CN101891686A - N-β-丙氨酰-(τ-甲基)组氨酸的合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了N-β-丙氨酰-(τ-甲基)组氨酸的合成方法,解决了常规方法对组氨酸的τ位进行甲基化时,常常会发生π位的甲基化的技术问题。本发明以L-组氨酸与甲醇在氯化亚砜作用下生成L-组氨酸甲酯盐酸盐,再与羰基二咪唑反应生成L-组氨酸甲酯环化物,其与甲基化试剂反应生成L-组氨酸甲酯环化物的季胺盐,季胺盐经酸水解,得到L-(τ-甲基)组氨酸,再甲酯化得到L-(τ-甲基)组氨酸甲酯盐酸盐,然后与以苄氧羰基保护的β-丙氨酸偶联得到Z-β-Ala-His(τ-Me)-OMe,经水解甲酯,再氢化脱苄氧羰基保护,得最终产物N-β-丙氨酰-(τ-甲基)组氨酸。本发明所述合成方法防止了副反应氢原子从τ位迁移至π位的发生。
Description
技术领域
本发明涉及N-β-丙氨酰-(τ-甲基)组氨酸的合成方法。
背景技术
肌肽(carnosine)是由β-丙氨酸和L-组氨酸构成的二肽(β-Ala-His-OH)它广泛存在于机体的各器官组织,特别在肌肉、脑和眼晶状体中可高达20mmol/L。肌肽的类似物(carnosinerelated compounds,CRCs),如N-β-丙氨酰-(τ-甲基)组氨酸、鹅肌肽(anserine)、乙酰肌肽(acetylcarnosine)和同型肌肽(homocarnosine)等,它们可相互转变以适应生理需要。肌肽及肌肽类似物是继SOD和维生素E后又一系列被发现的天然非酶促自由基清除剂和抗氧化剂,它们与铜、锌结合所形成的复合物可与SOD作用等同,肌肽及其类似物能够抑制由金属离子、血红蛋白、酯酶和活性氧催化的脂肪氧化,不影响食品的质地,可以作为天然抗氧化剂应用于食品中。另外,N-β-丙氨酰-(τ-甲基)组氨酸、肌肽及其他肌肽类似物都能对DNA双链起到保护作用,使其免于被氧化破环,在这方面,N-β-丙氨酰-(τ-甲基)组氨酸的效果是最好的。
当需要对组氨酸的τ位进行甲基化时,因为氢原子会在τ位和π位之间迁移,用常规方法常常会发生π位的甲基化。现有关于N-β-丙氨酰-(τ-甲基)组氨酸的文献仅有有机化学杂志(JOC,1964,1968-1970)所载一篇。
发明内容
本发明的目的是提供一种N-β-丙氨酰-(τ-甲基)组氨酸的合成方法,主要解决为解决常规方法对组氨酸的τ位进行甲基化时,常常会发生π位的甲基化的技术问题。
一种N-β-丙氨酰-(τ-甲基)组氨酸的合成方法,合成步骤如下:
(1)L-组氨酸(III)与甲醇在氯化亚砜存在下反应生成L-组氨酸甲酯盐酸盐(IV),L-组氨酸甲酯盐酸盐(IV)再与羰基二咪唑在溶剂N,N-二甲基甲酰胺中反应生成L-组氨酸甲酯环化物(V)。
(2)L-组氨酸甲酯环化物(V)与甲基化试剂反应生成L-组氨酸甲酯环化物的季胺盐(VI),L-组氨酸甲酯环化物的季胺盐(VI)经盐酸水解,得到L-(τ-甲基)组氨酸(VII)。甲基化试剂选择碘甲烷、硫酸二甲酯、碳酸二甲酯,甲基化试剂与L-组氨酸甲酯环化物(V)的摩尔比为1∶1至1∶4;盐酸为1mol/L-6mol/L的盐酸。
(3)再将L-(τ-甲基)组氨酸(VII)甲酯化得到L-(τ-甲基)组氨酸甲酯盐酸盐(VIII),L-(τ-甲基)组氨酸甲酯盐酸盐(VIII)与以苄氧羰基保护的β-丙氨酸(II)在偶联试剂作用下生成Z-β-Ala-His(τ-Me)-OMe(IX)。偶联试剂为N-甲基吗啡啉,氯甲酸乙酯,N,N-二异丙基乙胺,二环己基碳二亚胺,卡特缩合剂中的一种以上,N-苄氧羰基-β-丙氨酸(II)与偶联试剂的摩尔比为1∶1至1∶3。
(4)在Z-β-Ala-His(τ-Me)-OMe(IX)中加入水解试剂得到Z-β-Ala-His(τ-Me)-OH(X)。
(5)在Z-β-Ala-His(τ-Me)-OH(X)中加入氢化试剂脱除苄氧羰基,得最终产物β-Ala-His(τ-Me)-OH(XI),即N-β-丙氨酰-(τ-甲基)组氨酸(XI)。水解试剂为1mol/L-4mol/L的氢氧化钠水溶液;氢化试剂采用钯/碳加氢气进行催化氢化脱除苄氧羰基,其中氢化催化剂为5%-10%钯/碳的甲醇、四氢呋喃或二氧六环溶液。
