一種α-N-甲基組氨酸中間體及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于有機合成領(lǐng)域，涉及一種組氨酸中間體，具體涉及一種α-Ν-甲基組 氨酸中間體及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 研究表明，在含有α位Ν-甲基的多肽里，引入Ν-甲基氨基酸殘基可以抑制多肽 水解、增加多肽或者蛋白的膜通透能力、改變蛋白的構(gòu)像，從而促進多肽溶解或者提高生物 活性。
[0003]自然界存在很多含α位Ν-甲基的生物活性多肽，他們大部分還處于臨床研究中， 部分產(chǎn)品已經(jīng)上市。多肽藥物的篩選由于候選對象多、工作量大、甚至會步入雜亂迷茫的境 地。對已知的具有高療效的上市多肽類藥物進行甲基化或者糖基化，從而得到解決藥物實 際應(yīng)用中碰到的一些難題和延伸該藥物的應(yīng)用范圍，這樣不失為一個光明的前進方向。
[0004] 制備含α位Ν-甲基氨基酸（即α-Ν-甲基氨基酸）的多肽的方法分為兩大類。 一種是在合成多肽時，在多肽片段的胺端進行甲基化；目前使用較多的方法為先將胺端用 磺?；Ｗo，使酰胺氫成酸性，然后通過碘甲烷或者Mitsunobu反應(yīng)引入甲基，最后通過去 保護基，再進行后續(xù)的多肽連接；多肽片段的胺端進行甲基化的問題在于非常規(guī)脫保護會 傷害多肽片段，帶來未知的副反應(yīng)，影響多肽純度，更嚴重的是這種方法會導(dǎo)致甲基化不徹 底的問題，后續(xù)純化難度極大。第二種方法為在連接多肽時提前引入N-甲基氨基酸，最終 得到高純度的多肽產(chǎn)品。如果找不到非常優(yōu)秀的N-甲基化試劑，第二種合成方法將是合成 N-甲基多肽的首選路線。
[0005] 近10年來，該領(lǐng)域陸續(xù)開發(fā)了一些合成N-甲基氨基酸的方法，主流的方法有： (1)如圖1所示，先用氨基甲酸酯保護胺基，氫化鈉拔氫，然后加入碘甲烷引入甲基（(a) Coggins,J.R. ；Benoiton,N.L.Can.J.Chem. 1971, 49, 1968. (b)Cheung,S.T. ；Benoiton,N. L.Can.J.Chem. 1977, 55, 906.)。（2)胺端用磺?；Ｗo然后通過碘甲烷、硫酸二甲酯或 者Mitsunobu反應(yīng)引入甲基（（a)Hlava'cek，J. ;Poduska，K. ;Sorm，F(xiàn).;Sla'ma，K. Collect.Czech.Commun. 1976, 41, 2079. (b)Wisniewski,K.；Kolodziejczyk,A. 5.丁6廿31^辦〇111^?.1997,38,483.)。（3)5-噁唑啉酮方法，如圖2所示（(3)8611-181^1，0·J.Am.Chem.Soc. 1957, 79, 5736 ； (b)Itoh,M.Chem.Pharm.Bull. 1969, 17, 1679. (c)Aurelio,L. ；Box,J.S. ；Brownlee,R.T.C. ；Hughes,A.B. ；SIeebs,Μ.M.J.Org. Chem. 2003, 68, 2652.)。這三種方法各有優(yōu)缺點：方法（1)會導(dǎo)致有些N-甲基氨基酸的光 學(xué)純度不高，由于需要在無水條件下用氫化鈉拔氫使得難于放大生產(chǎn)，而且類似Asp、Arg、 Lys、Asn、Gin這樣側(cè)鏈具有官能團的氨基酸的N-甲基化用這種方法不能實現(xiàn)。方法（2) 的應(yīng)用情況類似方法（1)。方法（3)適用于大多數(shù)側(cè)鏈無官能團的氨基酸，而且有些Ν-甲 基氨基酸可以大量生產(chǎn)，但是側(cè)鏈具有官能團的氨基酸的Ν-甲基化很少實現(xiàn)應(yīng)用。以上前 二種方法目前都還不能解決組氨酸α位甲基化的難題，第三種方法有過引入α位甲基的 報道（AndrewΒ.Hughes,etal.Org.Lett.，Vol. 4,No. 21，2002)，但是無法投入實際應(yīng)用， 見圖3。
