一種含有苯硼酸官能團的琥珀酰亞胺酯及其制備方法
【專利摘要】一種含有苯硼酸官能團的琥珀酰亞胺酯及其制備方法，是用原料為4?羧基苯硼酸及其鄰位、間位或對位衍生物，先與β氨基丙酸發生取代反應生成酰胺，再用DCC活化羧基，與N?羥基琥珀酰亞胺酯化反應，得到對應的琥珀酰亞胺酯。其結構通式為：式中：R為H、X(X為F、Cl、Br、I)或NO2。本發明的優點是：效率高，使用條件溫和，可用于生理條件下的生物大分子或者生物界面的修飾。利用該方法，可以把苯硼酸的pH響應性、糖響應性引入到生物體系。
【專利說明】
一種含有苯硼酸官能團的琥珀酰亞胺酯及其制備方法
技術領域
[0001] 本發明屬于小分子合成技術，這種小分子含有苯硼酸官能團，并可用于生理條件 下生物大分子或者生物界面的修飾。
【背景技術】
[0002] 苯硼酸分子是一個三價硼原子分別與兩個羥基和一個苯環相連的結構。苯硼酸分 子中的硼原子是處于SP2雜化狀態，并且存在一個空的P軌道，這使苯硼酸具有路易斯酸的 性質，可與路易斯堿反應，得到sp 3雜化狀態的苯硼酸。在水體系中，苯硼酸分子與羥基可逆 地結合，硼原子就會由中性的正三角形構型轉化為帶負電的正四面體構型，造成苯硼酸由 疏水狀態向親水狀態的轉變的"pH響應"行為。同時當在水體系中存在1，2-或1，3-二元醇 時，中性的疏水的苯硼酸也會與其可逆反應得到帶負電的親水的硼酸酯，這被叫做"二元醇 響應"行為。這些獨特的性質決定了苯硼酸在生物醫學上的重要的應用。它可以用于糖類或 者糖蛋白的感應，胰島素的控制釋放，以及藥物的靶向輸送等方面。近年來，生物共輒體成 為研究的一大領域。生物共輒體就是把一些具有特殊性質的分子或者復合物，通過一定的 方法接枝到一些生物大分子(比如蛋白質，DNA，病毒等)或者生物膜的表面，研究這種接枝 后具有獨特性質的復合物的性質。基于苯硼酸的獨特而有益的性質，將含有苯硼酸的分子 與生物大分子結合從而將其改性，這一方面引起了生物技術方面的關注。通常的方法是把 含有特殊官能團的分子琥珀酰亞胺化，然后與生物大分子或者界面上的氨基反應形成酰胺 鍵，從而接枝到表面或者界面。這種方法具有效率高，使用條件溫和，可用于生物體系等優 點。
[0003] 因此，本發明中合成了一種含有苯硼酸的琥珀酰亞胺酯，可以直接用于生物體系 反應，對蛋白質，DNA，病毒等生物大分子或者生物界面等進行修飾。這種小分子具有苯硼酸 的pH響應性，二元醇響應性，并且根據文獻報道它的pK a只有7.8左右，接近生理條件下的pH 值。通過后續接枝，便可將苯硼酸的優良性質引入到生物體系中。
【發明內容】
：
[0004] 本發明針對上述問題，提供了一種很方便地用于生物大分子或生物界面修飾的含 有苯硼酸官能團的琥珀酰亞胺酯，同時提供了其合成方法。
[0005] 本發明的技術方案：
[0006] -種含有苯硼酸的琥珀酰亞胺酯的小分子，其結構通式為：
[0007]
[0008] 式中，R為H、X(X 為F、Cl、Br、I)SN〇2。
[0009] 本發明制備方法步驟如下：
[0010] l)R-4-酰氯苯硼酸的合成
[0011] 將R-4-羧基苯硼酸與氯化亞砜(S0C12)在圓底燒瓶中混合，氮氣保護下，置于88°C 油浴中回流24h，回流結束后，將沒有反應的S0C12用旋轉蒸發儀除去，殘留固體置于通風櫥 陰涼處自然干燥，最后得到白色固體，即為R-4-酰氯苯硼酸；
