本發(fā)明屬于高分子化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種氨基酸基聚類肽及其制備方法。

背景技術(shù)：

聚類肽包含α-聚類肽、β-聚類肽、γ-聚類肽、δ-聚類肽以及ε-聚類肽等，因其具有與多肽相似的主鏈結(jié)構(gòu)，可能具有與多肽相似的可降解性和生物相容性。同時(shí)，聚類肽酰胺上的取代基可能使其具有更好的溶解性、可加工性和穩(wěn)定性，在生物醫(yī)藥領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。所以，開發(fā)簡(jiǎn)便、高效、普適的合成方法，合成結(jié)構(gòu)多樣的聚類肽庫(kù)，尋找具有特殊性能的聚類肽基新材料具有重要意義。

聚類肽的合成方法主要為固定相合成法和NCA開環(huán)聚合法，但都存在著一定的局限性。固定相合成法反應(yīng)條件溫和，基團(tuán)耐受性好，且能得到分子量和分子量分布比較理想的聚合物，但整個(gè)過(guò)程繁瑣，反應(yīng)周期較長(zhǎng)，人力和試劑消耗嚴(yán)重，成本較高。NCA開環(huán)聚合法主要應(yīng)用于合成α-聚類肽和β-聚類肽，該方法在NCA制備的過(guò)程中需要用到毒性較高的光氣或三光氣，在聚合過(guò)程中需要較高的單體純度以及絕對(duì)無(wú)水的聚合條件，并且單體結(jié)構(gòu)局限，不能夠含有氨基、羧基、羥基等活性官能團(tuán)，以上因素限制了利用NCA法合成α-聚類肽和β-聚類肽的實(shí)際應(yīng)用。

Ugi反應(yīng)是1959年發(fā)現(xiàn)的以氨基化合物，羧基化合物，醛和異氰為反應(yīng)物一鍋四組分合成酰胺類化合物的方法。利用該反應(yīng)制備單體或聚合物的方法已有報(bào)道，其合成過(guò)程條件溫和，基團(tuán)耐受性好，且操作過(guò)程簡(jiǎn)單高效，但以生物來(lái)源的氨基酸作為AB單體，利用Ugi反應(yīng)制備聚類肽仍未見報(bào)道。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有的聚類肽的合成方法過(guò)程繁瑣，反應(yīng)周期較長(zhǎng)且實(shí)際應(yīng)用受限制的問(wèn)題，而提供一種氨基酸基聚類肽及其制備方法。

本發(fā)明首先提供一種氨基酸基聚類肽，結(jié)構(gòu)通式如式Ⅰ所示：

式Ⅰ中，10<n<50，R為氨基酸或氨基酸衍生物；

R₂選自乙基、丙基、異丙基、苯基、4-甲基苯基、4-硝基苯基、4-二甲氨基苯基、4-甲氧基苯基、4-乙氧基苯基、3,5-二氯苯基、3-羥基苯基、4-烯丙氧基苯基或4-(2-(5-(二甲氨基)萘-1-砜胺乙基))苯甲酸酯基中的一種；

R₃選自叔丁基、環(huán)戊基或環(huán)己基中的一種。

優(yōu)選的是，所述的氨基酸或氨基酸衍生物包括α氨基酸、β氨基酸、γ氨基酸、δ氨基酸或ε氨基酸。

優(yōu)選的是，所述的α氨基酸包括甘氨酸、丙氨酸、纈氨酸、亮氨酸、甲硫氨酸、異亮氨酸、絲氨酸、蘇氨酸、半胱氨酸、脯氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸、ε-Cbz賴氨酸、δ-Cbz鳥氨酸、精氨酸、組氨酸、L-天冬氨酸-4-甲酯或L-谷氨酸甲酯。

