熔融法合成邻苯二甲酰氨基酸

仝红娟，刘 斌，杜 漠，唐文强

(1.陕西国际商贸学院医药学院，陕西 西安 712046；2.陕西省中药绿色制造技术协同创新中心，陕西 西安 712046)

多肽是α-氨基酸通过肽键连接在一起而形成的化合物，被广泛应用于医药领域多种药物分子的合成[1-3]。目前，合成多肽的重要途径是人工合成，在合成过程中，氨基酸的活性基团保护策略受到研究者的广泛关注[4-5]。对氨基酸结构中的氨基进行保护可以实现其羧基或其它活性基团的高效专一反应，进而减少副反应的发生[6-7]。邻苯二甲酰基(Phth)作为一种常见的氨基保护基团，被大量应用于氨基酸的保护中[8-10]。目前，邻苯二甲酰氨基酸通常是用邻苯二甲酸酐和氨基酸在溶剂存在下反应合成[11-12]，存在收率较低、过程繁琐等缺点。近年来，随着药物化学及多肽化学的迅速发展，作为多肽合成的一种基本原料，邻苯二甲酰氨基酸的合成研究受到广泛关注[13-14]。为了开发一种简便有效的邻苯二甲酰氨基酸合成方法，作者以邻苯二甲酸酐为原料，采用熔融法分别与5种氨基酸(甘氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸、苏氨酸、天冬氨酸)在无溶剂参与下发生缩合反应，合成5种邻苯二甲酰氨基酸，并以邻苯二甲酰苯丙氨酸的合成为模型反应，探究最佳反应条件。其合成路线如图1所示。

图1 邻苯二甲酰氨基酸的合成路线Fig.1 Synthetic route of phthalylamino-acids

1 实验

1.1 试剂与仪器

邻苯二甲酸酐、甘氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸、苏氨酸、天冬氨酸，分析纯，阿达玛斯；柱层析硅胶(300～400目)，试剂级，青岛海洋化工厂；其它试剂均为市售分析纯。

AV400型核磁共振仪(CDCl3为溶剂，TMS为内标)，德国Bruker公司；RE-52AA型旋转蒸发仪，上海亚荣生化仪器厂；SHB-Ⅲ型循环水式多用真空泵，郑州长城科工贸有限公司。

1.2 合成方法

在50 mL双口瓶中加入邻苯二甲酸酐2.22 g(15 mmol)，145 ℃下搅拌熔融后加入氨基酸(10 mmol)，搅拌均匀；继续反应25 min，待体系温度降至室温，得到淡黄色固体；捣碎后加入甲基叔丁基醚，打浆搅拌均匀；减压抽滤，所得固体在乙醇和水的混合溶剂(1 ∶ 2，体积比)中重结晶，即得邻苯二甲酰氨基酸。

2 结果与讨论

2.1 目标化合物的表征

邻苯二甲酰甘氨酸(Ⅰa):白色固体,收率94.8%。1HNMR(400 MHz,DMSO-d6),δ:8.01～7.78(m,4H),4.32(s,2H);13CNMR(100 MHz,DMSO-d6),δ:169.31,167.69,135.29,131.89,123.86,31.14。

邻苯二甲酰苯丙氨酸(Ⅰb):白色固体,收率91.5%。1HNMR(400 MHz,CDCl3),δ:10.86(s,1H),7.80(dd,J=5.4 Hz、3.1 Hz,2H),7.70(dd,J=5.4 Hz、3.1 Hz,2H),7.23～7.18(m,5H),5.26(t,J=8.3 Hz,1H),3.62(d,J=8.3 Hz,2H);13CNMR(100 MHz,CDCl3),δ:174.70,167.41,136.42,134.18,131.49,128.83,128.61,126.95,123.57,53.08,34.38。

邻苯二甲酰亮氨酸(Ⅰc):白色固体,收率89.1%。1HNMR(400 MHz,CDCl3),δ:10.73(s,1H),7.91～7.82(m,2H),7.78～7.71(m,2H),5.01(dd,J=11.5 Hz、4.3 Hz,1H),2.44～2.32(m,1H),1.99～1.92(m,1H),1.57～1.44(m,1H),0.94(dd,J=8.2 Hz、6.8 Hz,6H);13CNMR(101 MHz,CDCl3),δ:175.86,167.67,134.23,131.73,123.60,50.42,36.99,25.09,23.06,20.97。

