本發明涉及多肽合成技術領域,具體涉及一種多肽衍生物的合成方法。
背景技術:
隨著氨基酸多肽合成技術的發展,多肽這一生命領域物質越來越受到關注,多肽藥物在治療上的重要性和優越性,引起廣大藥學工作者的重視和研究。
其中直鏈肽的研究最為廣泛和深入,尤其在直鏈肽的合成技術方面無論是液相法還是固相法都已成熟。雖然許多直鏈肽體外具有很好的生物活性和穩定性,但是進入體內后活性很快消失。因為體內環境復雜,存在各種各樣的酶。直鏈肽在酶的作用下很快降解,導致活性喪失。另外,直鏈肽在液相里的構象柔性使得不大容易符合受體的構象要求。
為了得到生物活性優秀,半衰期長,受體選擇性高的多肽,文獻報道過很多多肽改造的方法,其中包括將直鏈多肽改造成環肽。這種大環分子具有明確的固定構象,能夠與受體很好地契合,加上分子內不存在游離的氨基端和羧基端使得對氨肽酶和羧肽酶的敏感性大大降低。一般地說,環肽的代謝穩定性和生物利用度遠遠高于直鏈肽。近年來手性環狀二肽在不對稱氰醇化反應中的催化活性受到關注,在生物模擬、藥物合成、納米分子器件以及生物傳感器等方面也得到了廣泛應用。許多環二肽化合物都具有明確的生物活性,結構不復雜,原料易得,合成方法多等,在這一領域的研究成為熱點,例如作為抗生素,苦味劑,植物生長抑制劑以及激素釋放抑制劑等。已報道的環肽類化合物具有多方面的生物活性,包括抗腫瘤、抗hiv、抗菌、抗瘧、安眠、抑制血小板聚集、降壓、抑制酪氨酸酶、抑制環氧化酶、抑制脂質過氧化酶、雌性激素樣、免疫抑制等生物活性,具有潛在的研究應用價值。顧可權、陳良、樊天林等在擬除蟲菊酯合成上海華東師范大學出版社,1984,101~231,劉廷鳳、韓邦友等在光學活性環(l-亮氨酰-l-組氨酸)二肽的合成chemicalindustrytimes第18卷第3期2004年3月,武振羽、張韞宏等在環肽合成進展progressinchemistry第14卷第2期2002年3月等文獻中都有進一步闡述。
鑒于環肽的諸多優點,近年來對多肽研究的熱點已轉移到環肽的合成和生物評價上。由于環肽的前體直鏈多肽所包含的氨基酸的數目和種類的千差萬別,造成了環肽合成方法的多樣化。常用方法為活潑酯和迭氮法,采用縮合劑制備也得到廣泛應用。固相法也不斷得到拓展和開發,因其能夠有效地避免環合過程中二聚、多聚等副反應的發生。在緩沖液中利用蛋白酶合成環肽也是正在發展的方法之一。文獻abstractsofthe16thamericanpeptidesymposium(june26-july2,1999minneapolis,usa)[c].1999:15和holmeschristopherp.j.org.chem[j]1997,62:2370-2380報道了meutermans等人巧妙地將光敏感輔助劑融合在環肽合成過程中,有利于解決短的線型肽環化的困難,這種與常規合成方法不同的策略,不僅豐富了環肽合成方法學的內容,也為其他合成工作者提供了想象空間。
專利cn1973037二肽或二肽衍生物的制造方法中通過細胞培養用磷酸與選自供體腺苷中具有多磷酸激酶活性的蛋白質或具有生產該蛋白質能力的細胞的培養物或該培養物的處理物、具有atp依賴性的、由1種以上的氨基酸或氨基酸衍生物在水性介質中共存,使二肽或二肽衍生物在該水性介質中生成、蓄積,從該水性介質回收該二肽或二肽衍生物。
專利105087709a介紹了一種利用酶催化多組分反應合成環肽的方法,在液相體系中,將二胺、異腈、醛引入多組分反應,不需要其他催化劑或者縮合劑,高效構建直鏈肽分子,在酶的催化作用下通過分子間擴鏈和分子內成環制備含有不同數量肽鍵單元的環肽。尤其在有水的作用下,生成的環肽純度高于95%。