優(yōu)選的是，所述的β氨基酸包括β丙氨酸和天冬氨酸α甲酯。

優(yōu)選的是，所述的γ氨基酸包括L-谷氨酸甲酯和D-谷氨酸芐酯。

優(yōu)選的是，所述的δ氨基酸為N_α-Boc鳥氨酸。

優(yōu)選的是，所述的ε氨基酸包括N_α-Boc-L-賴氨酸和N_α-Boc-D-賴氨酸。

本發(fā)明還提供一種氨基酸基聚類肽的制備方法，包括：

將氨基酸或氨基酸衍生物、醛和異氰在有機(jī)溶劑中混合，得到氨基酸基聚類肽。

優(yōu)選的是，所述的混合溫度為20～25℃，混合時(shí)間為48～96小時(shí)。

優(yōu)選的是，所述的醛為丙醛、丁醛、異丁醛、苯甲醛、4-甲基苯甲醛、4-硝基苯甲醛、4-二甲氨基苯甲醛、4-甲氧基苯甲醛、4-乙氧基苯甲醛、3,5-二氯苯甲醛、3-羥基苯甲醛、4-烯丙氧基苯甲醛或4-(2-(5-(二甲氨基)萘-1-砜胺乙基))苯甲酸酯基苯甲醛。

優(yōu)選的是，所述的異氰為叔丁基異氰、環(huán)戊基異氰或環(huán)己基異氰。

優(yōu)選的是，所述的氨基酸、醛和異氰的摩爾比為1:(1-2.2):(1-2.2)；氨基酸衍生物、醛和異氰的摩爾比為1:(1-2.2):(1-2.2)。

優(yōu)選的是，所述的氨基酸或氨基酸衍生物的濃度為0.5～1摩爾每升。

本發(fā)明的有益效果

本發(fā)明首先提供一種氨基酸基聚類肽，結(jié)構(gòu)通式如式Ⅰ所示，該氨基酸基聚類肽是以氨基酸作為AB單體，利用Ugi反應(yīng)制備得到的，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：該氨基酸基聚類肽在濃度為10μg mL^-1到100μg mL^-1對(duì)金黃色釀膿葡萄球菌具有很好的抑制作用，優(yōu)于目前商品化的ε-聚賴氨酸，具有好的應(yīng)用前景。

本發(fā)明還提供一種氨基酸基聚類肽的制備方法，該方法將氨基酸或氨基酸衍生物、醛和異氰在有機(jī)溶劑中混合，得到氨基酸基聚類肽。與現(xiàn)有技術(shù)相對(duì)比，本發(fā)明是利用Ugi反應(yīng)合成的氨基酸基聚類肽，反應(yīng)條件溫和且無(wú)需催化劑，制備過(guò)程簡(jiǎn)單、反應(yīng)周期短，能夠放大到百克級(jí)生產(chǎn)，從而建立了側(cè)基功能多樣化的聚類肽庫(kù)，為開發(fā)新型氨基酸基聚類肽功能材料奠定基礎(chǔ)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1所制備的甘氨酸基聚類肽的核磁共振譜圖(¹H NMR)；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例17所制備的L-谷氨酸甲酯基聚類肽的核磁共振譜圖(¹H NMR)；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例20所制備的N_α-Boc賴氨酸基聚類肽的核磁共振譜圖(¹H NMR)；

圖4為商業(yè)購(gòu)買的ε-聚賴氨酸和實(shí)施例20得到的N_α-Boc賴氨酸基聚類肽對(duì)金黃色釀膿葡萄球菌的抑制效果圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明首先提供一種氨基酸基聚類肽，結(jié)構(gòu)通式如式Ⅰ所示：