邻苯二甲酰苏氨酸(Ⅰd):白色固体,收率84.6%。1HNMR(400 MHz,DMSO-d6),δ:7.93～7.87(m,4H),4.97(br,1H),4.47(d,J=8.7 Hz,1H),4.41～4.25(m,1H),3.39(br,1H),1.34(d,J=6.0 Hz,3H);13CNMR(101 MHz,DMSO-d6),δ:169.67,167.87,135.15,131.83,123.72,63.61,58.46,22.61。

邻苯二甲酰天冬氨酸(Ⅰe):白色固体,收率78.2%。1HNMR(400 MHz,DMSO-d6),δ:13.00(s,2H),7.97～7.86(m,4H),5.17(t,J=7.2 Hz,1H),3.14(dd,J=16.6 Hz、7.4 Hz,1H),2.94(dd,J=16.7 Hz、7.0 Hz,1H);13CNMR(100 MHz,DMSO-d6),δ:171.91,170.37,167.47,135.37,131.62,123.91,48.36,34.26。

2.2 邻苯二甲酸酐与苯丙氨酸物质的量比对目标化合物Ⅰb收率的影响

在邻苯二甲酰氨基酸合成反应中，邻苯二甲酸酐既是原料也是反应溶剂，其与氨基酸在熔融状态下发生缩合反应保护氨基。因而，邻苯二甲酸酐用量对反应具有重要影响。以邻苯二甲酰苯丙氨酸的合成为模型反应，固定反应温度为145 ℃、反应时间为25 min，考察邻苯二甲酸酐与苯丙氨酸物质的量比对目标化合物Ⅰb收率的影响，结果见表1。

表1 邻苯二甲酸酐与苯丙氨酸物质的量比对目标化合物Ⅰb收率的影响

Tab.1 Effect of molar ratio of phthalic anhydride to phenylalanine on yield of target compoundⅠb

由表1可知，当n(邻苯二甲酸酐)∶n(苯丙氨酸)为1.3∶1时，目标化合物Ⅰb的收率仅为88.6%；增加邻苯二甲酸酐用量，收率逐渐升高，在n(邻苯二甲酸酐)∶n(苯丙氨酸)为1.5∶1时，收率已达到91.5%；继续增加邻苯二甲酸酐用量，收率略微升高；再继续增加邻苯二甲酸酐用量，收率反而降低。综合考虑，确定最佳n(邻苯二甲酸酐)∶n(苯丙氨酸)为1.5∶1。

2.3 反应温度对目标化合物Ⅰb收率的影响

固定n(邻苯二甲酸酐)∶n(苯丙氨酸)为1.5∶1、反应时间为25 min，考察反应温度对目标化合物Ⅰb收率的影响，结果见表2。

表2 反应温度对目标化合物Ⅰb收率的影响

由表2可知，当反应温度为135 ℃时，目标化合物Ⅰb的收率仅为76.8%；升高反应温度，收率逐渐升高，在反应温度升至145 ℃时，收率达到最高，为91.5%；继续升高反应温度，收率反而降低。可能是因为，高温条件下，搅拌不够均匀而导致部分原料发生聚合。所以，确定最佳反应温度为145 ℃。

2.4 反应时间对目标化合物Ⅰb收率的影响

固定n(邻苯二甲酸酐)∶n(苯丙氨酸)为1.5∶1、反应温度为145 ℃，考察反应时间对目标化合物Ⅰb收率的影响，结果见表3。

表3 反应时间对目标化合物Ⅰb收率的影响

Tab.3 Effect of reaction time on yield of target compoundⅠb

序号反应时间/min收率/%12083.622591.533089.744085.2

由表3可知，当反应时间为20 min时，目标化合物Ⅰb的收率仅为83.6%；延长反应时间，收率逐渐升高，反应25 min时，收率升至91.5%；继续延长反应时间，收率反而降低。可能是因为，反应时间过长，部分原料聚合所致。所以，确定最佳反应时间为25 min。

3 结论

以邻苯二甲酸酐为原料，采用熔融法分别和5种氨基酸(甘氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸、苏氨酸、天冬氨酸)发生缩合反应得到5种邻苯二甲酰氨基酸。以邻苯二甲酰苯丙氨酸的合成为模型反应，确定最佳反应条件为：n(邻苯二甲酸酐)∶n(苯丙氨酸)为1.5∶1、反应温度为145 ℃、反应时间为25 min，在此条件下，邻苯二甲酰苯丙氨酸收率可达91.5%。在最佳反应条件下，其它4种邻苯二甲酰氨基酸均以较高收率获得。该方法具有操作简单、收率高、反应时间短等优点，可用于邻苯二甲酰氨基酸的简便合成。