專利106518966a介紹了一種固相合成rgd環肽的方法,以氯樹脂為起始樹脂載體,依次連接多肽序列中相對應的fmoc-氨基酸,得到多肽-2-cl樹脂;將多肽-2-cl樹脂進行全保護切割反應,切割液進行旋蒸、凍干,得到待環化全保護肽,將凍干的待環化全保護肽鏈樣品用dcm溶解,進行液相環化,得到全保護環化肽。將環化液旋蒸進行切割、沉降反應,并采用反相高效液相色譜法純化,凍干得到rgd環肽。與現有技術僅40~60%的收率相比較,產品收率有大幅度地提高,并且產品消旋率低,生物活性高,操作工藝簡單。
專利104768966a介紹了涉及生產環肽化合物或其鹽的方法,使環脂肽化合物或其鹽與來源于屬于pseudomonas屬的微生物的酰基轉移酶接觸,以使所述環脂肽的脂質酰基部分脫酰基。
環化反應屬于分子內反應,需克服分子間副反應,找到可獲得高產率的環肽合成方法已成為化學家們重視和努力的方向。綜上現有合成此類物質,一般為單一氨基酸通過活潑酯,縮合,酶催化,固相法等方法制備,周期長,有些試劑和材料造價昂貴,且有些氨基酸性質特殊,反應過程中不易控制,副反應多,在選擇合適路線方面需耗費大量時間及精力,限制了其產量和規模化應用,本方法充分利用酰胺類氨基酸多肽的相關特性,以原料易得直鏈肽為起始物,改變合成條件,直接合成其衍生物肽。
技術實現要素:
為了解決上述問題,本發明的目的在于提供一種工藝簡單、生產成本低的多肽衍生物的合成方法,該方法結合酰胺類氨基酸特有性質,在堿性或酸性條件下末端酰胺基易轉化為羧基,原料穩定易得,從已有易制備直鏈肽入手,氨基轉化為羧基直接合成其衍生物肽,達到簡便高效快捷的目的。該方法具有周期短、副反應少、雜質易除去和質量穩定可靠等優點。為環肽合成領域創造一種新的技術路線和思路。所述方法如下:
本發明實施例提供了一種多肽衍生物的合成方法,該方法包括:由c端為谷氨酰胺或天冬酰胺等的酰胺類多肽在堿性條件下制成相應的酸性多肽;或由c端為谷氨酰胺或天冬酰胺等及n端的r基為h、芐基或1-4個碳原子的烷基的酰胺類多肽制得相應的氨基酸酯(雙酯),反應完成后加堿制成相應的環,繼續加堿得到相應的酸性氨基酸環肽。前述兩條路線中,c端的r基可以為-(ch2)nconh2;具體地,n為1和2,則酰胺類多肽為天冬酰胺多肽和谷氨酰胺多肽等。在前述兩條路線中,該酰胺類多肽的肽鍵數量優選為1-6個,且為直鏈,最好組成中間肽鏈的氨基酸的側鏈無功能基團以避免副反應或便于成環。
具體地,其反應流程式如下所示:
其中,路線(1)用于合成相應的酸性多肽,路線(2)用于合成相應的酸性氨基酸環肽。在路線(1)和(2)中,n2為1或2,即c端對應天冬酰胺和谷氨酰胺;在路線(1)和(2)中,(x)n1為0-5個肽鍵的直鏈多肽殘基,要求其側鏈無功能基團以避免副反應或便于成環;r1要求具有較小的空間位阻,具體為h、不參與反應的芐基或1-4個碳原子的烷基;r2為甲基、乙基或異丙基等。
具體地,n1為0時(對應2-1),即酰胺類多肽為天冬酰胺或谷氨酰胺的二肽,其反應流程式如下所示:
其中,在路線(1)和(2)中,n2為1或2;在路線(1)和(2)中,r1為h、不參與反應的芐基或1-4個碳原子的烷基,r2為甲基、乙基或異丙基等。
具體地,n1為1-4之間的整數時(對應2-2),直鏈多肽殘基為由甘氨酸、丙氨酸、纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸和苯丙氨酸等中的一種或多種構成的多肽殘基。
具體地,r1為h、甲基、異丙基、正丁基、異丁基或芐基等。
在n1為0時,酰胺類多肽包括丙氨酰谷氨酰胺、丙氨酰天冬氨酰胺、甘氨酰谷氨酰胺、甘氨酰天冬氨酰胺、纈氨酰谷氨酰胺、纈氨酰天冬氨酰胺、苯丙氨酰谷氨酰胺或苯丙氨酰天冬酰胺等;相應的酸性多肽為丙氨酰谷氨酸、丙氨酰天冬氨酸、甘氨酰谷氨酸、甘氨酰天冬氨酸、纈氨酰谷氨酸、纈氨酰天冬氨酸、苯丙氨酰谷氨酸或苯丙氨酰天冬氨酸等;相應的酸性氨基酸環肽為環丙氨酰谷氨酸、環丙氨酰天冬氨酸、環甘氨酰谷氨酸、環甘氨酰天冬氨酸、環纈氨酰谷氨酸、環纈氨酰天冬氨酸、環苯丙氨酰谷氨酸或環苯丙氨酰天冬氨酸等。
