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1、氨基酸和生物资源2010,32(1):34~38AminoAcids&BioticResources氨基酸酰胺类化合物的合成*廖明霞,李晔,韩伟伟,苑海涛(北京科技大学应用科学学院,北京100083)摘要:阐述了氨基酸氨基保护的常用方法和试剂,氨基酸酰胺类化合物合成的基本原理和方法以及在合成中需要注意的问题。重点阐述了氨基酸酰胺类化合物的合成机理和合成方法。展望了氨基酸酰胺类衍生物的合成方向。关键词:氨基酸;氨基保护;氨基酸酰胺类化合物;合成方法中图分类号:O621.3文献标识码:A文章编号:1006-8376(2010
2、)01-0034-05氨基酸是生物分子最基本的单元,具有良好的子中羧基形成酰胺键时氨基保持不变,通常需要用易生物相容性和特殊功能,可用于很多需要生物相容于脱去的基团对氨基进行保护,如图1所示,其中X性物质修饰的材料,比如医药高分子材料,仿生材和Y分别为A-氨基和侧链功能基团的保护基。保[1][3~5]料,酶生物传感器等。对于这些材料的改性修护氨基的一些主要方法和基团已有文献论述。饰,往往通过氨基酸的氨基或羧基同材料的功能基团进行反应来完成。比较多的反应涉及到酰胺键的[2]形成,然而氨基和羧基基团的相互影响以及羧基与氨基容
3、易发生酸、碱反应生成羧酸铵盐等,使得形成酰胺的反应较难进行。但只要仔细研究形成酰胺图1氨基酸和保护氨基酸的结构示意图键的机理,不难发现,氨基酸类酰胺类化合物是应该可以高产率合成出来的。在脱保护选择性上,氨基酸合成酰胺键过程中[6]为使氨基酸形成酰胺键,需要使氨基酸的氨基氨基保护基必须符合下列要求:1)引入保护基后或者羧基活化。因活化氨基的反应激烈,而且常常的氨基酸衍生物不再保持两性离子结构状态;2)脱发生消旋,所以总是采用保护氨基、活化羧基的办保护时,不能破坏酰胺键的稳定性;3)在所有必要法。本文综述了氨基酸常用的氨基保
4、护方法,并首的操作过程中,不能发生脱除;4)必须有利于保护次总结了其形成酰胺键的机理及其合成方法。中间体的稳定性和表征;5)必须有利于保护氨基酸的溶解性。归纳起来可以分为烷氧羰基(氨基甲酸1氨基的保护酯类)、酰基和烷基三大类,见表1。这里着重介绍氨基酸中的氨基对氧化和取代等反应都很敏比较常用的烷氧羰基类保护基,其中使用最普遍的[7]感,如可能形成线性肽和环肽等副产物,为了使分是Cbz、Boz和Fmoc。表1几种代表性的常用氨基保护基收稿日期:2009-09-24作者简介:廖明霞,女(1987-)硕士生,研究方向为有机合成
5、。Emai:lvirgo545an@163.com*通讯作者Emai:lliye@sas.ustb.edu.cn。基金项目:北京市自然科学基金支持(2083028)廖明霞等氨基酸酰胺类化合物的合成#35#[8]1.1苄氧羰基方法是在肖登-鲍曼(Schotten-Baumann)条件这是目前最常使用的氨基保护基之一,缩写为下,氨基酸与氯甲酸苄酯反应,在氢氧化钠、碳酸氢Cbz(或Z),优点在于:1)保护基的引入比较容易;钠或氧化镁存在下,在含水的有机溶剂中激烈搅拌。2)N-苄氧羰基氨基酸易于结晶而且比较稳定;3)如图2。Cb
6、z-保护氨基酸的产率一般都很高(90%苄氧羰基氨基酸在活化时不易消旋。引入Z基的以上),产品为晶体。图2Z基的引入反应原理苄氧羰基保护的氨基酸已广泛应用于各种有机(Fmoc)一样,亦是氨基非常有效的保护基之一,许合成中,但优化合成苄氧羰基氨基酸的研究仍在继多氨基酸的Boc-衍生物都有工业应用的价值。它[9~11]续。此外,已报道20多种不同取代的苄氧羰具有如下优点:1)Boc-氨基酸易得到结晶;2)Boc基保护基,这些在苄氧羰基的苯环上进行了取代的-氨基酸易酸解,又具有稳定性,易于长期保存;3)酸[6,12]保护基具有不
7、同选择性脱去或其它优点,比如解时不易产生副反应;4)对碱解和肼解稳定;5)Boc-3,5-二甲氧基苄氧羰基、2-硝基苄氧羰基和6-氨基酸对催化氢解稳定,氮比Cbz对酸要敏感的多。硝基-3,4-二甲氧基苄氧羰基可用光解的方法脱常采用活化的叔丁氧羰基衍生物同氨基酸反应[7,14]除。苄氧羰基保护基的苯环在3或4位被卤素或硝的方法,叔丁氧羰基(Boc)的引入如图3所示。基取代后,能提高对酸的稳定性,这可以更好地区分如以叠氮甲酸叔丁酯为原料,通过叠氮法进行。其Boc和Z,而且其保护的氨基酸衍生物更易于结晶。缺点是必须严格控制pH
8、值,且高温蒸馏纯化时,极1.2叔丁氧羰基易引起爆炸。二叔丁氧基碳酸酐[(Boc)2O]也常作[13]叔丁氧羰基(Boc)与Z基和芴甲氧羰基为引入Boc的试剂。#36#氨基酸和生物资源图3叔丁氧羰基的引入反应原理[15]关于改良的叔丁氧羰基类衍生物已有许多酸)、Cys(半胱氨酸)等对酸不稳定的多肽;2)Fmoc报道,有