[0006] 這是因為組氨酸的咪唑環(huán)上的1位和3位N原子具有堿性和強親核性導(dǎo)致形成的 噁唑環(huán)容易受到攻擊而開環(huán)，從而得不到α位N甲基組氨酸（英文簡稱為a-N-Me-His)。 通過在咪唑環(huán)的1位N原子上引入2, 4-二硝基苯基（DNP)，利用DNP的強吸電子效應(yīng)，鈍化 咪唑環(huán)的親核性，使5-噁唑啉環(huán)得以形成，經(jīng)過還原開環(huán)，形成DNP保護的α位N甲基組 氨酸。但是本方法在實際多肽合成中并派不上用場，因為DNP找不到一個辦法可以脫除，或 者即使可以脫除也要找到不會造成多肽損壞的條件。合成α位Ν甲基組氨酸的合成難度 大，目前還沒有其它較合理的制備方法報道出來，α位Ν甲基組氨酸的在多肽藥物上的開 發(fā)利用受到限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種α-Ν-甲基組氨酸中間體。
[0008] 為達到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：一種α-Ν-甲基組氨酸中間體，它 的化學(xué)結(jié)構(gòu)式如式I所示，
[0009]
[0010]式I中，R為甲基、苯基、對甲基苯基、鄰甲基苯基、間甲基苯基、2, 4-二甲基苯基、 2-硝基苯基、4-硝基苯基、2, 4-二硝基苯基、對甲氧基苯基、2, 4-二甲氧基苯基或芐基；PG為保護基團。
[0011] 優(yōu)化地，所述PG的化學(xué)結(jié)構(gòu)式
_中，R2為甲基、乙基、異 丙基、芐基、2-氯芐基、對甲氧基芐基、9-芴甲基、叔丁基、烯丙基、2-(三甲基硅基）乙基、 1，1-二養(yǎng)帶苯并噻吩[13]-2-甲基、2,2,2-三氯乙基、2-氯乙基、2-(2'-吡啶基）-乙基、 2-(4' -吡啶基）-乙基、1-金剛烷基或2-金剛烷基，R3為甲基、三氟甲基或苯基。
[0012] 本發(fā)明的又一目的在于提供一種上述α-Ν-甲基組氨酸中間體的制備方法，它包 括以下步驟：
[0013] (a)化合物1在第一有機溶劑中于堿性條件下與磺酰鹵化物反應(yīng)得到化合物2 ;
[0014]
，.
[0015] (b)化合物2于第二有機溶劑中在酸催化劑的作用下與低聚甲醛或者多聚甲醛反 應(yīng)生成所述a-N-甲基組氨酸中間體；
[0016]
[0017] 優(yōu)化地，步驟（a)中，堿性條件通過向所述第一有機溶劑中加入縛酸劑得到，所述 縛酸劑為碳酸鈉、碳酸鉀、氫氧化鈉、三乙胺或氮甲基嗎啉。
[0018] 進一步地，所述步驟（a)為：將化合物1和縛酸劑混合于第一有機溶劑中，隨后向 其中加入磺酰鹵化物，在〇~35°C反應(yīng)得到化合物2。
[0019] 優(yōu)化地，所述步驟（b)為：向反應(yīng)容器中依次加入化合物2、第二有機溶劑、低聚甲 醛或者多聚甲醛、酸催化劑，隨后置于40~90°C回流反應(yīng)生成所述a-N-甲基組氨酸中間 體。
[0020] 優(yōu)化地，步驟（b)中，所述酸催化劑為硫酸、甲磺酸、樟腦磺酸、對甲苯磺酸、苯磺 酸或三氟乙酸，所述酸催化劑與化合物2的摩爾當量比為0. 1 :1~2 :1。
[0021] 優(yōu)化地，所述第一有機溶劑為體積比為1~4 :1的丙酮-水混合溶液、體積比為 1~4 :1四氫呋喃-水混合溶液或乙腈；所述第二有機溶劑為二氯甲烷、氯仿、乙酸乙酯、四 氫呋喃、二溴乙烷、1，4-二氧六環(huán)、苯和甲苯中的一種或幾種組成的混合物。
[0022] 由于上述技術(shù)方案運用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點：本發(fā)明a-N-甲 基組氨酸中間體，具有特定的化學(xué)機構(gòu)，能夠順利地進行后續(xù)的化學(xué)反應(yīng)，能夠得到光學(xué)純 度極高的Ν-甲基組氨酸，而且后續(xù)的保護基團容易去除，不會導(dǎo)致產(chǎn)品分解和損害光學(xué)純 度；更重要的是，它的制備方法簡單，解決了以往α位~甲基組氨酸生產(chǎn)困難、無法批量生 產(chǎn)的難題。
【附圖說明】
[0023] 附圖1為現(xiàn)有技術(shù)中N-甲基氨基酸合成工藝流程圖；