[0012] 2)N-正丙酸-(R-4-硼酸)苯基酰胺的合成
[0013] 將β氨基丙酸（1.2eq)和三乙胺（2. Oeq)溶于水中，冰水浴冷卻30min，然后把溶解 有R-4-酰氯苯硼酸（l.Oeq)的四氫呋喃(THF)溶液在不斷地攪拌下，緩慢地滴入其中，滴加 完全后，在冰水浴下混合攪拌兩個小時，接著升溫至室溫反應過夜，反應完全后，將四氫呋 喃用旋轉蒸發儀除去，用濃鹽酸調節溶液pH到3左右，有白色固體析出，過濾，將得到的固體 用堿性的水溶解，調節pH至3左右，抽濾，如此反復兩次得到純凈的N-正丙酸-(R-4-硼酸)苯 基酰胺；
[0014] 3)2-( (R-4-硼酸)苯基)酰胺琥珀酰亞胺酯的合成
[0015] 將N-正丙酸-(R-4-硼酸）（1.0eq)苯基酰胺和琥珀酰亞胺(NHS)(1.5eq)溶解于N， N-二甲基甲酰胺（DMF)中，冰浴冷卻30min，不斷攪拌下加入二環己基碳二亞胺（DCC) (1.5eq)，加入完全后，在冰水浴下混合攪拌兩個小時，然后升溫至25°C反應過夜，反應完全 后，過濾除去不溶物，濾液用旋轉蒸發儀除去DMF，殘留物用乙酸乙酯沉淀，過濾后得到白色 固體，即為2-( (R-4-硼酸)苯基)酰胺琥珀酰亞胺酯。
[0016] 本發明中，原料為4-羧基苯硼酸及其鄰位、間位或對位衍生物，先與β氨基丙酸發 生取代反應生成酰胺，再用DCC活化羧基，與Ν-羥基琥珀酰亞胺酯化反應，得到對應的琥珀 酰亞胺酯。
[0017] 本發明的優點是:制備步驟簡單，僅兩步即可得到所需產物，得到的產物可以直接 用于生物大分子或者生物界面的修飾。
【附圖說明】
[0018] 圖1為實施例1制備的Ν-正丙酸-(4-硼酸)苯基酰胺的核磁圖。
[0019] 圖2為實施例1制備的2-(4-硼酸苯基)酰胺-琥珀酰亞胺酯的核磁圖。
[0020] 圖3為實施例2制備的N-正丙酸-(2-氟-4-硼酸)苯基酰胺的核磁圖。
[0021] 圖4為實施例2制備的2-(2-氟-4-硼酸苯基)酰胺-琥珀酰亞胺酯的核磁圖。
【具體實施方式】
[0022] 本發明提供了 一種含有蘢硼酸的琥珀酰亞胺酯的小分子，其結構通式為：
[0023；
[0024]式中，R為H、X(X 為F、Cl、Br、I)SN02。
[0025] 其制備方法的化學方程式如下：
[0026]
[0027]下面以具體的實施例進行說明。
[0028] 實施例1:
[0029] 2-(4-硼酸苯基)酰胺琥珀酰亞胺酯的制備，其結構式為：
[0030]
[0031] 1 )4_既鼠苯側酸的合成
[0032] 將5g(30.0mmol)4-羧基苯硼酸與75ml(1.0mol)氯化亞砜（S0C12)在250ml圓底燒 瓶中混合，氮氣保護下，置于88°C油浴中回流24h。回流結束后，將沒有反應的S0C12用旋轉 蒸發儀除去，殘留固體置于通風櫥陰涼處自然干燥，最后得到白色固體，即為4-酰氯苯硼 酸。
[0033] 2)N_正丙酸-(4-硼酸)苯基酰胺的合成
