CN101560172B - 一种手性氨基酸衍生的硝酮自由基探针及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种手性氨基酸衍生的硝酮自由基探针及其制备方法。本发明所提供的手性氨基酸衍生的硝酮自由基探针的化学结构如通式(1)中所示，式中，R为C(CH3)3或C(CH3)2P(O)(OC2H5)2；R1为1-氨基乙基、1-氨基-2-甲基丙基、1-氨基-4-甲基丁基、1-氨基-2-甲基丁基、1-氨基-2-羟基乙基、1-氨基-2-(4-羟基苯基)乙基或1-氨基-2-巯基乙基。本发明通过将手性氨基醛与硝酮类自由基探针相链接制得手性氨基酸衍生的硝酮自由基探针。本发明所提供的手性氨基酸衍生的硝酮自由基探针能够高效快速的捕获自由基。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有自由基捕获功能的手性氨基酸衍生的硝酮自由基探针及其制备方法。
背景技术
关于自由基研究的结果表明，生物体系中的活性氧自由基(ROS)与广泛的病理过程有关，是导致许多疾病的根源(Zweier J.L.，Talukder M.A.H.Cardiovasc.Res.2006(70)：181)。因此分析活性氧自由基显得尤为重要，而作为研究自由基的重要工具自由基探针更是人们关注的焦点(Pou S.，Halpern H.J.，Tsai P.，Rosen G.M.Acc.Chem.Res.1999(32)：155-161)。自旋捕获(Spin trapping)结合电子自旋共振波谱(ESR)方法作为一种应用普遍且最为权威的自由基分析手段，已经广泛的尝试应用于生物体系中的自由基检测。但自由基捕获探针却难以实现生物体系中自由基的实际检测，原因如下：自由基捕获探针很难在生物体系中自由基产生位的点富集，所产生的自旋加合物的寿命较短。刘阳平等尝试将线性硝酮类自由基探针与含巯基的多肽(或蛋白质)共价链接，进而实现自由基探针在生物体内的专一性靶向富集，提高局域浓度而达到高的捕获效率(Liu Y.P.，Ji Y.Q.，Song Y.G.，et.al Chem Commun，2005，4943-4945)。然而，上述线性硝酮类自由基探针只适与合含有巯基的多肽分子链接，并且捕获自由基后形成的自由基加合物谱图解析困难。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有自由基捕获功能的手性氨基酸衍生的硝酮自由基探针及其制备方法。
本发明所提供的手性氨基酸衍生的硝酮自由基探针的化学结构如通式(1)中所示：
式(1)
式中，R为C(CH3)3或C(CH3)2P(O)(OC2H5)2；R1为1-氨基乙基、1-氨基-2-甲基丙基、1-氨基-4-甲基丁基、1-氨基-2-甲基丁基、1-氨基-2-羟基乙基、1-氨基-2-(4-羟基苯基)乙基或1-氨基-2-巯基乙基。
本发明所提供的手性氨基酸衍生的硝酮自由基探针可通过两种方法制得。
其中，第一种方法是通过将羟胺类化合物与手性氨基醛在有机溶剂中缩合，水解，分离，制得，具体步骤如下：
将羟胺类化合物与手性氨基醛按摩尔比0.8～1∶1加入有机溶剂中，并加入占羟胺类化合物质量5～10％的脱水剂，加热至回流温度，回流反应1～12小时，分离，再将所得硝酮类化合物水解，分离，得到手性氨基酸衍生的硝酮自由基探针。
其中，所述的羟胺类化合物的化学结构如式(2)中所示：
式(2)
式中，R为C(CH3)3或C(CH3)2P(O)(OC2H5)2。
所述的手性氨基醛的化学结构如式(3)中所示：
式(3)
式中，R1为1-氨基乙基、1-氨基-2-甲基丙基、1-氨基-4-甲基丁基、1-氨基-2-甲基丁基、1-氨基-2-羟基乙基、1-氨基-2-(4-羟基苯基)乙基或1-氨基-2-巯基乙基。
所述的有机溶剂为四氢呋喃、三氯甲烷、乙醇或甲醇。
所述的脱水剂为无水硫酸镁或无水硫酸钠。
本发明所提的第二种方法是通过将氨基化合物与手性氨基醛在有机溶剂中缩合后，氧化，分离，制得，具体步骤如下：
