干溶剂得棕黄色油状物，经硅胶柱层析[洗脱剂：V(丙酮)∶V(甲醇)=10∶1]纯化得黄色油状物25.3g，收率91.3%；1H NMR(CD3OD)δ：4.53～4.50(m,1H),4.34～4.31(m,1H),3.64(s,4H),3.54(tt,J=12.8Hz,5.6Hz,4H),3.40(t,J=5.6Hz,2H),3.25(t,J=5.6Hz,2H),2.95(dd,J=12.4Hz,5.2Hz,1H),2.70(d,J=12.8Hz,1H),2.24(t,J=7.6Hz,2H),1.73～1.63(m,7H),1.40(s,9H)。

(3)N-生物素-3,6-二氧杂辛烷-1,8-二胺(3)的合成[9]

在反应瓶中加入25.3g(11mmol)和三氟乙酸50mL，搅拌使其溶解；加入苯甲醚0.5mL，于室温反应1h。旋干溶剂得棕色油状物3(未经纯化和表征，直接进行下步反应)。

(4)4的合成[7]

在反应瓶中加入3150mg(0.4mmol)和干燥的四氢呋喃5mL，于室温搅拌使其溶解；依次滴加碘代乙酸酐354mg(1mmol)和DIPEA 129mg(1mol)，滴毕，反应1h。旋干溶剂后经快速柱层析[洗脱剂：V(二氯甲烷)∶V(甲醇)=10∶1]纯化得白色固体4177mg，收率82%；1H NMR(D2O)δ：4.65～4.63(m,1H),4.47～4.45(m,1H),3.80(s,2H),3.73(s,4H),3.67(s,4H),3.44(s,4H),3.02(dd,J=8.0Hz,4.0Hz,1H),2.81(d,J=12.0Hz,1H),2.31(t,J=4.0Hz,2H),1.79～1.42(m,7H)。

2 结果与讨论

合成1时，因价格便宜，可加入过量3,6-二氧杂辛烷-1,8-二氨，反应结束后，经水洗和萃取即可制得1，收率100%；合成2时，在HBTU和DIPEA作用下，经成熟的酸胺缩合反应，短时间即可高收率(91.3%)的制得2；合成3时，在三氟乙酸和少量苯甲醚作用下顺利脱去保护基Boc就可直接用于下步反应；合成4时，参考了Hawrot小组[7]所采用的方法，在DIPEA作用下，引入碘代乙酰基合成4，收率82%。

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FacileSynthesisofN-iodoacetyl-N′-biotinyl-3,6-dioxaoctane-1,8-diamine

WANG Li-xia,XIANG Jun-feng,TANG Ya-lin

(State Key Laboratory for Structural Chemistry of Unstable and Stable Species,Beijing National Laboratory for Molecular Sciences,Institute of Chemistry,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100190,China)

A facile and effective method of synthesizingN-iodoacetyl-N′-biotinyl-3,6-dioxaoctane-1,8-diamine(4)was reported.4with yield of 74.9% was synthesized from 3,6-dioxaoctane-1,8-diamine and D-biotin by a four-step reaction.The structure was confirmed by1H NMR.

3,6-dioxaoctane-1,8-diamine;D-biotin;N-iodoacetyl-N′-biotinyl-3,6-dioxaoctane-1,8-diamine;synthesis

2013-08-30；

2014-09-20

国家自然科学基金资助项目(21302188,81072576)

王立霞(1984-)，女，汉族，山东聊城人，博士研究生，助理研究员，主要从事有机合成及超分子化学的研究。

唐亚林，研究员，博士生导师，E-mail：tangyl@iccas.ac.cn

O626.1；O623.73

A

1005-1511(2014)06-0800-03