CN101982458A - 3-氨基-3-芳基丙酸及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了3-氨基-3-芳基丙酸,其具有如式I所示结构:式I其中,R1为取代或非取代的苯基、取代或非取代的双环或三环芳基、或者取代或非取代的至少含有一个N、O或S原子的单环、双环或三环杂芳基。本发明还提供了所述3-氨基-3-芳基丙酸的制备方法。本发明的3-氨基-3-芳基丙酸非天然氨基酸可以与其他氨基酸合成一系列的多肽化合物,该系列多肽化合物对组蛋白脱乙酰酶(HDAC)具有一定的抑制活性,有可能用于预防或治疗糖尿病、糖尿病并发症、急性早幼粒细胞白血病(APL)、炎性疾病、器官移植排斥、原虫感染、自身免疫性疾病或肿瘤等,具有一定的药用价值;且本发明的制备方法原料易得、方法简单、操作简便、收率也较高。
Description
技术领域
本发明涉及一种β-非天然氨基酸,具体地说,涉及3-氨基-3-芳基丙酸及其制备方法。
背景技术
非天然氨基酸是非蛋白基因编码的氨基酸,在基因组学、蛋白质组学等前沿生物技术研究中有重要的应用。例如,α-非天然氨基酸在蛋白质、核苷和核酸的研究中得到了广泛应用:它们能限制多肽构象的灵活性、提供具有稳定二级结构的脱氧核糖核酸或核糖核酸分子、增强多肽对酶的稳定性以及提高药代动力学和生物活性;β-非天然氨基酸是β-内酰胺的前体和很多潜在酶抑制剂的关键成分,具有相当有趣的药理活性。β-非天然氨基酸在组合化合物库的构建和药物研究中已经成为越来越重要的合成模块。此外,将非天然氨基酸掺入蛋白序列是合成生物学设计新蛋白的一个策略。这种策略对研究天然蛋白质的折叠和功能有重要作用。现在已有大约超过30种非天然氨基酸被人工插入到生物体合成的天然蛋白质中。
同时,非天然氨基酸在以重组蛋白质为主的基因工程药物,如重组细胞因子、蛋白质激素、重组血浆蛋白、重组溶血栓药物、可溶性受体、治疗性抗体、重组药用动植物蛋白等以及预防或治疗用疫苗、核酸药物、小分子多肽药物等生物药物和疫苗方面有重要的应用。非天然氨基酸自身可以是重要的药物,它们也是很多市售药物的重要结构单元。目前,世界上最著名的医药公司,都在研究含有非天然氨基酸骨架的多肽类药物,这些药物多用于抗菌、消炎、抗惊厥、抑制细胞生长和抗肿瘤等方面。很多药物已经进入临床研究阶段。对于制药公司而言,在新药的研发过程中,已经没有人敢忽视非天然氨基酸的作用。
基于上述认识,我们设计并合成了一种β-非天然氨基酸:3-氨基-3-芳基丙酸。初步的实验研究表明,用此非天然氨基酸合成的多肽化合物具有较好的生理活性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种3-氨基-3-芳基丙酸非天然氨基酸。
本发明的另一目的在于提供所述3-氨基-3-芳基丙酸非天然氨基酸的制备方法。
为了实现本发明的目的,本发明的3-氨基-3-芳基丙酸非天然氨基酸,其具有式I所示结构:
式I
其中,R1为取代或非取代的苯基、取代或非取代的双环或三环芳基、或者取代或非取代的至少含有一个N、O或S原子的单环、双环或三环杂芳基。
所述取代是指环碳原子被一个或多个取代基取代;所述取代基独立地选自氟、氯、溴、硝基、氨基、取代的胺基、C1~C6的烷基、C1~C6的烷氧基、C1~C3的全氟代烷基、C1~C3的全氟代烷氧基或C6~C10的芳氧基。
本发明还提供制备上述3-氨基-3-芳基丙酸非天然氨基酸的方法,其为将芳香醛、丙二酸和乙酸铵在醇类溶剂中回流6~8小时;反应完成后冷却至室温(20~35℃),过滤得到3-氨基-3-芳基丙酸。
本发明的制备方法,其合成路线如式II所示:
式II
其中,1)为丙二酸及乙酸铵。