式Ⅰ中，10<n<50，R為氨基酸；

按照本發(fā)明，所述的氨基酸優(yōu)選包括α氨基酸、β氨基酸、γ氨基酸、δ氨基酸或ε氨基酸；所述的α氨基酸優(yōu)選包括甘氨酸、丙氨酸、纈氨酸、亮氨酸、甲硫氨酸、異亮氨酸、絲氨酸、蘇氨酸、半胱氨酸、脯氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸、ε-Cbz賴氨基酸、精氨酸、組氨酸、L-天冬氨酸-4-甲酯、L-谷氨酸甲酯或δ-Cbz鳥氨酸；所述的β氨基酸優(yōu)選包括β丙氨酸或天冬氨酸α甲酯；所述的γ氨基酸優(yōu)選包括L-谷氨酸甲酯和D-谷氨酸芐酯；所述的δ氨基酸優(yōu)選包括鳥氨酸；所述的ε氨基酸優(yōu)選包括N_α-Boc-L-賴氨酸和N_α-Boc-D-賴氨酸。

按照本發(fā)明，R₂選自R₂選自乙基、丙基、異丙基、苯基、4-甲基苯基、4-硝基苯基、4-二甲氨基苯基、4-甲氧基苯基、4-乙氧基苯基、3,5-二氯苯基、3-羥基苯基、4-烯丙氧基苯基或4-(2-(5-(二甲氨基)萘-1-砜胺乙基))苯甲酸酯基中的一種；結(jié)構(gòu)式如下：

R₃選自叔丁基、環(huán)戊基或環(huán)己基中的一種，結(jié)構(gòu)式如下：。

本發(fā)明還提供一種氨基酸基聚類肽的制備方法，包括：

將氨基酸、醛和異氰在有機(jī)溶劑中混合；或者將氨基酸衍生物、醛和異氰在有機(jī)溶劑中混合，得到氨基酸基聚類肽。反應(yīng)過(guò)程如下：

按照本發(fā)明，將氨基酸或氨基酸衍生物、醛和異氰混合于有機(jī)溶劑中，所述的氨基酸或氨基酸衍生物濃度優(yōu)選為0.5～1摩爾每升，優(yōu)選在溫度為20～25℃條件下聚合48～96小時(shí)，真空除去有機(jī)溶劑，殘留固體溶于二氯甲烷中，于石油醚中沉降離心所得固體即為氨基酸基聚類肽。

按照本發(fā)明，所述的醛優(yōu)選為所述的醛為丙醛、丁醛、異丁醛、苯甲醛、4-甲基苯甲醛、4-硝基苯甲醛、4-二甲氨基苯甲醛、4-甲氧基苯甲醛、4-乙氧基苯甲醛、3,5-二氯苯甲醛、3-羥基苯甲醛、4-烯丙氧基苯甲醛或4-(2-(5-(二甲氨基)萘-1-砜胺乙基))苯甲酸酯基苯甲醛；所述的異氰優(yōu)選為叔丁基異氰、環(huán)戊基異氰或環(huán)己基異氰；所述的有機(jī)溶劑優(yōu)選為四氫呋喃、氯仿、二氯甲烷、二氧六環(huán)、N,N-二甲基甲酰胺、甲醇或乙醇。

按照本發(fā)明，所述的氨基酸、醛和異氰的摩爾比優(yōu)選為1:(1-2.2):(1-2.2)，更優(yōu)選為1：2.2：2.2；所述的氨基酸衍生物、醛和異氰的摩爾比優(yōu)選為1:(1-2.2):(1-2.2)，更優(yōu)選為1：2.2：2.2。

為了更好的了解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面通過(guò)具體的實(shí)施例做進(jìn)一步的描述。實(shí)施例中所設(shè)計(jì)的原料：氨基酸，醛和異氰均為商品化可購(gòu)買產(chǎn)品。

實(shí)施例1

甘氨酸基聚類肽的制備方法如下：

在50mL聚合管中加入甘氨酸(10mmol)，叔丁基異氰(22mmol)，甲醇20mL，苯甲醛(22mmol)，在溫度為20℃條件下聚合96h，真空抽去可揮發(fā)物，殘留固體溶于二氯甲烷中，于石油醚中沉降離心，干燥，所得白色固體即為甘氨酸基聚類肽，數(shù)均分子量為3400道爾頓，分子量分布為1.24。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1所制備的甘氨酸基聚類肽的核磁共振譜圖(¹H NMR)；圖1說(shuō)明本發(fā)明成功制備得到的甘氨酸基聚類肽。