[0034] 將3.2g(36. Ommol )β氨基丙酸和6.06g(60.0 mmol)三乙胺溶于40ml水中，冰水浴冷 卻30min，然后在不斷地攪拌下，將120ml溶解有5.54g(30mmol)的4-酰氯苯硼酸的四氫咲喃 溶液緩慢的滴入其中。滴加完全后，冰水浴下混合攪拌兩個小時，然后升溫到室溫反應過 夜。反應完全后，將四氫呋喃用旋轉蒸發儀除去，用濃鹽酸調節溶液pH到3左右，會有白色固 體析出，過濾，將得到的固體用1N的NaOH水溶液溶解，再用濃鹽酸調節pH至3左右，白色固體 析出，抽濾，如此反復兩次得到純凈的白色固體N-正丙酸-(4-硼酸)苯基酰胺。其核磁圖參 見附圖1。
[0035] 3)2-(4-硼酸苯基)酰胺-琥珀酰亞胺酯的合成
[0036] 將2.0g(8.5mmol)N_正丙酸-(4-硼酸）苯基酰胺溶解于40ml無水N，N-二甲基甲酰 胺中，冰水浴冷卻30min，然后將1.46g( 12.7mmol)N-羥基琥珀酰亞胺(NHS)溶解于少量DMF 中，不斷攪拌下加入到上述溶液中，攪拌20min后，將2.61g( 12.7mmol)二環己基碳二亞胺 (DCC)溶于少量DMF后，不斷攪拌下加入到混合溶液中。冰水浴攪拌兩個小時后，升溫至25°C 反應過夜。反應完后，過濾除去不溶物，濾液用旋轉蒸發儀旋干，殘留物用十倍體積以上的 無水乙酸乙酯沉淀，過濾，得到白色固體2-(4-硼酸苯基)酰胺琥珀酰亞胺酯。其核磁圖參見 附圖2。
[0037] 實施例2:
[0038] 2-((2-氟-4-硼酸)苯基)酰胺琥珀酰亞胺酯的制備，其結構式為：
[0039]
[0040] 1) 2-氟-4-酰氯苯硼酸的合成
[0041 ]將 5g( 27.2mmol)的 2-氟 4-羧基苯硼酸與 75ml (1. OOmol)氯化亞砜（S0C12)在 250ml 圓底燒瓶中混合，氮氣保護下，置于88°C油浴中回流24h。反應結束后，將剩余的S0C12用旋 轉蒸發儀除去，殘留固體置于通風櫥陰涼處自然干燥，最后得到白色固體，即為4-酰氯苯硼 酸。
[0042] 2)N_正丙酸-(2-氟-4-硼酸)苯基酰胺的合成
[0043] 將2.91g(32.6mmol)0氨基丙酸和5.50g(54.4mmol)三乙胺溶于40ml水中，冰水浴 冷卻30min，然后在不斷地攪拌下，將120ml溶解有5.21g(27.2mmol)的2-氟-4-酰氯苯硼酸 的四氫呋喃溶液緩慢的滴入其中。滴加完全后，冰水浴下混合攪拌兩個小時，然后升溫到室 溫反應過夜。反應完全后，將四氫呋喃用旋轉蒸發儀除去，用濃鹽酸調節溶液pH到3左右，會 有白色固體析出，過濾，將得到的固體用1N的NaOH水溶液溶解，再用濃鹽酸調節pH至3左右， 白色固體析出，抽濾，如此反復兩次得到純凈的白色固體N-正丙酸-(2-氟-4-硼酸)苯基酰 胺。其核磁圖參見附圖3。
[0044] 3)2-( (2-氟-4-硼酸)苯基)酰胺琥珀酰亞胺酯的合成
[0045] 將2.0g(7.8mmol)N-正丙酸-(2-氟-4-硼酸)苯基酰胺溶解于40ml無水N，N-二甲基 甲酰胺中，冰水浴冷卻30min，然后將1.35g (11.8mmo 1)N-羥基琥珀酰亞胺(NHS)溶解于少量 DMF中，不斷攪拌下加入到上述溶液中，攪拌20min后，將2.42g(ll .8mmol)二環己基碳二亞 胺(DCC)溶于少量DMF后，不斷攪拌下加入到混合溶液中。冰水浴攪拌兩個小時后，升溫至25 °(：反應過夜。反應完后，過濾除去不溶物，濾液用旋轉蒸發儀旋干，殘留物用十倍體積以上 的無水乙酸乙酯沉淀，過濾，得到白色固體2-((2-氟-4-硼酸)苯基)酰胺琥珀酰亞胺酯。其 核磁圖參見附圖4。