将氨基化合物与手性氨基醛按摩尔比0.8～1∶1加入有机溶剂中，加热至回流温度，回流反应1～12小时后，分离，将所得亚胺类化合物溶于水中，并加入氨基化合物摩尔数5倍的氧化剂，室温下反应2～5h，分离，再将所得硝酮类化合物水解，分离，得到手性氨基酸衍生的硝酮自由基探针；
其中，所述的氨基化合物的化学结构如式(4)中所示：
式(4)
式中，R为C(CH3)3或C(CH3)2P(O)(OC2H5)2；
所述的手性氨基醛的化学结构如式(3)中所示：
式(3)
式中，R1为1-氨基乙基、1-氨基-2-甲基丙基、1-氨基-4-甲基丁基、1-氨基-2-甲基丁基、1-氨基-2-羟基乙基、1-氨基-2-(4-羟基苯基)乙基或1-氨基-2-巯基乙基。
所述的有机溶剂为苯、甲苯、四氢呋喃、三氯甲烷、乙醇或甲醇。
所述的氧化剂为钨酸钠或过氧化氢。
本发明具有以下有益效果：
本发明通过将含有手性结构的氨基醛与硝酮自由基探针相链接所制得的手性氨基酸衍生的硝酮自由基探针含有手性结构，具有识别其它蛋白分子的功能，易于在生物体内产生自由基的特定区域富集，能够高效快速的捕获到生物体内所产生的活性氧自由基；捕获自由基后形成的自由基加合物的谱图更易于解析。
附图说明
图1、实施例1制备的手性氨基酸衍生的硝酮自由基探针的OH自由基捕获谱图。
图2、实施例1制备的手性氨基酸衍生的硝酮自由基探针的CH3CH·OH自由基捕获谱图。
图3、实施例1制备的手性氨基酸衍生的硝酮自由基探针的CH2·OH自由基捕获谱图。
图4、实施例2制备的手性氨基酸衍生的硝酮自由基探针的CO2-自由基捕获谱图。
图5、实施例2制备的手性氨基酸衍生的硝酮自由基探针的SO3 2-自由基捕获谱图。
以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
具体实施方式
下述实施例中所使用的叔丁基羟胺是参照(Stolyarov，B.V.；Krylov.A.I.；Zhurnal Organicheskoi Khimii；Russian，1980；16(9)；1802-1807)中所报导的方法制得的；二乙基(1-羟胺-1-甲基乙基)磷酸酯是参照(Zeghdaoui，Abdelhamid；Tuccio，Beatrice，Perkin Trans 2，1995，12，2087-2090)中所报导的方法制得的；N-叔丁氧羰基-L-缬氨醛是参照(Stanfield，C.，Parker James E.et.al.J Org Chem.，1981，46(23)，4797-4798)中所报导的方法制得的；N-叔丁氧羰基-D-缬氨醛是参照(skiles，Jerry W.；Miao，Clara.et.al.J Med.Chem..1992，35(26)，4795-4808)中所报导的方法制得的；叔丁基氨是参照(Brander.Recueil des travaux chimiques des pays-bas.，1918，37，83-88)中所报导的方法制得的；N-叔丁氧羰基-L-酪氨醛是参照(Palmer，James T；Rasnick，David；Klaus，JeffreyL.，et.al.J Med.Chem.1995，38(17)，3139-3195)中所报导的方法制得的。
实施例1
将0.4g N-叔丁氧羰基-D-缬氨醛、0.88g叔丁基羟胺、40mL四氢呋喃和0.02g无水硫酸钠加热回流12h，过滤除掉无水硫酸钠后，色谱柱分离(洗脱溶剂为体积比为10∶1的二氯甲烷与乙醇)，得到2-叔丁氧羰基氨基-3-甲基丙基-N-叔丁基氮氧化合物，再将2-叔丁氧羰基氨基-3-甲基丙基-N-叔丁基氮氧化合物溶于10mL 1mol/L的HCl中，室温下搅拌反应半小时后，用60mL二氯甲烷萃取，旋蒸除去溶剂，而后用色谱柱分离(洗脱溶剂为体积比为20∶1的二氯甲烷与乙醇)，得到手性氨基酸衍生的硝酮自由基探针，如结构式(5)中所示。
所得手性氨基酸衍生的硝酮自由基探针的1H NMR(400MHz，CDCl3)δ：1.02(s，6H)，.43(s，9H)，.49(s，9H)，.76(m，1H)，4.13(m，1H)，4.55(d，1H)，5.80(s，2H)。
式(5)
实施例2