實(shí)施例2

丙氨酸基聚類肽的制備方法如下：

在50mL聚合管中加入丙氨酸(10mmol)，叔丁基異氰(22mmol)，甲醇20mL，苯甲醛(22mmol)，在溫度為20℃條件下聚合96h，真空抽去可揮發(fā)物，殘留固體溶于二氯甲烷中，于石油醚中沉降離心，干燥，所得白色固體即為丙氨酸基聚類肽，數(shù)均分子量為3800道爾頓，分子量分布為1.30。

實(shí)施例3

纈氨酸基聚類肽的制備方法如下：

在50mL聚合管中加入纈氨酸(10mmol)，叔丁基異氰(22mmol)，甲醇20mL，苯甲醛(22mmol)，在溫度為20℃條件下聚合96h，真空抽去可揮發(fā)物，殘留固體溶于二氯甲烷中，于石油醚中沉降離心，干燥，所得白色固體即為纈氨酸基聚類肽，數(shù)均分子量為4500道爾頓，分子量分布為1.31。

實(shí)施例4

亮氨酸基聚類肽的制備方法如下：

在50mL聚合管中加入亮氨酸(10mmol)，叔丁基異氰(22mmol)，甲醇20mL，苯甲醛(22mmol)，在溫度為20℃條件下聚合96h，真空抽去可揮發(fā)物，殘留固體溶于二氯甲烷中，于石油醚中沉降離心，干燥，所得白色固體即為亮氨酸基聚類肽，數(shù)均分子量為4200道爾頓，分子量分布為1.32。

實(shí)施例5

甲硫氨酸基聚類肽的制備方法如下：

在50mL聚合管中加入甲硫氨酸(10mmol)，叔丁基異氰(22mmol)，甲醇20mL，苯甲醛(22mmol)，在溫度為20℃條件下聚合96h，真空抽去可揮發(fā)物，殘留固體溶于二氯甲烷中，于石油醚中沉降離心，干燥，所得白色固體即為甲硫氨酸基聚類肽，數(shù)均分子量為4600道爾頓，分子量分布為1.33。

實(shí)施例6

異亮氨酸基聚類肽的制備方法如下：

在50mL聚合管中加入異亮氨酸(10mmol)，叔丁基異氰(22mmol)，甲醇20mL，苯甲醛(22mmol)，在溫度為25℃條件下聚合48h，真空抽去可揮發(fā)物，殘留固體溶于二氯甲烷中，于石油醚中沉降離心，干燥，所得白色固體即為異亮氨酸基聚類肽，數(shù)均分子量為3000～12000道爾頓，分子量分布為1.1～1.9。

實(shí)施例7

絲氨酸基聚類肽的制備方法如下：

在50mL聚合管中加入絲氨酸(10mmol)，叔丁基異氰(22mmol)，甲醇20mL，苯甲醛(22mmol)，在溫度為22℃條件下聚合96h，真空抽去可揮發(fā)物，殘留固體溶于二氯甲烷中，于石油醚中沉降離心，干燥，所得白色固體即為絲氨酸基聚類肽，數(shù)均分子量為3800道爾頓，分子量分布為1.42。

實(shí)施例8

蘇氨酸基聚類肽的制備方法如下：

在50mL聚合管中加入蘇氨酸(10mmol)，叔丁基異氰(22mmol)，甲醇20mL，苯甲醛(22mmol)，在溫度為22℃條件下聚合96h，真空抽去可揮發(fā)物，殘留固體溶于二氯甲烷中，于石油醚中沉降離心，干燥，所得白色固體即為蘇氨酸基聚類肽，數(shù)均分子量為3950道爾頓，分子量分布為1.50。