本发明的制备方法,所述芳香醛、丙二酸和乙酸铵的摩尔比为1∶1~1.2∶2~2.2;所述醇类溶剂为甲醇、乙醇或异丙醇,其用量为1~2L/mol芳香醛。
本发明的制备方法,其原料可以比较容易地购买得到,反应收率为74~88%;所得化合物经过核磁共振谱图(1H NMR)和质谱(MS)确认,结构无误。
本发明的3-氨基-3-芳基丙酸非天然氨基酸可以与其他氨基酸合成一系列的多肽化合物,经初步活性试验表明,该系列多肽化合物对组蛋白脱乙酰酶(HDAC)具有一定的抑制活性,有可能用于预防或治疗糖尿病、糖尿病并发症、急性早幼粒细胞白血病(APL)、炎性疾病、器官移植排斥、原虫感染、自身免疫性疾病或肿瘤等,具有一定的药用价值;且本发明的制备方法原料易得、方法简单、操作简便、收率也较高。
具体实施方式
以下通过具体实施例来进一步说明本发明,但不用来限制本发明的范围。
实施例1 3-氨基-3-苯基丙酸的合成
将3.18g苯甲醛(30mmol)、3.14g丙二酸(30mmol)和4.63g乙酸铵(60mmol)在60mL甲醇中回流6小时;冷却至室温后,过滤,得到3.67g3-氨基-3-苯基丙酸,产率74%。
核磁共振氢谱(1H NMR,300MHz,DMSO)δ:12.20(s,1H),7.29-7.45(m,5H),5.15(s,2H),4.90(m,1H),2.87(dd,J=6.6,1.8Hz,1H),2.62(dd,J=6.6,1.8Hz,1H)。质谱(ESI):166(M+H+,100),188(M+Na+,42.5),204(M+K+,15.3)。
实施例2 3-氨基-3-(4-氟苯基)丙酸的合成
将62g 4-氟苯甲醛(0.5mol)、52g丙二酸(0.5mol)和77g乙酸铵(1mol)在500mL乙醇中回流8小时;冷却至室温后,过滤,得到73.3g 3-氨基-3-苯基丙酸,产率80%。
核磁共振氢谱(1H NMR,300MHz,DMSO)δ:12.18(s,1H),7.27(d,J=7.5Hz,2H),7.19(d,J=7.5Hz,2H),5.18(s,2H),4.92(m,1H),2.88(dd,J=6.6,1.8Hz,1H),2.65(dd,J=6.6,1.8Hz,1H)。质谱(ESI):184(M+H+,100),206(M+Na+,32.8),223(M+K+,12.6)。
实施例3 3-氨基-3-(3-硝基-4-氟苯基)丙酸的合成
将14.5g 3-硝基-4-氟苯甲醛(0.087mol)、9.0g丙二酸(0.087mol)和13.4g乙酸铵(0.174mol)在乙醇中回流6小时;冷却至室温后,过滤,得到17.5g 3-氨基-3-(3-硝基-4-氟苯基)丙酸(0.076mol),产率88%。
核磁共振氢谱(1H NMR,300MHz,DMSO)δ:12.22(s,1H),8.18(s,1H),7.67(d,J=7.5Hz,1H),7.48(d,J=7.5Hz,1H),4.94(m,1H),2.88(dd,J=6.6,1.8Hz,1H),2.64(dd,J=6.6,1.8Hz,1H)。质谱(ESI):329(M+H+,100),351(M+Na+,23.5),367(M+K+,7.2)。
实施例4 3-氨基-3-(6-甲氧基-2-萘基)丙酸的合成
将8.38g 6-甲氧基萘甲醛(45mmol)、5.62g丙二酸(54mmol)和7.63g乙酸铵(99mmol)在90mL甲醇中回流8小时;冷却至室温后,过滤,得到8.50g 3-氨基-3-(6-甲氧基萘基)丙酸,产率77%。
