張軍,林志忠,鄧金根,
(1.四川大學(xué)華西藥學(xué)院,四川 成都 610041;2.中國(guó)科學(xué)院成都有機(jī)化學(xué)研究所,四川 成都 610041)
(R)-α-苯乙胺拆分全順式-3-N-叔丁氧羰基氨基-5-甲氧羰基環(huán)己基甲酸*
張軍1,林志忠2,鄧金根1,2
(1.四川大學(xué)華西藥學(xué)院,四川 成都 610041;2.中國(guó)科學(xué)院成都有機(jī)化學(xué)研究所,四川 成都 610041)
以光學(xué)活性(R)-α-苯乙胺(1)為拆分劑,將cis,cis-3-N-叔丁氧羰基氨基-5-甲氧羰基環(huán)己基甲酸[(±)-2]拆分為cis,cis-(-)-2,其結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR和13C NMR確證。最佳拆分條件為:以丙酮為溶劑,n(1)∶n[(±)-2]=1.0∶1.0,拆分效率34.1%。
3-N-叔丁氧羰基氨基-5-甲氧羰基環(huán)己基甲酸;光學(xué)活性;苯乙胺;拆分
γ-氨基丁酸(GABA)是一種天然非蛋白質(zhì)氨基酸,廣泛存在于自然界,是哺乳動(dòng)物中樞神經(jīng)系統(tǒng)中最重要的抑制性神經(jīng)傳達(dá)物質(zhì),在生物體內(nèi)參與多種神經(jīng)生理活動(dòng),在醫(yī)藥、食品、農(nóng)業(yè)上具有廣泛的應(yīng)用前景[1]。研究表明構(gòu)象限制的γ-氨基丁酸衍生物是有效的GABA氨基轉(zhuǎn)移酶抑制劑[2,3],其嵌入多肽中能形成特殊的二級(jí)結(jié)構(gòu)[4]并具有重要的生物活性[5]。3-氨基環(huán)己基甲酸是一種具有剛性骨架結(jié)構(gòu)的γ-氨基丁酸類似物,是一種非天然氨基酸,它嵌入環(huán)肽中能形成具有疏水內(nèi)腔的有機(jī)納米管[6,7]。本課題組首次報(bào)道[8]了通過交替手性的3-氨基環(huán)己基甲酸構(gòu)建的γ-環(huán)肽納米管,表明通過(1R,3S,5R)-1-羥基-3-氨基環(huán)己基-5-甲酸[9]的羥基引入支鏈?zhǔn)浅晒Φ睾铣刹⒛茏越M裝形成納米管的關(guān)鍵。鑒于γ-氨基丁酸衍生物的多種生理活性以及在納米技術(shù)上的應(yīng)用,近年來,光學(xué)純的γ-氨基丁酸類似物的合成引起了化學(xué)家們的廣泛興趣[2-10]。而人工合成的氨基酸大多是外消旋體,對(duì)外消旋氨基酸進(jìn)行拆分是獲得手性氨基酸的重要方法。非對(duì)映體鹽法是一種經(jīng)典的手性拆分方法,也是目前工業(yè)應(yīng)用最為廣泛的一種拆分技術(shù)[11]。
本文采用光學(xué)活性(R)-α-苯乙胺(1)為拆分劑,利用非對(duì)映體鹽法將cis,cis-3-N-叔丁氧羰基氨基-5-甲氧羰基環(huán)己基甲酸[(±)-2]拆分成cis,cis-(-)-2(Scheme 1),其結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR和13C NMR確證。最佳的拆分條件為:以丙酮為溶劑,n(1)∶n[(±)-2]=1.0∶1.0,拆分效率34.1%。
cis,cis-(-)-2為一種新型的手性氨基酸[12-14]。該拆分條件簡(jiǎn)單,拆分效果較佳。
1.1 儀器與試劑
BüCHIMelting Point B-545型熔點(diǎn)儀(溫度未校正);Perkin-Elmer-341型自動(dòng)旋光儀;Bruker-300型核磁共振儀(CDCl3為溶劑,TMS為內(nèi)標(biāo)); Waters-Breeze型高效液相色譜儀[手性O(shè)D柱: Daicel Chemical Industries,條件:V(正己烷)∶V (異丙醇)=95∶5,1.0 mL·min-1,λ=254 nm,t(major)=17.48 min,t(minor)=13.85 min]。
