树脂催化法合成伪脯氨酸杂环肽

(成都大学四川抗菌素工业研究所，四川成都，610051)

科研与开发

树脂催化法合成伪脯氨酸杂环肽

贾爱琼马晓黎赵经伟汪令
(成都大学四川抗菌素工业研究所，四川成都，610051)

以Dowex50树脂催化合成伪脯氨酸(杂环肽)，既能缩短反应时间又能提高反应收率，产品纯化简单，无需柱层析。

伪脯氨酸 合成 Dowex50树脂 催化 缩短 提高 简单

在多肽序列中，脯氨酸同其前的氨基酸残基所形成的酰胺肽键称为肽脯酰胺键(Xaa-Pro bond)。生物合成的多肽和蛋白质中所有的氨基酸序列均以Trans构型的状态存在。Cis肽键在蛋白中很少见，但是含有脯氨酸的Xaa-Pro bond却含有10%-30%的Cis比率。在短链多肽溶液中，Cis/Trans构象的比率甚至相等。Trans/Cis异构化是蛋白质总体折叠速率的瓶颈。

分子中这种Cis/Trans的转换，可以形象地称为分子开关，在生命现象中发挥着重大的调控作用。这种转换影响的因素非常多，可能会导致一些蛋白结构及活性变化，从而引发疾病，如癌症，老年痴呆症。

实现Cis/Trans的转换方法是用非天然类似物替换Pro,以增大Pro在多肽和蛋白质骨架中的影响作用。主要通过合成伪脯氨酸(ψPro)提高Xaa-Pro键中的Cis构象的比率。伪脯氨酸二肽既是Ser、Thr和Cys的可逆保护基，又被证明是肽化学领域中克服某些内在问题的万能工具。

伪脯氨酸(Pseudoprolines)是由含有羟基或者巯基的氨基酸比如Ser/Thr和Cys与醛或者酮缩合而成的Pro类似物，其脯氨酰环中的CH2基被氧或硫原子取代。其结构特点如图1所示。

将Pro引入多肽中能够提高Xaa-Pro肽键中的 Cis构象的比率。由于伪脯氨酸能够诱导Cis/Trans的异构化，因此可以用来构建高Cis构象含量的肽类似物。

上式中： R1：氨基保护基，R2：α-氨基酸侧链图1 伪脯氨酸的结构式

1 伪脯氨酸的合成设计

1.1 合成路线选择

伪脯氨酸(ψPro)主结构是含氮、氧的五元杂环，相关专利的合成方法报道如图2所示。

图2 专利方法合成伪脯氨酸

此路线经过反复成盐缩合，操作复杂，总收率低；有的用对甲苯磺酸或者吡啶对甲苯磺酸盐催化，但是反应时间长，分离纯化困难，反应不完全，产品收率低。

本文选择如图3路线、采取Dowex50树脂做催化剂，合成亮氨酸-苏氨酸伪脯氨酸，反应步骤少，反应时间短，收率高，产品易纯化。

图3 亮氨酸-苏氨酸伪脯氨酸的合成

1.2 关键试剂的选择

化合物(1)到化合物(3)的合成所涉及的缩合和保护都是很成熟的单元反应，文献报道方法均可借鉴使用。本论文主要讨论化合物(3)的缩合反应。化合物(3)中既有含氢键的胺基又有羟基，具有类似二醇的性质，因此能与醛或者酮进行缩合反应。有文献采用对甲苯磺酸或者其吡啶盐做催化剂，反应时间长，回流20小时仍然残留较多原料；反应收率低，最多只能达到40%；而且产品纯化困难，需要柱层析；本文选择酸性树脂Dowex50代替对甲苯磺酸或者其他酸性化合物催化反应。

1.3 实验部分

以Fmoc-Leu-OH为起始物合成Fmoc-Leu-THr(ψMe,Mepro)-OH为例。

1.3.1 实验试剂

Fmoc-Leu-OH、苏氨酸、乙酸乙酯、四氢呋喃、二氯甲烷、DMF、三乙胺、溴化苄2,2-二甲氧基丙烷、石油醚、无水甲酸、甲苯、分析纯，四川成都科龙试剂厂；10% Pd-C，陕西瑞科试剂公司。

1.3.2 实验仪器

150毫升三颈瓶、100毫升三颈瓶、150毫升三颈瓶、100毫升砂芯漏斗、150毫升抽滤瓶、磁力加热搅拌器、旋蒸蒸发仪等。

1.3.3 实验操作

(1)按照常规肽的合成以及羧基保护的方法，化合物(2)(7.1克，0.02mol)经过羧酸与胺的缩合、羧基保护后得到化合物(3)(7.40克，0.014mol)。

(2)100毫升三颈瓶中，将化合物(3)(5.44克,0.01mol)与2,2-二甲氧基丙烷45毫升混合搅拌，向其中加入Dowex50树脂0.5克，体系搅拌加热至回流，间隔1小时取样，薄层监测反应，2小时后原料残留较少，继续搅拌1小时，无明显变化，停止反应。体系降温至室温后，过滤，浓缩回收溶剂。残余白色泡沫状固体，用8毫升乙酸乙酯-石油醚重结晶，得到4.96克(0.085 mol)米黄色目标化合物(4)，收率85%。

(3)50毫升三颈瓶中，将上步所得化合物(4)与25毫升无水甲酸小心混合，氮气保护下，小心加入10% Pd-C 0.25克，室温搅拌过夜，室温下搅拌12小时，薄层监测，反应结束后停止搅拌，过滤回收钯碳，滤液浓缩，重结晶，得到Fmoc-Leu-Thr(ψMe,Mepro)-OH伪脯氨酸杂环肽(5)4.90克，收率98.8%。