【主權項】
1. 一種含有苯硼酸官能團的琥珀酰亞胺酯的分子，其特征在于結構通式為：式中：R為H、X或NO2; X為F、Cl、Br或 I。2. -種如權利要求1所述的含有苯硼酸官能團的琥珀酰亞胺酯的制備方法，其特征在 于步驟如下： 1. R-4-酰氯苯硼酸的合成 將R-4-羧基苯硼酸與氯化亞砜在圓底燒瓶中混合，氮氣保護下，置于88°C油浴中回流 24h，回流結束后，將沒有反應的SOCl2用旋轉蒸發儀除去，殘留固體置于通風櫥陰涼處自然 干燥，最后得到白色固體，即為R-4-酰氯苯硼酸； 2. N-正丙酸-(R-4-硼酸)苯基酰胺的合成 將β氨基丙酸和三乙胺溶于水中，冰水浴冷卻30min，然后把溶解有R-4-酰氯苯硼酸的 四氫呋喃溶液在不斷地攪拌下，緩慢地滴入其中，滴加完全后，在冰水浴下混合攪拌兩個小 時，接著升溫至室溫反應過夜，反應完全后，將四氫呋喃用旋轉蒸發儀除去，用濃鹽酸調節 溶液PH到3左右，有白色固體析出，過濾，將得到的固體用堿性的水溶解，調節pH至3左右，抽 濾，如此反復兩次得到純凈的N-正丙酸-(R-4-硼酸)苯基酰胺； 3) 2-(R-4-硼酸苯基)酰胺-琥珀酰亞胺酯的合成 將N-正丙酸-(R-4-硼酸）苯基酰胺和琥珀酰亞胺溶解于N，N-二甲基甲酰胺中，冰浴冷 卻30min，不斷攪拌下加入二環己基碳二亞胺，加入完全后，在冰水浴下混合攪拌兩個小時， 然后升溫至25°C反應過夜，反應完全后，過濾除去不溶物，濾液用旋轉蒸發儀除去DMF，殘留 物用乙酸乙酯沉淀，過濾后得到白色固體，即為2-((R-4-硼酸)苯基)酰胺琥珀酰亞胺酯。3. 根據權利要求2所述的含有苯硼酸官能團的琥珀酰亞胺酯的制備方法，其特征在于： 原料為4-羧基苯硼酸及其鄰位、間位或對位衍生物，先與β氨基丙酸發生取代反應生成酰 胺，再用DCC活化羧基，與N-羥基琥珀酰亞胺酯化反應，得到對應的琥珀酰亞胺酯。4. 根據權利要求2所述含有苯硼酸官能團的琥珀酰亞胺酯的制備方法，其特征在于:所 述步驟1)中R-4-羧基苯硼酸與SOCl 2的摩爾比為1:33.3-36.7。5. 根據權利要求2所述含有苯硼酸官能團的琥珀酰亞胺酯的制備方法，其特征在于:所 述步驟2)中R-4-酰氯苯硼酸、β氨基丙酸和三乙胺的摩爾比為1: 1.2: 2.0 ;R-4-酰氯苯硼酸 與四氫呋喃的摩爾比約為1:49-54，β-氨基丙酸與水的摩爾比約為1:61 -68。6. 根據權利要求2所述含有苯硼酸官能團的琥珀酰亞胺酯的制備方法，其特征在于:所 述步驟3)中N-正丙酸-(R-4-硼酸)苯基酰胺、N-羥基琥珀酰亞胺和二環己基碳二亞胺的摩 爾比1: 1.5:1.5;Ν-正丙酸-(R-4-硼酸)苯基酰胺與Ν，N-二甲基甲酰胺的摩爾比約為1:61-65〇
【文檔編號】C07F5/02GK106008577SQ201610404445
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月3日
【發明人】張珍坤, 鄭春雄, 曹君, 史林啟
【申請人】南開大學