[0024] 附圖2為現(xiàn)有技術(shù)中5-噁唑啉酮的合成工藝流程圖；
[0025] 附圖3為現(xiàn)有技術(shù)中側(cè)鏈無官能團的氨基酸的合成工藝流程圖；
[0026] 附圖4為本發(fā)明a-N-甲基組氨酸中間體的合成工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0027] 本發(fā)明α-Ν-甲基組氨酸中間體，它的化學(xué)結(jié)構(gòu)式如式I所示，
[0028] 式I中，R為甲基、苯基、對甲基苯基、鄰甲基苯基、間甲基苯基、2, 4-二甲基苯基、 2-硝基苯基、4-硝基苯基、2, 4-二硝基苯基、對甲氧基苯基、2, 4-二甲氧基苯基或芐基；PG 為保護基團。所述PG的化學(xué)結(jié)構(gòu)式優(yōu)選）
；中，R2為甲基、乙基、 異丙基、芐基、2-氯芐基、對甲氧基芐基、9-芴甲基、叔丁基、烯丙基、2-(三甲基硅基）乙基、 1，1-二養(yǎng)帶苯并噻吩[13]-2-甲基、2,2,2-三氯乙基、2-氯乙基、2-(2'-吡啶基）-乙基、 2_(4' -吡啶基）-乙基、1-金剛烷基或2-金剛烷基，R3為甲基、三氟甲基或苯基，即PG可 以為Fmoc(荷甲氧羰酰氯基，即R2為9-荷甲基的情形）、Boc(叔丁氧羰基）、Cbz(節(jié)氧羰 基）、Ac(乙?；FA(三氟乙酸）、苯甲?；缺Ｗo基團。
[0029] 上述a-N-甲基組氨酸中間體的制備方法，它包括以下步驟：
[0030] (a)化合物1在第一有機溶劑中于堿性條件下與磺酰鹵化物反應(yīng)得到化合物2 ;
[0031]
[0032] (b)化合物2于第二有機溶劑中在酸催化劑的作用下與低聚甲醛或者多聚甲醛反 應(yīng)生成所述a-N-甲基組氨酸中間體；
[0033]
[0034] 步驟（a)中，堿性條件通過向所述第一有機溶劑中加入縛酸劑得到，所述縛酸劑 為無機堿，如碳酸鈉、碳酸鉀或氫氧化鈉等；或有機堿，如三乙胺，氮甲基嗎啉等，它的摩爾 量為磺酰鹵化物摩爾量的1~3倍。步驟（a)優(yōu)選為：將化合物1和縛酸劑混合于第一有 機溶劑中，隨后向其中加入磺酰鹵化物，在〇~35°C反應(yīng)得到化合物2,而化合物1與磺酰 鹵化物的摩爾比優(yōu)選為1:0. 8~3,從而抑制副反應(yīng)的進行，提高產(chǎn)物2的產(chǎn)率。
[0035] 步驟（b)優(yōu)選為：向反應(yīng)容器中依次加入化合物2、第二有機溶劑、低聚甲醛或者 多聚甲醛、酸催化劑，隨后置于40~90°C回流反應(yīng)生成化合物3,化合物3即a-N-甲基組 氨酸中間體；化合物2與低聚甲醛或多聚甲醛的摩爾比優(yōu)選為1:1~1:10,使得產(chǎn)物2完 全反應(yīng)。步驟（b)中，所述酸催化劑優(yōu)選為硫酸、甲磺酸、樟腦磺酸、對甲苯磺酸、苯磺酸或 三氟乙酸，所述酸催化劑與化合物2的摩爾當量比優(yōu)選為0. 1 :1~2 :1。第一有機溶劑優(yōu) 選為體積比為1~4 :1的丙酮-水混合溶液、體積比為1~4 :1四氫呋喃-水混合溶液或 乙腈；所述第二有機溶劑優(yōu)選為二氯甲烷、氯仿、乙酸乙酯、四氫呋喃、二溴乙烷、1，4-二氧 六環(huán)、苯和甲苯中的一種或幾種組成的混合物。
[0036] 下面將結(jié)合對本發(fā)明優(yōu)選實施方案進行詳細說明。
[0037] 實施例1
[0038] 本實施例提供一種a-N-甲基組氨酸中間體的制備方法，該a-N-甲基組氨酸中 間體的化學(xué)結(jié)構(gòu)式如下所3
[0039] 具體包括以下步§萊：
[0040] (3)5(^?111〇〇-1^-]^8-0!1和31.6克無水碳酸鈉混合于1.21^50%丙酮-水溶液， 再加入33g對硝基苯磺酰氯，室溫避光反應(yīng)2小時，F(xiàn)moc-L-His-ΟΗ消耗完全；向反應(yīng)液中 加入700ml水，用質(zhì)量分數(shù)為5 %磷酸調(diào)pH到4. 0左右，產(chǎn)生淡黃色油狀物，潷出上層溶 劑，所得粗品用200mlDCM(二氯乙烷）溶解，該溶液用水洗（100ml/次X3次），然后用無 水硫酸鈉干燥，減壓旋干得到67.2g白色固體，該步產(chǎn)品純度：9