專利名稱：一種半胱氨酸衍生物、非離子型聚半胱氨酸及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半胱氨酸衍生物、非離子型聚半胱氨酸及其制備方法，屬于有機(jī)合成領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
氨基酸作為人體的基本組成成分具有其它材料不可比擬的生物相容性和生物可降解性，同時(shí)氨基酸含有許多可以利用的官能團(tuán)來改性和制備具有特定功能的聚多肽。因此基于天然氨基酸的高分子材料被廣泛地用于多個(gè)材料領(lǐng)域，一般的，可采用多種聚合方法合成聚氨基酸多肽，如液相合成、固相合成、NCA開環(huán)聚合以及基因工程生物合成等方法。智能高分子材料的研究是新技術(shù)、新功能材料產(chǎn)生的源泉和研究熱點(diǎn)。智能材料是指對(duì)外界環(huán)境的物理或者化學(xué)刺激，材料的物理或者化學(xué)性質(zhì)能夠發(fā)生相應(yīng)的突變的一類材料。因此通過分子 結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，對(duì)天然氨基酸進(jìn)行化學(xué)修飾，引入一些新的官能團(tuán)來制備新的功能性氨基酸單體，進(jìn)而能夠創(chuàng)造具有不同物理化學(xué)性質(zhì)的聚氨基酸材料，進(jìn)一步用不同的多肽合成方法制備具有特殊性能的多肽，以及通過聚合反應(yīng)制備均聚物或與其他氨基酸共聚制備嵌段共聚物，使其合成的多肽具有特定的功能。綜上所述，發(fā)展高效、高選擇性的有機(jī)反應(yīng)來制備功能氨基酸單體是合成中的一個(gè)難點(diǎn)，具有很大的挑戰(zhàn)性；新的功能氨基酸單體可以進(jìn)一步用于制備新性能和新功能的高分子材料。我們知道，巰基能夠與活化的烯烴雙鍵如丙烯酸酯或丙烯酰胺等在弱堿性的條件下發(fā)生邁克爾加成反應(yīng)，生成硫醚。這類反應(yīng)具有反應(yīng)速率快，反應(yīng)條件溫和，定量反應(yīng)的特點(diǎn)，被稱為“點(diǎn)擊化學(xué)”反應(yīng)。因此，利用邁克爾加成反應(yīng)制備帶有新型官能團(tuán)的功能性氨基酸單體，具有合成方法簡(jiǎn)單，綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種半胱氨酸衍生物及其制備方法；本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種非離子型聚半胱氨酸及其制備方法。本發(fā)明提供的式(I)所示半胱氨酸衍生物，
權(quán)利要求
1.式(I)所示半胱氨酸衍生物，
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半胱氨酸衍生物，其特征在于:所述烷氧羰基為叔丁氧羰基；所述芳烷氧羰基為苯甲氧羰基或芴甲氧羰基。
3.權(quán)利要求1或2所述半胱氨酸衍生物的制備方法，包括如下方法(a)、(b)、(c)、(d)、(e)或(f)中的步驟: 方法(a)、 (1)聚乙二醇單甲醚與式(V)所示丙烯酰氯化合物在堿性化合物a存在的條件下進(jìn)行反應(yīng)得到式(V1-1)所示化合物，式(V)和式(V1-1)中，R2SH或甲基，式(V1-1)中，X為I 9之間的自然數(shù)； (2)式(V1-1)所示化合物與半胱氨酸在弱堿性條件下進(jìn)行反應(yīng)即得式(1-1)所示半胱氨酸衍生物，式(1-1)中，R2 SH或甲基，X為I 9之間的自然數(shù)；
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于: 方法(a)中，步驟(I)中，所述聚乙二醇單甲醚與式(V)所示丙烯酰氯化合物的摩爾份數(shù)比為1: (1-2);所述聚乙二醇單甲醚與堿性化合物a的摩爾份數(shù)比為1: (1-2);所述反應(yīng)的溫度為0°C 25°C，時(shí)間為12 48h ； 步驟(2)中，所述半胱氨酸與式(V1-1)所示化合物的摩爾份數(shù)比為1: (1-2);所述弱堿性條件的pH值為7 8 ;所述反應(yīng)的溫度為20°C 30°C，時(shí)間為8 48h。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的方法，其特征在于: 方法(b)中，式(1-1)所示半胱氨酸衍生物與所述堿性化合物b的摩爾份數(shù)比為I: (I 5);式(1-1)所示半胱氨酸衍生物與式(VII)或式(VIII)所示化合物的摩爾份數(shù)比為1: (I 1.5);所述反應(yīng)的溶劑為水、四氫呋喃、二氧六環(huán)或丙酮；所述反應(yīng)的溫度為(TC 30°C，時(shí)間為4 24h。