核磁共振氢谱(1H NMR,300MHz,DMSO)δ:12.20(s,1H),7.90(d,J=7.5Hz,1H),7.87(d,J=7.2Hz,1H),7.43(s,1H),7.40(s,1H),7.22(d,J=7.5Hz,1H),7.18(d,J=7.2Hz,1H),5.14(s,2H),4.88(m,1H),3.83(s,3H),2.86(dd,J=6.8,1.8Hz,1H),2.60(dd,J=6.8,1.8Hz,1H)。质谱(ESI):246(M+H+,100),268(M+Na+,33.2),284(M+K+,9.5)。
实施例5 3-氨基-3-(5-溴-2-呋喃基)丙酸的合成
将1.75g 5-溴-2-呋喃甲醛(10mmol)、1.25g丙二酸(12mmol)和1.69g乙酸铵(12mmol)在20mL甲醇中回流6小时;冷却至室温后,过滤,得到1.76g 3-氨基-3-(5-溴-2-呋喃基)丙酸,产率75%。
核磁共振氢谱(1H NMR,300MHz,DMSO)δ:12.19(s,1H),6.40(d,J=6.9Hz,1H),6.28(d,J=6.9Hz,1H),5.13(s,2H),4.94(m,1H),2.89(dd,J=6.6,1.8Hz,1H),2.68(dd,J=6.6,1.8Hz,1H)。质谱(ESI):234(100),236(34),256(45.8),258(15.3),272(9.6),274(3.2)。
实施例6 3-氨基-3-(9-蒽基)丙酸的合成
将4.12g9-蒽甲醛(20mmol)、2.50g丙二酸(24mmol)和3.39g乙酸铵(44mmol)在30mL异丙醇中回流8小时;冷却至室温后,过滤,得到4.03g 3-氨基-3-(9-蒽基)丙酸,产率76%。
核磁共振氢谱(1H NMR,300MHz,DMSO)δ:12.16(s,1H),8.15(s,1H),7.96-7.36(m,8H),5.12(s,2H),4.86(m,1H),2.84(dd,J=6.8,1.8Hz,1H),2.58(dd,J=6.8,1.8Hz,1H)。质谱(ESI):266(M+H+,100),288(M+Na+,55.2),304(M+K+,17.5)。
实施例7 3-氨基-3-(1-氢-3-吲哚基)丙酸的合成
将4.35g吲哚-3-甲醛(30mmol)、3.75g丙二酸(36mmol)和5.1g乙酸铵(66mmol)在60mL异丙醇中回流7小时;冷却至室温后,过滤,得到4.78g 3-氨基-3-(1-氢-3-吲哚基)丙酸,产率78%。
核磁共振氢谱(1H NMR,300MHz,DMSO)δ:12.17(s,1H),10.68(s,1H),7.65(d,J=7.2Hz,1H),7.37(d,J=7.2Hz,1H),7.20(s,1H),7.13-709(m,2H),5.17(s,2H),4.85(m,1H),2.85(dd,J=6.6,1.6Hz,1H),2.57(dd,J=6.6,1.6Hz,1H)。质谱(ESI):205(M+H+,100),227(M+Na+,56.8),243(M+K+,16.7)。
实施例8
将实施例1~7的7个化合物分别与亮氨酸(Leucine)、苏氨酸(Threonine)和色氨酸(Tryptophan)反应制备得到7个多肽化合物,编号为1~7,分别为亮氨酸-苏氨酸-色氨酸-3-氨基-3-苯基丙酸(N端到C端)、亮氨酸-苏氨酸-色氨酸-3-氨基-3-(4-氟苯基)丙酸(N端到C端)、亮氨酸-苏氨酸-色氨酸-3-氨基-3-(3-硝基-4-氟苯基)丙酸(N端到C端)、亮氨酸-苏氨酸-色氨酸-3-氨基-3-(6-甲氧基-2-萘基)丙酸(N端到C端)、亮氨酸-苏氨酸-色氨酸-3-氨基-3-(5-溴-2-呋喃基)丙酸(N端到C端)、亮氨酸-苏氨酸-色氨酸-3-氨基-3-(9-蒽基)丙酸(N端到C端)、亮氨酸-苏氨酸-色氨酸-3-氨基-3-(1-氢-3-吲哚基)丙酸(N端到C端)。按如下方法分别测定上述7种多肽化合物对组蛋白脱乙酰酶(HDAC)的抑制活性。