1,含量>99%,光學(xué)純度99%;(±)-2按文獻(xiàn)方法[12-14]制備,含量99.5%;其余所用試劑均為分析純。
1.2 (±)-2的拆分
在反應(yīng)瓶中加入(±)-2 5 g(16.6 mmol)和丙酮40 mL,攪拌加熱至全溶;緩慢滴加1 2.01 g(16.6 mmol),立即析出白色銨鹽,溶液呈白色乳狀,滴畢,回流(如固體不全溶,補(bǔ)加丙酮20 mL至全溶,呈淡黃色透明溶液)反應(yīng)30 min。自然冷卻至室溫,析出白色固體,抽濾,濾餅用丙酮洗滌,用丙酮重結(jié)晶兩次得白色固體。加水30 mL,冰浴冷卻下用1 mol·L-1鹽酸調(diào)至pH 2,用二氯甲烷(3×30 mL)萃取,合并有機(jī)相,用飽和食鹽水洗滌,無水Na2SO4干燥,濃縮得白色固體cis,cis-(-)-2 917 mg,收率35.1%,拆分效率34.1%,97.2%ee, m.p.145.5℃~147.3℃,-5.2°(c 0.5, MeOH);1H NMRδ:4.67(brs,1H),3.67(s,3H),3.55(brs,1H),2.48~2.47(m,2H),2.29~2.26(m,3H),1.54~1.44(m,1H),1.44(s,9H),1.28~1.19(m,2H);13CNMRδ: 177.88,176.40,157.59,80.06,52.33,49.48,42.38,42.32,35.79,35.74,31.64,28.76;ESIHR-MS m/z:Calcd for 324.142 3{C14H23NO6Na[M+Na]+},found 324.142 2。
通過形成非對(duì)映體鹽法拆分外消旋體是目前制備光學(xué)活性化合物有效的方法[11]。本文選用1為拆分劑,研究了溶劑和投料比r{n(1)∶n[(±)-2]}對(duì)拆分反應(yīng)影響,尋找最佳拆分條件。
(1)溶劑
(±)-2 500 mg,r=1.0∶1.0,其余條件同1.2,考察溶劑對(duì)拆分的影響,實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1。由表1可見,以丙酮為溶劑時(shí)拆分效果最好,拆分效率為34.1%。
表1 溶劑對(duì)拆分的影響aTable 1 Effect of solvent on resolution
(2)r
以丙酮為溶劑(抽濾溫度25℃),(±)-2 500 mg,其余條件同1.2,考察了r對(duì)拆分的影響,實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2。由表2可見,r為1.0∶1.0時(shí),無論是收率還是光學(xué)純度都有顯著的提高。最佳r=1.0∶1.0。
表2 r對(duì)拆分的影響*Table 2 Effect of r on resolution
綜上所述,最佳拆分條件為:以丙酮為溶劑,n (1)∶n[(±)-2]=1.0∶1.0,拆分效率34.1%。
以1為拆分劑,n(1)∶n[(±)-2]=1.0∶1.0,在丙酮中1與外消旋的cis,cis-3-N-叔丁氧羰基氨基-5-甲氧羰基環(huán)己基甲酸形成非對(duì)映體鹽,經(jīng)過重結(jié)晶制得高純度的非對(duì)映體鹽,再經(jīng)鹽酸解離,即可得到光學(xué)活性的cis,cis-(-)-3-N-叔丁氧羰基氨基-5-甲氧羰基環(huán)己基甲酸,光學(xué)純度達(dá)97.2%。
[1]林謙.γ-氨基丁酸的生理功能概述[J].玉林師范學(xué)院學(xué)報(bào),2010,31(2):62-65.
[2]Choi S,Silverman R B.Inactivation and inhibition of γ-aminobutyric acid aminotransferase by conformationally restricted Vigabatrin analogues[J].JMed Chem,2002,45(20):4531-4539.