取0.4g N-叔丁氧羰基-L-缬氨醛、0.88g二乙基(1-羟胺-1-甲基乙基)磷酸酯、40mL三氯甲烷和0.02g无水硫酸钠加热回流12h，过滤除掉无水硫酸钠后，色谱柱分离(洗脱溶剂为体积比为20∶1的二氯甲烷与乙醇)，得到二乙基(1-甲基-1-(1-叔丁氧羰基氨基-2-甲基丙基)氮乙基)磷酸酯，再将所得二乙基(1-甲基-1-(1-叔丁氧羰基氨基-2-甲基丙基)氮乙基)磷酸酯溶于10mL 1mol/L的HCl中，室温下搅拌反应半小时后，用60mL二氯甲烷萃取，旋蒸除去溶剂，而后色谱柱分离(洗脱溶剂为体积比为10∶1的二氯甲烷与乙醇)，得到手性氨基酸衍生的硝酮自由基探针，如结构式(6)中所示。
所得手性氨基酸衍生的硝酮自由基探针的1H NMR(400MHz，CDCl3)δ：1.04(d，2H)，1.42(t，6H)，1.46(s，6H)，2.13(m，1H)，4.09(q，4H)，4.39(m，1H)，5.32(m，1H)，6.10(s，2H)。
式(6)
实施例3
取0.4g N-叔丁氧羰基-L-缬氨醛、0.88g叔丁基羟胺、60mL三氯甲烷和0.02g无水硫酸钠加热回流12h，过滤除去三氯甲烷后，色谱柱分离(洗脱溶剂为体积比为20∶1的二氯甲烷与乙醇)，得到2-叔丁氧羰基氨基-3-甲基丙基-N-叔丁基氮氧化合物，再将所得2-叔丁氧羰基氨基-3-甲基丙基-N-叔丁基氮氧化合物溶于10mL 1mol/L的HCl中，室温下搅拌反应半小时后，用60mL二氯甲烷萃取，旋蒸除去溶剂，而后用色谱柱分离(洗脱溶剂为体积比为20∶1的二氯甲烷与乙醇)，得到手性氨基酸衍生的硝酮自由基探针，如结构式(7)中所示。
所得手性氨基酸衍生的硝酮自由基探针的1H NMR(400MHz，CDCl3)1.02(d，6H)，1.43(s，9H)，1.76(m，1H)，4.13(m，1H)，4.55(d，2H)，5.80(s，1H)。
式(7)
实施例4
取0.4g N-叔丁氧羰基-L-缬氨醛、0.88g二乙基(1-羟胺-1-甲基乙基)磷酸酯、60mL三氯甲烷和0.02g无水硫酸钠加热回流12h，过滤除去无水硫酸钠后，色谱柱分离(洗脱溶剂为体积比为20∶1的二氯甲烷与乙醇)，得到二乙基(1-甲基-1-(1-叔丁氧羰基氨基-2-甲基丙基)氮乙基)磷酸酯，再将所得二乙基(1-甲基-1-(1-叔丁氧羰基氨基-2-甲基丙基)氮乙基)磷酸酯溶于10mL 1mol/L的HCl中，室温下搅拌反应半小时后，用60mL二氯甲烷萃取，旋蒸除去溶剂，而后用色谱柱分离(洗脱溶剂为体积比为20∶1的二氯甲烷与乙醇)，得到手性氨基酸衍生的硝酮自由基探针，如结构式(8)中所示。
所得手性氨基酸衍生的硝酮自由基探针的1H NMR(400MHz，CDCl3)1.04(d，2H)，1.42(t，6H)，1.46(s，6H)，2.13(m，1H)，4.09(q，4H)，4.39(m，1H)，5.32(m，2H)，6.10(s，1H)。
式(8)
实施例5
取0.6g N-叔丁氧羰基-L-酪氨醛、0.88g叔丁基羟胺、60mL四氢呋喃和0.03g无水硫酸钠加热回流12h，过滤除去硫酸钠后，色谱柱分离(洗脱溶剂为体积比为20∶1的二氯甲烷与乙醇)，得到2-叔丁氧羰基氨基-(4-羟基苯丙基)-N-叔丁基氮氧化合物，再将所得2-叔丁氧羰基氨基-(4-羟基苯丙基)-N-叔丁基氮氧化合物溶于10mL 1mol/L的HCl中，室温下搅拌反应1h后，用60mL二氯甲烷萃取，旋蒸除去溶剂，而后用色谱柱分离(洗脱溶剂为体积比为10∶1的二氯甲烷与乙醇)，得到手性氨基酸衍生的硝酮自由基探针，如结构式(9)中所示。
所得手性氨基酸衍生的硝酮自由基探针的1H NMR(400MHz，CDCl3)1.42(s，9H)，2.76(m，1H)，3.17(m，1H)，5.13(m，1H)，5.23(m，1H)，5.31(m，2H)，5.88(s，1H)，6.70(d，2H)，6.97(d，2H)。
式(9)
实施例6
