CN103739510A - 含氨基末端及双胺基的表面活性剂的制备方法及分离方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及具有生物安全性的含氨基末端及双胺基的表面活性剂的制备方法及分离方法。本发明是将脂肪酸固体和1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺固体与1-羟基苯并三唑固体，加入到二氯甲烷中溶解得到混合液，将混合液滴加到1,2-(2-氨基乙氧基)乙烷中，在冰盐浴下进行反应，将所得反应液倒入饱和食盐水中，对析出的果冻状小分子凝胶进行抽滤，得到含氨基末端及双胺基的表面活性剂的混合物。将所得混合物加到装有硅胶的层析柱中，用二氯甲烷与甲醇的梯度混合洗脱液淋洗，分离含氨基末端及双胺基的表面活性剂的混合物，分别得到含氨基末端的表面活性剂及双胺基的表面活性剂。
Description
技术领域
本发明涉及表面活性剂的制备及分离，特别涉及具有生物安全性的含氨基末端及双胺基的表面活性剂的制备方法及分离方法。
背景技术
表面活性剂具有乳化、分散、增溶、絮凝、去污等作用与功能。这些功能已在洗涤剂、纺织、造纸、皮革加工、颜料油漆、印刷、医药、食品发酵及石油化工等诸多工业领域得以应用并发挥了重要作用。因此，研发新颖表面活性剂的制备及分离与纯化具有重要的理论意义和应用价值。其中，含氨基末端及双胺基的表面活性剂得到了国内外研究学者们的广泛关注(Aleksandar Todorovic,Jerry Ryan Holder,Rayna M.Bauzo,Joseph Walker Scott,Renny Kavanagh,Zalfa Abdel-Malek,Carrie Haskell-Luevano.N-Terminal FattyAcylated His-dPhe-Arg-Trp-NH2Tetrap-eptides:Influence of Fatty Acid ChainLength on Potency and Selectivity at the Mouse Melanocortin Receptors andHuman Melanocytes.J.Med.Chem,2005,48(9),3328–3336)。张桂菊，徐宝财，刘丹，李云霞.《特种表面活性剂和功能性表面活性剂—酰胺基双子表面活性剂的研究进展》，日用化学工业，2012，42卷，1期，68-72页），这类表面活性剂本身具备特殊的化学双亲性，可通过简单的化学/物理修饰连接多种生物活性分子，例如抗体抗原、各种酶、DNA或RNA等。同时这类表面活性剂具有较好的生物安全性(Markus Nahrwo-ld,Christine Weiβ,Tobias Bogner,Felix Mertink,Jens Conradi,Benedikt Sammet,Ralf Palmisano,Soledad RoyoGracia,Thomas Preuβe,and Norbert Sewald.Conju-gates of Modified Crypto-phycins and RGD-Peptides Enter Target Cells by Endocy tosis.J.Med.Chem,2013,56(5),1853-1864；Jenna L.Jewell,Ryan C.Russell.Kun-Liang Guan.Amino acid signalling upstream of mTOR.Nature Reviews Mol-ecular CellBiology,2013,14,133-139)。随着医药科技的发展和人类环保意识的增强，这类表面活性剂的应用前景广泛，但是，由于这类表面活性剂的制备过程繁琐且周期长，分离过程困难重重，分离时所需器材设备较昂贵，分离操作复杂，常规分离时所用的交换树脂与产物间不可避免发生过量吸附导致产物损耗，分离效率较低等若干问题，在文献《生物表面活性剂的分离与提纯及其发展前景》（傅海燕、曾光明、袁兴中、黄国、时进钢、钟华.生物学杂志，2003，20卷，6期，1-4页.）及文献《生物表面活性剂的应用及发展趋势》（杨师棣.《生物表面活性剂的应用及发展趋势》，今日科技，2002，9卷，40-41.）等文都概述了这些困难是阻碍这类表面活性剂广泛应用的主要问题，由此可见，降低制备及分离与纯化的难度是这类表面活性剂研究领域的核心内容，本发明正是为了解决上述问题，从而提供了一种简单、经济、高效的制备及分离与纯化具有生物安全性的含氨基末端及双胺基的表面活性剂的方法。