實(shí)施例9

半胱氨酸基聚類肽的制備方法如下：

在50mL聚合管中加入半胱氨酸(10mmol)，叔丁基異氰(22mmol)，甲醇20mL，苯甲醛(22mmol)，在溫度為22℃條件下聚合72h，真空抽去可揮發(fā)物，殘留固體溶于二氯甲烷中，于石油醚中沉降離心，干燥，所得白色固體即為半胱氨酸基聚類肽，數(shù)均分子量為5120道爾頓，分子量分布為1.38。

實(shí)施例10

天冬酰胺基聚類肽的制備方法如下：

在50mL聚合管中加入天冬酰胺(10mmol)，叔丁基異氰(22mmol)，甲醇20mL，苯甲醛(22mmol)，在溫度為20℃條件下聚合96h，真空抽去可揮發(fā)物，殘留固體溶于二氯甲烷中，于石油醚中沉降離心，干燥，所得白色固體即為天冬酰胺基聚類肽，數(shù)均分子量為5500道爾頓，分子量分布為1.51。

實(shí)施例11

谷氨酰胺基聚類肽的制備方法如下：

在50mL聚合管中加入谷氨酰胺(10mmol)，叔丁基異氰(22mmol)，甲醇20mL，苯甲醛(22mmol)，在溫度為25℃條件下聚合96h，真空抽去可揮發(fā)物，殘留固體溶于二氯甲烷中，于石油醚中沉降離心，干燥，所得白色固體即為谷氨酰胺基聚類肽，數(shù)均分子量為4900道爾頓，分子量分布為1.36。

實(shí)施例12

苯丙氨酸基聚類肽的制備方法如下：

在50mL聚合管中加入苯丙氨酸(10mmol)，叔丁基異氰(22mmol)，甲醇20mL，苯甲醛(22mmol)，在溫度為25℃條件下聚合96h，真空抽去可揮發(fā)物，殘留固體溶于二氯甲烷中，于石油醚中沉降離心，干燥，所得白色固體即為苯丙氨酸基聚類肽，數(shù)均分子量為3560道爾頓，分子量分布為1.42。

實(shí)施例13

酪氨酸基聚類肽的制備方法如下：

在50mL聚合管中加入酪氨酸(10mmol)，叔丁基異氰(22mmol)，甲醇20mL，苯甲醛(22mmol)，在溫度為25℃條件下聚合96h，真空抽去可揮發(fā)物，殘留固體溶于二氯甲烷中，于石油醚中沉降離心，干燥，所得白色固體即為酪氨酸基聚類肽，數(shù)均分子量為3600道爾頓，分子量分布為1.52。

實(shí)施例14

色氨酸基聚類肽的制備方法如下：

在50mL聚合管中加入色氨酸(10mmol)，叔丁基異氰(22mmol)，甲醇20mL，苯甲醛(22mmol)，在溫度為25℃條件下聚合96h，真空抽去可揮發(fā)物，殘留固體溶于二氯甲烷中，于石油醚中沉降離心，干燥，所得白色固體即為色氨酸基聚類肽，數(shù)均分子量為3980道爾頓，分子量分布為1.60。

實(shí)施例15

組氨酸基聚類肽的制備方法如下：

在50mL聚合管中加入組氨酸(10mmol)，叔丁基異氰(22mmol)，甲醇20mL，苯甲醛(22mmol)，在溫度為25℃條件下聚合96h，真空抽去可揮發(fā)物，殘留固體溶于二氯甲烷中，于石油醚中沉降離心，干燥，所得白色固體即為組氨酸基聚類肽，數(shù)均分子量為4230道爾頓，分子量分布為1.38。

實(shí)施例16

天冬氨酸α甲酯基聚類肽的制備方法如下：

在50mL聚合管中加入天冬氨酸α甲酯(10mmol)，叔丁基異氰(22mmol)，甲醇20mL，苯甲醛(22mmol)，在溫度為25℃條件下聚合96h，真空抽去可揮發(fā)物，殘留固體溶于二氯甲烷中，于石油醚中沉降離心，干燥，所得白色固體即為天冬氨酸α甲酯基聚類肽，數(shù)均分子量為5200道爾頓，分子量分布為1.20。