[3]Wang Z,Silverman R B.Syntheses and evaluation of fuorinated conformationally restricted analogues of GABA as potential inhibitors of GABA aminotransferase[J].Bioorg Med Chem,2006,14:2242-2252.
[4]Vasudev PG,Chatterjee S,Shamala N,etal.Gabapentin:A stereochemically constrainedγ-amino acid residue in hybrid peptide design[J].Acc Chem Res,2009,42(10):1628-1639.
[5]Gorrea E,Carbajo D,Gutiérrez-Abad R,etal.Searching for new cell-penetrating agents:Hybrid cyclobutaneprolineγ,γ-peptides[J].Org Biomol Chem,2012,10: 4050-4057.
[6]Brea R J,Sar Reiriz C,Granja JR.Towards functional bionanomaterials based on self-assembling cyclic peptide nanotubes[J].Chem Soc Rev,2010,39:1448-1456.
[7]Chapman R,Danial M,Koh M L,et al.Design and properties of functional nanotubes from the self-assembly of cyclic peptide templates[J].Chem Soc Rev,2012,41:6023-6041.
[8]Li L,Zhan H,Duan F,et al.Self-assembling nanotubes consisting of rigid cyclicγ-peptides[J].Adv Funct Mater,2012,22:3051-3056.
[9]戰(zhàn)宏梅,胡昱,廖建,等.手性γ-氨基酸:1-羥基-3-氨基環(huán)己基-5-甲酸的不對(duì)稱合成[J].合成化學(xué),2007,15:588-590.
[10]Hu Y,Yu SL,Yang Y J,etal.Synthesis of stereoisomers of 3-aminocyclohexanecarboxylic acid and cis-3-aminocyclohexene-5-carboxylic acid[J].Chin J Chem,2006,24:795-799.
[11]宋慶寶,陳水清,馬淳安.手性氨基酸拆分研究進(jìn)展[J].浙江工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2010,38(2):134-137.
[12]Hom R K,F(xiàn)ang L Y,Mamo S,et al.Design and synthesis of statine-based cell-permeable peptidomimetic inhibitors of humanβ-secretase[J].J Med Chem,2003,46:1799-1802.
[13]John V,Tung J,Horn R,et al.Dipeptide inhibitors ofβ-secretase[P].US 6 864 240,2005.
[14]Ornelas C,Weck M.Construction of well-defined multifunctional dendrimers using a trifunctional core[J].Chem Commun,2009:5710-5712.
[15]Zhong Q L,Peng X H,Wu T F,et al.A parallel approach to direct resolution of albuterol[J].Chin Sci Bull,2010,55(25):2814-2816.
Resolution of cis,cis-3-N-tert-butoxycarbonyl-5-methoxycarbonylcyclohexanecarboxylic Acid by(R)-α-phenethylam ine
ZHANG Jun1,LIN Zhi-zhong2,DENG Jin-gen1,2
(1.West China School of Pharmacy,Sichuan University,Chengdu 610041,China; 2.Chengdu Institute of Organic Chemistry,Chinese Academy of Science,Chengdu 610041,China)
cis,cis-3-N-tert-butoxycarbonyl-5-methoxycarbonylcyclohexane carboxylic acid[(±)-2]was resoluted to cis,cis-(-)-2 using(R)-α-phenethylamine(1)as the resolution agent.The structure was confirmed by1H NMR and13C NMR.The optimum resolution condition were as follows:n (1)∶n[(±)-2]=1.0∶1.0,acetone was solvent.The resolution effiency was 34.1%under the optimum resolution conditions.
3-N-tert-butoxycarbonyl-5-methoxycarbonylcyclohexanecarboxylic acid;optical activity; phenethylamine;resolution
O621.3
A
1005-1511(2014)02-0243-03
2013-09-29
國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(91027022,21002099,20428202);國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(973)項(xiàng)目(2010CB833300)
張軍(1987-),男,漢族,四川達(dá)州人,碩士研究生,主要從事樹狀側(cè)鏈結(jié)構(gòu)對(duì)γ-環(huán)肽-樹狀雜化分子自組裝影響的研究。
鄧金根,教授,E-mail:jgdeng@scu.edu.cn