使用Biomol(cat.No:AK-500-0001)的HDAC FluorescentActivity Assay/Drug Discovery Kit。所述HDAC荧光活性测定法基于Fluor de Lys(荧光组蛋白脱乙酰基酶Lvsyl)基质和展开剂的联用。所述Fluor de Lys基质含有乙酰化的赖氨酸侧链,基质的脱乙酰作用使得基质具有感光性,从而在第二步骤中用Fluor de Lys显像剂进行的处理可以产生荧光基团。
HeLa核提取物(Biomol供应)在60μg/ml与75μmol基质下进行培养。将Fluor de Lys基质加入到pH值为7.4的含有25mM Tris、137mM NaCl、1mM MgCl2·6H2O的缓冲液中。30分钟后,将1体积的显像剂加入其中。用355nm光线对荧光基团进行激发并且在荧光板读数器上对激发光线(450nm)进行检测。
每种多肽化合物样品都实验4次,每次实验均进行三组,即对照实验(含有HeLa核提取物和缓冲液)、空白培养(含有缓冲液,但不含有HeLa核提取物)和样品(含有溶于DMSO中的上述多肽化合物并且进一步在缓冲液中进行稀释,且含有HeLa核提取物)平行进行。对照样品表示100%的基质脱乙酰化作用,在各次实验中,从对照实验值和样品值中减去空白值。对于各个样品,其荧光值由对照平均值的百分比表示。多肽化合物在10-5M~10-9M的浓度下进行实验,并构造浓度-反应曲线。适当时,采用分级数据的概率分析对IC50值(使代谢产物的量降低至对照组的50%时所需要的药物浓度)进行计算。在此将实验化合物的效果表示为pIC50(IC50值的负对数值)。
实验得到的上述7个多肽化合物的pIC50值见表1,结果表明这些多肽化合物对组蛋白脱乙酰酶(HDAC)具有抑制活性。
表1
多肽化合物编号 | 酶催化活性pIC50 |
1 | 7.23 |
2 | 6.85 |
3 | 6.27 |
4 | 6.92 |
5 | 6.08 |
6 | 6.12 |
7 | 6.04 |
虽然,上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验,对本发明作了详尽的描述,但在本发明基础上,可以对之作一些修改或改进,如R1为用C1~C6的烷基取代的芳基或杂芳基、或者用C1~C3的全氟代烷基取代的芳基或杂芳基等,这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此,在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进,均属于本发明要求保护的范围。
Claims (5)
2.根据权利要求1所述的3-氨基-3-芳基丙酸,其特征在于,所述取代是指环碳原子被一个或多个取代基取代;所述取代基独立地选自氟、氯、溴、硝基、氨基、取代的胺基、C1~C6的烷基、C1~C6的烷氧基、C1~C3的全氟代烷基、C1~C3的全氟代烷氧基或C6~C10的芳氧基。
3.制备权利要求1或2所述的3-氨基-3-芳基丙酸的方法,其特征在于,其为将芳香醛、丙二酸和乙酸铵在醇类溶剂中回流6~8小时;反应完成后冷却到室温,然后过滤得到3-氨基-3-芳基丙酸。
4.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,所述芳香醛、丙二酸和乙酸铵的摩尔比为1∶1~1.2∶2~2.2。
5.根据权利要求3或4所述的制备方法,其特征在于,所述醇类溶剂为甲醇、乙醇或异丙醇,其用量为1~2L/mol芳香醛。
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