其中,路線(1)包括:酰胺類多肽在極性溶劑中,酰胺類多肽的結構式如下:
加入堿調節ph為8.0-13.0,于30℃-80℃條件下反應,反應完成后加酸調節ph為2.0-6.0得到相應的酸性多肽,酸性多肽的結構式如下:
進一步地,路線(1)具體包括:酰胺類多肽在3-8倍體積的極性溶劑中,加入堿調節ph為8.0-13.0,于30℃-80℃(優選為50℃-80℃)條件下反應,反應完成后加酸(具體可以為鹽酸)調節ph為2.0-6.0,減壓濃縮干,用溶劑法提純。具體地,加入溶劑析出產物,抽濾后加入水和醇的混合溶劑中精制得到相應的酸性多肽。其中,極性溶劑選自水、甲醇、乙醇、二甲基甲酰胺、乙睛或丙酮等。
其中,路線(2)包括:酰胺類多肽在醇類溶劑中,酰胺類多肽的結構式如下:
于40℃-80℃在酯催化劑的作用下制成相應的氨基酸酯,氨基酸酯的結構式如下:
反應完成后加堿調節ph值至7.5-8.5制成相應的環,反應完成后繼續加堿調節ph值至8.5-11.0制成相應的酸性氨基酸環肽,酸性氨基酸環肽的結構式如下:
進一步地,路線(2)具體包括:酰胺類多肽在5-15倍體積的醇類溶劑(采用酯化反應常見的醇,如甲醇、乙醇、異丙醇等,相應地r2為甲基、乙基或異丙基等)中,于40℃-80℃在酯催化劑的作用下制成相應的氨基酸酯,酯催化劑的用量為3eq-4eq,酯催化劑具體可以為鹵化試劑(如氯化亞砜),反應完成后加堿調節ph值至7.5-8.5制成相應的環,反應完成后繼續加堿調節ph值至8.5-11.0進行水解,抽濾、精制得到相應的酸性氨基酸環肽。
其中,路線(1)和路線(2)中用到的堿選自氫氧化鈉溶液、氫氧化鋰溶液、氫氧化鉀溶液、三乙胺或n、n-二異丙基乙胺等。
本發明通過多肽本身的特殊性質,針對性地采用適應的方法可以得到高純度的產品,且操作簡便,安全性高,適合于規模化生產。
具體實施方式
以下通過實施例對本發明作進一步的闡述,但不限于以下所述內容。
實施例1:丙氨酰谷氨酸合成
反應瓶中加入50g丙氨酰谷氨酰胺,200ml水溶解,攪拌下加入30g一水氫氧化鋰,加完升溫至60℃反應4h,加入鹽酸調ph值2-3,減壓濃縮,加入400ml乙醇,升溫攪拌2h,降溫至室溫抽濾,烘干得粗品48.3g,加入72ml水,熱溶解,滴加560ml95%乙醇,滴完攪拌1小時,降溫至室溫抽濾,烘干得45.5g,純度99.8%,收率90.6%。
實施例2:環-(丙氨酰谷氨酸)合成
反應瓶中加入50g丙氨酰谷氨酰胺,500ml甲醇攪拌,50℃以內滴加45g氯化亞砜,反應4h,加入50ml水,加入45g氫氧化鋰調ph7.5-8.5,室溫攪拌反應5小時,加入200ml水,20g氫氧化鋰調ph9-11,攪拌3h,抽濾,為粗品,加入65ml純水,滴加95%乙醇520ml,回流1h,降溫至室溫抽濾,重復上述精制步驟一次,烘干得40.5g,產物純度90%,收率88%。
實施例3:甘氨酰谷氨酸合成
反應瓶中加入50g甘氨酰谷氨酰胺,200ml水溶解,攪拌下加入30g氫氧化鈉,加完升溫至60℃反應3h,加入鹽酸調ph值至3-4,減壓濃縮,加入400ml甲醇,升溫攪拌2h,降溫至室溫抽濾,烘干得粗品48.5g,加入75ml水,熱溶解,滴加600ml95%乙醇,滴完攪拌1小時,降溫至室溫抽濾,烘干得45.8g,純度99.5%,收率91.2%。
實施例4:環-(甘氨酰谷氨酸)合成