发明内容
本发明的目的之一是为了解决上述现有技术中提出的不足，从而提供一种制备方法简单、经济、高效的具有生物安全性的含氨基末端及双胺基的表面活性剂的制备方法，以实现放大实验规模和投入工业化生产。
本发明的目的之二是提供一种具有生物安全性的含氨基末端及双胺基的表面活性剂的分离方法，以实现放大实验规模和投入工业化生产。
本发明的具有生物安全性的含氨基末端及双胺基的表面活性剂的合成路线为：
本发明的具有生物安全性的含氨基末端及双胺基的表面活性剂的制备方法是：
将脂肪酸固体和1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺固体与1-羟基苯并三唑固体，加入到二氯甲烷中溶解，室温下搅拌均匀，得到混合液；将混合液滴加到1,2-(2-氨基乙氧基)乙烷中（可通过恒压滴液漏斗进行缓慢滴加），在冰盐浴下进行搅拌反应（可通过高效薄层层析硅胶板监测反应），待反应完成后，将所得反应液倒入饱和食盐水中，此时析出白色果冻状小分子凝胶；抽滤白色果冻状小分子凝胶中的二氯甲烷及水，得到白色固体，此白色固体为具有生物安全性的含氨基末端及双胺基的表面活性剂的混合物。
当将混合液滴加到1,2-(2-氨基乙氧基)乙烷中，其中脂肪酸固体：1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺固体：1-羟基苯并三唑固体：1,2-(2-氨基乙氧基)乙烷的摩尔比为1：1：1：4时，所述的具有生物安全性的含氨基末端及双胺基的表面活性剂的混合物中含氨基末端的表面活性剂占混合物中质量的90～95%，含双胺基的表面活性剂占混合物中质量的5～10%。
当将混合液滴加到1,2-(2-氨基乙氧基)乙烷中，其中脂肪酸固体：1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺固体：1-羟基苯并三唑固体：1,2-(2-氨基乙氧基)乙烷的摩尔比为2：1：1：1时，所述的具有生物安全性的含氨基末端及双胺基的表面活性剂的混合物中含氨基末端的表面活性剂占混合物中质量的5～10%，含双胺基的表面活性剂占混合物中质量的90～95%。
所述的脂肪酸固体选自十四酸固体、十六酸固体和十八酸固体中的一种。
本发明的具有生物安全性的含氨基末端及双胺基的表面活性剂的分离方法：
1）将具有生物安全性的含氨基末端及双胺基的表面活性剂的混合物溶解于二氯甲烷中得到混合液，将得到的混合液缓慢滴加到装有硅胶的层析柱中；然后依次用二氯甲烷与甲醇的体积比为45～55:1，35≤体积<45:1，25≤体积<35:1，15≤体积<25:1，5≤体积<15:1(优选二氯甲烷与甲醇的体积比为50:1，40:1，30:1，20:1，10:1)的梯度混合洗脱液淋洗上述装有硅胶的层析柱；
优选以所述的具有生物安全性的含氨基末端及双胺基的表面活性剂的混合物为0.5～1克时，所用的二氯甲烷与甲醇的体积比为45～55:1，35≤体积<45:1，25≤体积<35:1，15≤体积<25:1，5≤体积<15:1的梯度混合洗脱液分别大于100毫升。
2）将步骤1）由二氯甲烷与甲醇的体积比为25≤体积<35:1和5≤体积<15:1的梯度混合洗脱液流经装有硅胶的层析柱后得到的液体，通过旋转蒸发仪旋干，分别得到具有生物安全性的含氨基末端的表面活性剂及双胺基的表面活性剂。
所述的具有生物安全性的含氨基末端的表面活性剂是由所用的二氯甲烷与甲醇的体积比为5≤体积<15:1的混合洗脱液得到。
所述的具有生物安全性的双胺基的表面活性剂是由所用的二氯甲烷与甲醇的体积比为25≤体积<35:1的混合洗脱液得到。
本发明的具有生物安全性的含氨基末端及双胺基的表面活性剂经纯化，可得到针状晶体。将具有生物安全性的含氨基末端的表面活性剂或具有生物安全性的双胺基的表面活性剂分别溶解于有机溶剂（优选为乙醇）中，对具有生物安全性的含氨基末端的表面活性剂或具有生物安全性的双胺基的表面活性剂分别进行重结晶，分别得到具有生物安全性的含氨基末端的表面活性剂的针状晶体及具有生物安全性的双胺基的表面活性剂的针状晶体；纯度均可达到99%以上。