本发明的合成路线如下:
制备苄氧羰基保护的β-丙氨酸,其结构式如II所示,具体反应式如下:
制备L-(τ-甲基)组氨酸甲酯盐酸盐,其结构式如VII所示,具体反应式如下:
制备N-β-丙氨酰-(τ-甲基)组氨酸,其结构式如XI所示,具体反应式如下:
本发明的有益效果是:采取先将π位与His的游离氨基通过CDI提供的羰基进行环化,再对τ位进行甲基化的工艺,防止了副反应氢原子从τ位迁移至π位的发生。
具体实施方式
以下对本发明的实施例作详细说明,本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方式和过程,但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
(1)N-苄氧羰基-β-丙氨酸的制备
在烧杯中加入750ml水,β-丙氨酸150克(1.685mol),碳酸氢钠212克(2.527mol)及苯甲氧羰酰琥珀酰亚胺440克,用2mol/L的氢氧化钠溶液控制pH值在8到9之间,反应完毕后用乙醚萃取杂质,弃去乙醚相。水相用乙酸乙酯萃取,饱和食盐水洗涤,无水硫酸钠干燥后,蒸去大部分乙酸乙酯,冷冻过夜,过滤得208克白色晶体,收率:55.3%。
(2)组氨酸甲酯盐酸盐的制备
10L三口瓶中加入6.5L无水甲醇,加入L-组氨酸620克(4mol),滴加氯化亚砜855ml(12mol),反应完成后直接转入20L干净容器中,加入5L乙醚,滤出940克白色晶体,收率97%。
(3)L-组氨酸甲酯环化物的制备
在三口瓶中加入DMF 8L,组氨酸甲酯盐酸盐484克(2mol),及羰基二咪唑324克(2mol),反应完成后用二氯甲烷萃取、无水硫酸钠干燥,并蒸去二氯甲烷,加入少量乙腈结晶得到浅黄色晶体148克,收率:38%。
(4)L-组氨酸甲酯环化物的季胺盐
在三口瓶中加入2220ml乙腈,L-组氨酸甲酯环化物148克(0.759mol),及碘甲烷108克(0.759mol),室温反应完毕后滤出白色晶体200克,收率:59%。
(5)L-(τ-甲基)组氨酸的制备
在三口瓶中加入873ml 1mol/L盐酸,87.3克(0.259mol)L-组氨酸甲酯环化物的季胺盐,反应完毕蒸去溶剂后析出黄色固体,烘干得到50克黄色固体,收率79%。
(6)L-(τ-甲基)组氨酸甲酯盐酸盐的制备
L-(τ-甲基)组氨酸50克(0.207mol)悬浮于420ml无水甲醇中,滴加氯化亚砜44ml(0.621mol),反应完毕后蒸去少量甲醇,加入乙醚后析出大量固体,得白色晶体38.8克,收率:73%。
(7)Z-β-Ala-His(τ-Me)-OMe的制备
N-苄氧羰基-β-丙氨酸30.7克(0.1378mol)溶于600ml二氯甲烷中,加入三乙胺21ml(0.1516mol),滴入氯甲酸乙酯13ml(0.1378mol)及L-(τ-甲基)组氨酸甲酯盐酸盐38.8克(0.1516mol)的二氯甲烷溶液,反应完毕后分别用水、5%柠檬酸溶液、饱和食盐水洗涤两次,然后加入无水硫酸钠干燥,蒸去二氯甲烷后加乙醚析出大量白色固体,得42.9克,收率80.3%。
(8)Z-β-Ala-His(τ-Me)-OH的制备
Z-β-Ala-His(τ-Me)-OMe 42.9克(0.11mol)溶于220ml甲醇中,滴入1mol/L的氢氧化钠溶液,反应完毕用稀硫酸调节pH=5,蒸去全部溶剂,并滤去盐。
(9)β-Ala-His(τ-Me)-OH的制备
在上步所得Z-β-Ala-His(τ-Me)-OH中加入5%的钯/碳甲醇溶液,通入氢气反应过夜,反应完毕,滤去钯/碳,蒸去全部溶剂,析出灰白色固体22克,HPLC:99.48%,[M+]=227.2,收率:83%。
实施例2
(1)N-苄氧羰基-β-丙氨酸的制备