實(shí)施例17

L-谷氨酸甲酯基聚類肽的制備方法如下：

在50mL聚合管中加入L-谷氨酸甲酯(10mmol)，叔丁基異(22mmol)，甲醇20mL，苯甲醛(22mmol)，在溫度為25℃條件下聚合96h，真空抽去可揮發(fā)物，殘留固體溶于二氯甲烷中，于石油醚中沉降離心，干燥，所得白色固體即為谷氨酸α甲酯基聚類肽，數(shù)均分子量為7800道爾頓，分子量分布為1.35。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例17所制備的L-谷氨酸甲酯基聚類肽的核磁共振譜圖(¹H NMR)；圖2說(shuō)明本發(fā)明成功制備得到L-谷氨酸甲酯基聚類肽。

實(shí)施例18

β丙氨酸基聚類肽的制備方法如下：

在50mL聚合管中加入β丙氨酸(10mmol)，叔丁基異氰(22mmol)，甲醇20mL，苯甲醛(22mmol)，在溫度為25℃條件下聚合96h，真空抽去可揮發(fā)物，殘留固體溶于二氯甲烷中，于石油醚中沉降離心，干燥，所得白色固體即為β丙氨酸基聚類肽，數(shù)均分子量為5130道爾頓，分子量分布為1.42。

實(shí)施例19

N_α-Boc鳥氨酸基聚類肽的制備方法如下：

在50mL聚合管中加入鳥氨酸(10mmol)，叔丁基異氰(22mmol)，甲醇20mL，苯甲醛(22mmol)，在溫度為25℃條件下聚合96h，真空抽去可揮發(fā)物，殘留固體溶于二氯甲烷中，于石油醚中沉降離心，干燥，所得白色固體即為N_α-Boc鳥氨酸基聚類肽，數(shù)均分子量為9800道爾頓，分子量分布為1.40。

實(shí)施例20

N_α-Boc賴氨酸基聚類肽的制備方法如下：

在50mL聚合管中加入N_α-Boc賴氨酸(10mmol)，叔丁基異氰(22mmol)，甲醇20mL，苯甲醛(22mmol)，在溫度為25℃條件下聚合96h，真空抽去可揮發(fā)物，殘留固體溶于二氯甲烷中，于石油醚中沉降離心，干燥，所得白色固體即為N_α-Boc賴氨酸基聚類肽，數(shù)均分子量為11900道爾頓，分子量分布為1.50。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例20所制備的N_α-Boc賴氨酸基聚類肽的核磁共振譜圖(¹H NMR)。圖3說(shuō)明本發(fā)明成功制備得到N_α-Boc賴氨酸基聚類肽。

抑菌實(shí)驗(yàn)應(yīng)用實(shí)施例

將實(shí)施例20中所得N_α-Boc賴氨酸基聚類肽，在二氯甲烷/三氟乙酸中脫除氨基的Boc保護(hù)所得到的側(cè)基帶有氨基的ε-聚類肽，以金黃色釀膿葡萄球菌為模型，以商業(yè)購(gòu)買的ε-聚賴氨酸為對(duì)照實(shí)驗(yàn)，于96孔板中分別在濃度為2μg mL^-1，5μg mL^-1，10μg mL^-1，20μg mL^-1，50μg mL^-1和100μg mL^-1，培養(yǎng)48小時(shí)，測(cè)試其對(duì)金黃色釀膿葡萄球菌的抑菌效果。圖4為商業(yè)購(gòu)買的ε-聚賴氨酸和實(shí)施例20得到的N_α-Boc賴氨酸基聚類肽對(duì)金黃色釀膿葡萄球菌的抑制效果圖，從圖4中結(jié)果顯示，該氨基酸基聚類肽在濃度為10μg mL^-1到100μg mL^-1對(duì)金黃色釀膿葡萄球菌具有很好的抑制作用，優(yōu)于對(duì)照的商品化ε-聚賴氨酸。