反應瓶中加入50g甘氨酰谷氨酰胺,500ml無水乙醇攪拌,50℃以內滴加50g氯化亞砜,反應4h,加入60ml水,加入40g氫氧化鈉調ph7.5-8.5,室溫攪拌反應5小時,加入200ml水,20g氫氧化鈉調ph9.0-10.5,攪拌2h,抽濾,為粗品,加入60ml純水,滴加95%乙醇480ml回流1h,降溫至室溫抽濾,重復上述精制步驟一次,烘干得產物純度96.3%,40.5g,收率88.3%。
實施例5:甘氨酰天冬氨酸合成
反應瓶中加入40g甘氨酰天冬酰胺,160ml水溶解,攪拌下加入27g一水氫氧化鋰,加完升溫至60℃反應3h,加入鹽酸調ph值至3-4,減壓濃縮,加入320ml甲醇,升溫攪拌2h,降溫至室溫抽濾,烘干得粗品38.5g,加入70ml水,熱溶解,滴加560ml95%乙醇,滴完攪拌1小時,降溫至室溫抽濾,烘干得36.4g,純度98.7%,收率90.5%。
實施例6:環-(甘氨酰天冬氨酸)合成
反應瓶中加入甘氨酰天冬酰胺40g,400ml無水乙醇攪拌,50℃以內滴加氯化亞砜40g,反應4h,加入40ml水,加入氫氧化鋰15g調ph7.5-8.5,室溫攪拌反應3小時,加入200ml水,氫氧化鋰15g調ph9-11,攪拌2h,抽濾,為粗品,加入60ml純水,滴加95%乙醇480ml回流1h,降溫至室溫抽濾,重復上述精制步驟一次,烘干得產物31.9g,純度97.3%,收率87.6%。
實施例7:甘氨酰-甘氨酰-甘氨酰-谷氨酸合成
反應瓶中加入40g甘氨酰-甘氨酰-甘氨酰-谷氨酰胺,160ml水溶解,攪拌下加入16g一水氫氧化鋰,加完升溫至60℃反應4h,加入鹽酸調ph值至3-4,減壓濃縮,加入320ml甲醇,升溫攪拌2h,降溫至室溫抽濾,烘干得粗品37.3g,加入75ml水,熱溶解,滴加600ml95%乙醇,滴完攪拌1小時,降溫至室溫抽濾,烘干得35.1g,純度98.3%,收率87.5%。
實施例8:環-(甘氨酰-甘氨酰-甘氨酰-谷氨酸)合成
反應瓶中加入甘氨酰-甘氨酰-甘氨酰-谷氨酰胺40g,400ml甲醇攪拌,50℃以內滴加氯化亞砜45g,反應4h,加入40ml水,加入氫氧化鋰18g調ph7.5-8.5,室溫攪拌反應3小時,加入200ml水,氫氧化鋰14g調ph9-11,攪拌2h,抽濾,為粗品,加入50ml純水,滴加95%乙醇400ml回流1h,降溫至室溫抽濾,重復上述精制步驟一次,烘干得產物33.2g,純度97.6%,收率87.8%。
實施例9:甘氨酰-甘氨酰-甘氨酰-甘氨酰-甘氨酰-天冬氨酸合成
反應瓶中加入40g甘氨酰-甘氨酰-甘氨酰-甘氨酰-甘氨酰-谷氨酰胺,160ml水溶解,攪拌下加入12g一水氫氧化鋰,加完升溫至60℃反應3.5h,加入鹽酸調ph值至3-4,減壓濃縮,加入320ml甲醇,升溫攪拌2h,降溫至室溫抽濾,烘干得粗品36.5g,加入72ml水,熱溶解,滴加570ml95%乙醇,滴完攪拌1小時,降溫至室溫抽濾,烘干得34.1g,純度97.8%,收率85.3%。
實施例10:環-(甘氨酰-甘氨酰-甘氨酰-甘氨酰-甘氨酰-天冬氨酸)合成
反應瓶中加入甘氨酰-甘氨酰-甘氨酰-甘氨酰-甘氨酰-天冬酰胺40g,400ml甲醇攪拌,50℃以內滴加氯化亞砜35g,反應5h,加入40ml水,加入氫氧化鋰16g調ph7.5-8.5,室溫攪拌反應3.5小時,加入200ml水,氫氧化鋰15g調ph9-11,攪拌2h,抽濾,為粗品,加入70ml純水,滴加95%乙醇560ml回流1h,降溫至室溫抽濾,重復上述精制步驟一次,烘干得產物32.5g,純度96.8%,收率84.8%。
如上所述,以上描述僅在于展示本發明的多個實施例,顯而易見,本領域的技術人員在不違背本發明的前提下,可進行部分修改和變更,上文的描述提及的內容僅作為說明性的例證,并非作為對本發明的限制;具有本文所述技術特征的三乙胺鹽酸鹽催化制備二氯鹵代烷的方法,均落入本專利保護范圍。