在烧杯中加入750ml水,β-丙氨酸150克(1.685mol),碳酸氢钠212克(2.527mol)及苯甲氧羰酰琥珀酰亚胺440克,用2mol/L的氢氧化钠溶液控制pH值在8到9之间,反应完毕后用乙醚萃取杂质,弃去乙醚相。水相用乙酸乙酯萃取,饱和食盐水洗涤,无水硫酸钠干燥后,蒸去大部分乙酸乙酯,冷冻过夜,过滤得208克白色晶体,收率:55.3%。
(2)组氨酸甲酯盐酸盐的制备
10L三口瓶中加入6.5L无水甲醇,加入L-组氨酸620克(4mol),滴加氯化亚砜855ml(12mol),反应完成后直接转入20L干净容器中,加入5L乙醚,滤出940克白色晶体,收率97%。
(3)L-组氨酸甲酯环化物的制备
在三口瓶中加入DMF 8L,组氨酸甲酯盐酸盐484克(2mol),及羰基二咪唑324克(2mol),反应完成后用二氯甲烷萃取、无水硫酸钠干燥,并蒸去二氯甲烷,加入少量乙腈结晶得到浅黄色晶体148克,收率:38%。
(4)L-组氨酸甲酯环化物的季胺盐
在三口瓶中加入2220ml乙腈,L-组氨酸甲酯环化物148克(0.759mol),及硫酸二甲酯191克(1.518mol),室温反应完毕后滤出白色晶体220克,收率:65%。
(5)L-(τ-甲基)组氨酸的制备
在三口瓶中加入430ml 3mol/L盐酸,87.3克(0.259mol)L-组氨酸甲酯环化物的季胺盐,反应完毕蒸去溶剂后析出黄色固体,烘干得到53克黄色固体,收率84%。
(6)L-(τ-甲基)组氨酸甲酯盐酸盐的制备
L-(τ-甲基)组氨酸50克(0.207mol)悬浮于420ml无水甲醇中,滴加氯化亚砜44ml(0.621mol),反应完毕后蒸去少量甲醇,加入乙醚后析出大量固体,得白色晶体38.8克,收率:73%。
(7)Z-β-Ala-His(τ-Me)-OMe的制备
N-苄氧羰基-β-丙氨酸30.7克(0.1378mol)溶于600ml二氯甲烷中,加入二环己基碳二亚胺56.7g(0.2756mol)及L-(τ-甲基)组氨酸甲酯盐酸盐38.8克(0.1516mol)的二氯甲烷溶液,反应完毕后分别用水、5%柠檬酸溶液、饱和食盐水洗涤两次,然后加入无水硫酸钠干燥,蒸去二氯甲烷后加乙醚析出大量白色固体,得40克,收率74.8%。
(8)Z-β-Ala-His(τ-Me)-OH的制备
Z-β-Ala-His(τ-Me)-OMe 42.9克(0.11mol)溶于220ml甲醇中,滴入2mol/L的氢氧化钠溶液,反应完毕用稀硫酸调节pH=5,蒸去全部溶剂,并滤去盐。
(9)β-Ala-His(τ-Me)-OH的制备
在上步所得Z-β-Ala-His(τ-Me)-OH中加入7%的钯/碳四氢呋喃溶液,通入氢气反应过夜,反应完毕,滤去钯/碳,蒸去全部溶剂,析出灰白色固体23克,HPLC:99.6%,[M+]=227.4,收率:87%。
实施例3
(1)N-苄氧羰基-β-丙氨酸的制备
在烧杯中加入750ml水,β-丙氨酸150克(1.685mol),碳酸氢钠212克(2.527mol)及苯甲氧羰酰琥珀酰亚胺440克,用2mol/L的氢氧化钠溶液控制pH值在8到9之间,反应完毕后用乙醚萃取杂质,弃去乙醚相。水相用乙酸乙酯萃取,饱和食盐水洗涤,无水硫酸钠干燥后,蒸去大部分乙酸乙酯,冷冻过夜,过滤得208克白色晶体,收率:55.3%。
(2)组氨酸甲酯盐酸盐的制备
10L三口瓶中加入6.5L无水甲醇,加入L-组氨酸620克(4mol),滴加氯化亚砜855ml(12mol),反应完成后直接转入20L干净容器中,加入5L乙醚,滤出940克白色晶体,收率97%。
(3)L-组氨酸甲酯环化物的制备
在三口瓶中加入DMF 8L,组氨酸甲酯盐酸盐484克(2mol),及羰基二咪唑324克(2mol),反应完成后用二氯甲烷萃取、无水硫酸钠干燥,并蒸去二氯甲烷,加入少量乙腈结晶得到浅黄色晶体148克,收率:38%。
(4)L-组氨酸甲酯环化物的季胺盐
在三口瓶中加入2220ml乙腈,L-组氨酸甲酯环化物148克(0.759mol),及碳酸二甲酯273克(3.036mol),室温反应完毕后滤出白色晶体210克,收率:56%。