取0.4g N-叔丁氧羰基-L-缬氨醛、0.75g叔丁基氨和60mL氯仿加热回流反应12h后，用色谱柱分离(洗脱溶剂为体积比为20∶1的二氯甲烷与乙醇)，得到2-叔丁氧羰基氨基-3-甲基丙基-N-叔丁基亚胺，再将所得2-叔丁氧羰基氨基-3-甲基丙基-N-叔丁基亚胺溶于20mL水中，加入2.9g钨酸钠，室温下反应5h后，用60mL二氯甲烷萃取，色谱柱分离(洗脱溶剂为体积比为20∶1的二氯甲烷与乙醇)，得到2-叔丁氧羰基氨基-3-甲基丙基-N-叔丁基氮氧化合物，将所得2-叔丁氧羰基氨基-3-甲基丙基-N-叔丁基氮氧化合物溶于10mL 1mol/L的HCl中，室温下搅拌反应1h后，用60mL二氯甲烷萃取，而后用色谱柱分离(洗脱溶剂为体积比为20∶1的二氯甲烷与乙醇)得到手性氨基酸衍生的硝酮自由基探针，如结构式(5)中所示。
实施例7
取0.6g N-叔丁氧羰基-L-酪氨醛、0.75g叔丁基氨和60mL氯仿加热回流12h后，用色谱柱分离(洗脱溶剂为体积比为20∶1的二氯甲烷与乙醇)，得到2-叔丁氧羰基氨基-(4-羟基苯丙基)-N-叔丁基亚胺，再将所得2-叔丁氧羰基氨基-(4-羟基苯丙基)-N-叔丁基亚胺溶于20mL水中，加入0.34g过氧化氢，室温下搅拌反应5h后，用60mL二氯甲烷萃取，而后用色谱柱分离(洗脱溶剂为体积比为20∶1的二氯甲烷与乙醇)，得到2-叔丁氧羰基氨基-(4-羟基苯丙基)-N-叔丁基氮氧化合物，将所得2-叔丁氧羰基氨基-(4-羟基苯丙基)-N-叔丁基氮氧化合物溶于10mL 1mol/L的HCl中，室温下搅拌反应1h，用60mL二氯甲烷萃取，而后用色谱柱分离(洗脱溶剂为体积比为20∶1的二氯甲烷与乙醇)，得到手性氨基酸衍生的硝酮自由基探针，如结构式(9)中所示。
Claims (7)
1.一种手性氨基酸衍生的硝酮自由基探针，其特征在于，所述的自由基探针的化学结构如通式(1)中所示：
式中，R为C(CH3)3或C(CH3)2P(O)(OC2H5)2；R1为1-氨基乙基、1-氨基-2-甲基丙基、1-氨基-4-甲基丁基、1-氨基-2-甲基丁基。
2.根据权利要求1所述的一种手性氨基酸衍生的硝酮自由基探针的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将羟胺类化合物与手性氨基醛按摩尔比0.8～1∶1加入有机溶剂中，并加入占羟胺类化合物质量5～10％的脱水剂，加热至回流温度，回流反应1～12小时，分离，再将所得硝酮类化合物水解，分离，得到手性氨基酸衍生的硝酮自由基探针；
其中，所述的羟胺类化合物的化学结构如式(2)中所示：
式中，R为C(CH3)3或C(CH3)2P(O)(OC2H5)2；
所述的手性氨基醛的化学结构如式(3)中所示：
式中，R1为1-氨基乙基、1-氨基-2-甲基丙基、1-氨基-4-甲基丁基、1-氨基-2-甲基丁基。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的有机溶剂为四氢呋喃、三氯甲烷、乙醇或甲醇。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的脱水剂为无水硫酸镁或无水硫酸钠。
5.根据权利要求1所述的一种手性氨基酸衍生的硝酮自由基探针的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将氨基化合物与手性氨基醛按摩尔比0.8～1∶1加入有机溶剂中，加热至回流温度，回流反应1～12小时后，分离，将所得亚胺类化合物溶于水中，并加入氨基化合物摩尔数5倍的氧化剂，室温下反应2～5h，分离，再将所得硝酮类化合物水解，分离，得到手性氨基酸衍生的硝酮自由基探针；
式中，所述的氨基化合物的化学结构如式(4)中所示：
式中，R为C(CH3)3或C(CH3)2P(O)(OC2H5)2；
所述的手性氨基醛的化学结构如式(3)中所示：
式中，R1为1-氨基乙基、1-氨基-2-甲基丙基、1-氨基-4-甲基丁基、1-氨基-2-甲基丁基。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的有机溶剂为苯、甲苯、四氢呋喃、三氯甲烷、乙醇或甲醇。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述的氧化剂为钨酸钠或过氧化氢。
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