2 结果与讨论

原文献方法反复成盐、解盐的过程导致操作复杂、产品总收率低；采用对甲苯磺酸催化缩合反应合成化合物(4)，此结构中氮氧杂环的缩醛结构本身对酸水敏感，容易分解，所以一方面导致反应进行程度低，另一方面，在后除酸处理时遇碱水体系导致产物分解，产品在体系中的含量比例大大降低，所以产品纯化困难，只有通过柱层析达到目的，最终收率不足40%。

本论文选取酸性Dowex50树脂作为缩合反应的催化剂，制备得到高收率的伪脯氨酸杂环肽，环合反应收率可达85% 。用固体酸性树脂代替对甲苯磺酸催化反应，反应结束后催化剂容易除去，反应后处理时产物中杂质含量少，且后处理简单，无需碱液去除酸，与现有的合成方法相比，产物的获得不需要反复成盐和解盐，产物的纯化也无需反复柱层析，工艺成本大大降低。

[1] Maria Chrzanowska, Agnieszka Dreas and Maria D. Rozwadowska. Asymmetric synthesis of (R)-(+)- and (S)-())-2,3-methylenedioxy-8-oxoberbine(gusanlung D)[J] .Tetrahedron: Asymmetry, 2004, (15):1113-1120.

[2] Franc, ois Debaene, Julien A. Da Silva, Zbigniew Pianowski,Fernando [J]. Duran and Nicolas Winssinger.Expanding the scope of PNA-encoded libraries: divergent synthesis of libraries targeting cysteine, serine and metallo-proteases as well as tyrosine phosphatases. Tetrahedron,2007, (63) :6577-6586.

[3] Torsten Wo 1hr, Franck Wahl, Adel Nefzi, Barbara Rohwedder, Tatsunori Sato, Xicheng Sun, and Manfred Mutter*.Pseudo-Prolines as a Solubilizing, Structure-Disrupting Protection Technique in Peptide Synthesis. [J]. Am. Chem. Soc, 1996,(118): 9218-9227.

[4]Thomas Ammann,Muttenz(CH);Stephan Goetzoe,Muttenz(CH);B Thern,Basel(CH);Sandra Welz,Neuenburg(DE);Klaus-Juergen Wolter,Muellheim(DE).PSEUDOPROLINE DIPEPIDES.US7612209.June,14,2007.

[5] 弗.哈夫曼-拉罗切有限公司 .假脯氨酸二肽[P].瑞士:CN101472939. 2008,01.03.

[6] 李学臣.丝氨酸和苏氨酸位的天然化学链接[P].中国香港:CN102482320. 2013,10.23.

[7] 南京英沛生物技术有限公司.一种艾塞那肽固相合成方法[P].中国:CN102942625. 2012,(11):30.

ResinCatalyzedSynthesisofPseudoprolineHeterocyclicPeptides

JiaAiqiong,MaXiaoli,ZhaoJingwei,WangLing
(SichuanIndustrialInstituteofAntibiotics,ChengduUniversity,Chengdu610051,Sichuan,China)

When Dowex50 resin is used as catalyst for the synthesis of Pseudoprolines (heterocyclic peptide), the reaction time can be shortened from 24 hour to 3 hour,,and the reaction yield can be improved from 40% to 80%,the components of reaction system are simple, there is no need for column chromatography to separate it.

pseudoprolines; synthesis; Dowex50 resin; catalyst; shortened; improved; simple

新疆丰泰化工建设年产6万吨腐殖酸钙有机无机复混肥项目

新疆丰泰化工科技有限公司拟建设年产6万吨腐殖酸钙有机无机复混肥项目。项目总投资2877.75万元，建设地点新疆阜康产业园阜东一区，建设内容包括两条年产3万吨腐殖酸钙有机无机复混肥生产线及配套的原料系统、环保设施、公用工程设施、消防安全及办公服务设施等。项目环评单位为新疆化工设计研究院有限责任公司。新疆丰泰化工成立于2013年，公司主营产品为新型硫酸钾，新型颗粒钾，食品级硫酸镁，农业级硫酸镁，腐植酸钙，硫酸铵，有机、无机复混肥。

(汪家铭)

瓮福集团实施50万吨/年氨氮废水深度处理项目

瓮福(集团)有限责任公司近期计划在贵州省福泉市马场坪工业园区实施50万吨/年氨氮废水深度处理项目。该项目工程总投资2700万元，分两期建设。其中一期投资650万元，新建一套15万吨/年氨氮废水处理系统，使企业生产线来的废水经脱盐浓缩、电渗析处理后与生产线母液水一并进入公司现有系统消化。含氨氮蒸发冷凝液废水经脱盐浓缩、电渗析处理后再经脱氨后进入公司现有装置回用。项目二期投资2050万元，新建一套35万吨/年氨氮废水处理系统，将来自企业生产线的废水经过脱盐浓缩、电渗析后浓水与生产线母液水一并进入改造后的MVR蒸发系统，资源化回用产出40%硫酸铵混合液。淡水和MVR冷凝液再入树脂系统进行氨氮脱除后回用。树脂采用硫酸再生，再生的硫酸氨溶液进入MVR蒸发系统。二期还拟对公司现有磷石膏制硫铵装置三效蒸发系统改造成MVR蒸发系统。本项目工艺成熟，技术可靠，厂址选择合理，通过对高浓度氨氮废水进行深度处理后回用，保障了企业内部装置的稳定运行，降低了企业废水排放的风险，从而防止了废水排放对区域鱼梁江水环境的污染影响。

(汪家铭)