(5)L-(τ-甲基)组氨酸的制备
在三口瓶中加入150ml 6mol/L盐酸,87.3克(0.259mol)L-组氨酸甲酯环化物的季胺盐,反应完毕蒸去溶剂后析出黄色固体,烘干得到55克黄色固体,收率86.9%。
(6)L-(τ-甲基)组氨酸甲酯盐酸盐的制备
L-(τ-甲基)组氨酸50克(0.207mol)悬浮于420ml无水甲醇中,滴加氯化亚砜44ml(0.621mol),反应完毕后蒸去少量甲醇,加入乙醚后析出大量固体,得白色晶体38.8克,收率:73%。
(7)Z-β-Ala-His(τ-Me)-OMe的制备
N-苄氧羰基-β-丙氨酸30.7克(0.1378mol)溶于600ml二氯甲烷中,加入三乙胺21ml(0.1516mol),滴入卡特缩合剂183g(0.4134mol)及L-(τ-甲基)组氨酸甲酯盐酸盐38.8克(0.1516mol)的二氯甲烷溶液,反应完毕后分别用水、5%柠檬酸溶液、饱和食盐水洗涤两次,然后加入无水硫酸钠干燥,蒸去二氯甲烷后加乙醚析出大量白色固体,得45克,收率84.2%。
(8)Z-β-Ala-His(τ-Me)-OH的制备
Z-β-Ala-His(τ-Me)-OMe 42.9克(0.11mol)溶于220ml甲醇中,滴入4mol/L的氢氧化钠溶液,反应完毕用稀硫酸调节pH=5,蒸去全部溶剂,并滤去盐。
(9)β-Ala-His(τ-Me)-OH的制备
在上步所得Z-β-Ala-His(τ-Me)-OH中加入10%的钯/碳二氧六环溶液,通入氢气反应过夜,反应完毕,滤去钯/碳,蒸去全部溶剂,析出灰白色固体20克,HPLC:99.2%,[M+]=227.5,收率:75%。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (8)
1.一种N-β-丙氨酰-(τ-甲基)组氨酸的合成方法,其特征是,合成步骤如下:
(1)L-组氨酸与甲醇在氯化亚砜存在下反应生成L-组氨酸甲酯盐酸盐,L-组氨酸甲酯盐酸盐再与羰基二咪唑生成L-组氨酸甲酯环化物;
(2)L-组氨酸甲酯环化物与甲基化试剂反应生成L-组氨酸甲酯环化物的季胺盐,L-组氨酸甲酯环化物的季胺盐经酸水解,得到L-(τ-甲基)组氨酸;
(3)再将L-(τ-甲基)组氨酸甲酯化得到L-(τ-甲基)组氨酸甲酯盐酸盐,L-(τ-甲基)组氨酸甲酯盐酸盐与以苄氧羰基保护的β-丙氨酸在偶联试剂作用下生成Z-β-Ala-His(τ-Me)-OMe;
(4)在Z-β-Ala-His(τ-Me)-OMe中加入水解试剂得到Z-β-Ala-His(τ-Me)-OH;
(5)在Z-β-Ala-His(τ-Me)-OH中加入氢化试剂催化氢化脱除苄氧羰基,得最终产物β-Ala-His(τ-Me)-OH,即N-β-丙氨酰-(τ-甲基)组氨酸。
2.根据权利要求1所述的合成方法,其特征是,步骤(2)中的甲基化试剂选自碘甲烷、硫酸二甲酯、碳酸二甲酯。
3.根据权利要求1所述的合成方法,其特征是,所述甲基化试剂与L-组氨酸甲酯环化物的摩尔比为1∶1至1∶4。
4.根据权利要求1所述的合成方法,其特征是,步骤(2)中的盐酸的浓度为1mol/L-6mol/L。
5.根据权利要求1所述的合成方法,其特征是,步骤(3)中的偶联试剂为N-甲基吗啡啉,氯甲酸乙酯,N,N-二异丙基乙胺,二环己基碳二亚胺,卡特缩合剂中的一种以上。
6.根据权利要求1所述的合成方法,其特征是,N-苄氧羰基-β-丙氨酸与偶联试剂的摩尔比为1∶1至1∶3。
7.根据权利要求1所述的合成方法,其特征是,步骤(4)中的水解试剂为1mol/L-4mol/L的氢氧化钠水溶液。
8.根据权利要求1所述的合成方法,其特征是,步骤(5)中的氢化试剂采用氢气和钯/碳催化剂,所述钯/碳催化剂为5%-10%钯碳的甲醇、四氢呋喃或二氧六环溶液。
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WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20101124 |