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于: 方法(c)中，步驟(I)中，式(IX)所示溴代烷基醇與疊氮鈉的摩爾份數(shù)比為1: (I 10);所述反應(yīng)的溶劑為二甲基甲酰胺、丙酮、乙腈、水或二甲基亞砜；所述反應(yīng)的溫度為60°C 120°C ;所述反應(yīng)的時(shí)間為12 48h ； 步驟(2)中式(IX-1)所述疊氮烷基醇與式(V)所示丙烯酰氯化合物的摩爾份數(shù)比可為1: (I 2)，具體可為1: 1.2 ;式(IX-1)所述疊氮烷基醇與所述堿性化合物a的摩爾份數(shù)比為1: (I 2);所述反應(yīng)的溫度為0°C 25°C，時(shí)間為12 48h ； 步驟(3)中，半胱氨酸與式(V1-2)所示化合物的摩爾份數(shù)比可為1: (I 2);所述弱堿性條件的pH值可為7 8 ;所述反應(yīng)的溫度可為20°C 30°C，時(shí)間可為8 48h。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于: 方法(e)中，步驟(I)中，式(X)所述炔基烷基醇與式(V)所示丙烯酰氯化合物的摩爾份數(shù)比為1: (I 2);式(X)所述炔基烷基醇與所述堿性化合物的摩爾份數(shù)比為1: (I 2);所述反應(yīng)的溫度為0°C 25°C，時(shí)間為12 48h ； 步驟(2)中，半胱氨酸與式(V1-3)所示化合物的摩爾份數(shù)比為1: (I 2);所述弱堿性條件的pH值為7 8 ;所述反應(yīng)的溫度為20°C 30°C，時(shí)間為8 48h。
8.根據(jù)權(quán)利要求3-7中任一所述的方法，其特征在于:所述堿性化合物a為三乙胺、批啶或N-甲基嗎啉； 所述堿性化合物b為碳酸鉀、碳酸氫鉀、碳酸氫鈉、碳酸鈉、氫氧化鈉或氫氧化鉀； 所述弱堿性條件通過堿性物質(zhì)進(jìn)行調(diào)控，所述堿性物質(zhì)為三乙胺、碳酸氫鈉、碳酸鈉、碳酸氫鉀、碳酸鉀、吡啶和N-甲基嗎啉中至少一種。
9.式(i)所示非離子型聚半胱氨酸，
10.式(i)所示非離子型聚半胱氨酸的制備方法，包括如下步驟 (1)權(quán)利要求1或2所述半胱氨酸衍生物與三光氣進(jìn)行反應(yīng)得到N-羧基-環(huán)內(nèi)酸酐化合物； (2)所述N-羧基-環(huán)內(nèi)酸酐化合物在引發(fā)劑的作用下進(jìn)行聚合反應(yīng)即得所述非離子型聚半胱氨酸。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于:步驟(I)中，所述半胱氨酸衍生物與三光氣的摩爾份數(shù)比為1: (0.30 0.50);所述反應(yīng)的溶劑為四氫呋喃、乙酸乙酯或二氯甲烷；所述反應(yīng)的溫度為35°C 55°C，時(shí)間為4 6h ;所述反應(yīng)在惰性氣氛下進(jìn)行。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的方法，其特征在于:步驟(2)中，所述引發(fā)劑為伯胺、仲胺、叔胺、六甲基二硅胺、1，5_環(huán)辛二烯-1，2-二(二乙基膦基)乙烷-鎳(零價(jià))絡(luò)合物或1，5-環(huán)辛二烯-二聯(lián)吡啶-鎳(零價(jià))絡(luò)合物；所述引發(fā)劑與所述N-羧基-環(huán)內(nèi)酸酐化合物的摩爾份數(shù)比為 1: (50 200);所述聚合反應(yīng)的溫度為20°C 50°C，時(shí)間為24 72h;所述聚合反應(yīng)的溶劑為二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、四氫呋喃或二氧六環(huán)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種半胱氨酸衍生物、非離子型聚半胱氨酸及其制備方法。該半胱氨酸衍生物如式(I)所示，該非離子型聚半胱氨酸的結(jié)構(gòu)式如式(i)所示；其中，R1為H、取代或未取代的烷氧羰基或芳烷氧羰基，R2為H或甲基，R3為式(II)所示聚乙二醇單甲醚基、式(III)所示疊氮烷基或式(IV)所示炔烷基；本發(fā)明提供的制備方法原料來源廣泛，可以從現(xiàn)有的商業(yè)途徑獲得，成本低廉，合成方法簡(jiǎn)單易行；本發(fā)明提供的非離子型聚半胱氨酸具有水溶性、溫度響應(yīng)性等性質(zhì)或者帶有可進(jìn)一步發(fā)生“點(diǎn)擊化學(xué)”反應(yīng)的炔基或疊氮基官能團(tuán)，其溫度響應(yīng)性(即低臨界溶解溫度)可以通過側(cè)鏈乙二醇單元的長(zhǎng)度以及兩種不同側(cè)鏈乙二醇單元長(zhǎng)度的氨基酸無規(guī)共聚來調(diào)節(jié)；本發(fā)明提供的非離子型聚半胱氨酸在控制釋放、生物傳感器等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)C07C323/58GK103204789SQ20121001242
公開日2013年7月17日 申請(qǐng)日期2012年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月16日
發(fā)明者李志波, 沈勇, 付小會(huì) 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所