本发明的具有生物安全性的含氨基末端及双胺基的表面活性剂的制备方法及分离方法操作简单且成本经济，所用仪器设备均是实验室常规仪器，对于本领域的技术人员，按照说明书的操作即可实现。本发明的表面活性剂具有潜在的生物活性，可连接多种生物基团，实现多种功能，应用价值极高，但是目前此类表面活性剂的制备、分离与提纯成本过大严重阻碍了其商业化发展，而本发明所提供的表面活性剂的制备方法及分离与纯化的方法简单、经济且快速，高效。本发明采用温和的反应条件进行制备所述的表面活性剂，选用柱层析中梯度洗脱法对含氨基末端及双胺基的表面活性剂的混合物进行分离，运用重结晶纯化。所用的仪器设备均是常规实验室仪器，操作过程简单，避免大量实验操作，节省人力资源，总花费成本较低，制备产率与分离效率都较高，同时避免了使用大量高毒性的有机溶剂，有利于环境保护。终上所述，本发明具有以下优势：
1）反应的操作过程简便，节约人力资源，解决了长期以来有关具有潜在生物活性的表面活性剂的分离与纯化关于操作复杂的难题。
2）化学制备与分离纯化总费用较低。
3）制备反应条件温和，制备产率和分离效率都较高。
附图说明
图1.本发明实施例1的分离后得到的含氨基末端的表面活性剂的MALDI-TOF谱图。
图2.本发明实施例1的分离后得到的双胺基的表面活性剂的MALDI-TOF谱图。
图3.本发明实施例2的分离后得到的含氨基末端的表面活性剂的MALDI-TOF谱图。
图4.本发明实施例2的分离后得到的双胺基的表面活性剂的MALDI-TOF谱图。
图5.本发明实施例3的分离后得到的含氨基末端的表面活性剂的MALDI-TOF谱图。
图6.本发明实施例3的分离后得到的双胺基的表面活性剂的MALDI-TOF谱图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步阐述，但本发明并不限于以下实施例。
下述实施例中所述方法如无特别说明均为常规方法。所述试剂和生物材料，如无特别说明，均能商业购买获得。
实施例1.
由十八酸制备含氨基末端及双胺基的表面活性剂的路线为：
向圆底烧瓶中加入十八酸固体和1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺固体与1-羟基苯并三唑固体，然后加入二氯甲烷进行溶解，室温下搅拌均匀，得到混合液；将混合液通过恒压滴液漏斗缓慢滴加到1,2-(2-氨基乙氧基)乙烷中，在冰盐浴下进行搅拌反应（可通过高效薄层层析硅胶板监测反应），待反应完成后，将所得反应液倒入饱和食盐水中，此时析出白色果冻状小分子凝胶；抽滤白色果冻状小分子凝胶中的二氯甲烷及水，得到白色固体，此白色固体为含氨基末端及双胺基的表面活性剂的混合物。
当将混合液滴加到1,2-(2-氨基乙氧基)乙烷中，其中十八酸固体：1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺固体：1-羟基苯并三唑固体：1,2-(2-氨基乙氧基)乙烷的摩尔比为1：1：1：4时，所述的含氨基末端及双胺基的表面活性剂的混合物中含氨基末端的表面活性剂占混合物中质量的95%，含双胺基的表面活性剂占混合物中质量的5%。
当将混合液滴加到1,2-(2-氨基乙氧基)乙烷中，其中十八酸固体：1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺固体：1-羟基苯并三唑固体：1,2-(2-氨基乙氧基)乙烷的摩尔比为2：1：1：1时，所述的含氨基末端及双胺基的表面活性剂的混合物中含氨基末端的表面活性剂占混合物中质量的7%，含双胺基的表面活性剂占混合物中质量的93%。
对上述得到的两种含氨基末端及双胺基的表面活性剂的混合物分别进行分离：
1）将1克的上述任意一种含氨基末端及双胺基的表面活性剂的混合物溶解于二氯甲烷中得到混合液，将得到的混合液缓慢滴加到装有硅胶的层析柱中；然后依次用各为100mL的二氯甲烷与甲醇的体积比为50:1，40:1，30:1，20:1，10:1的梯度混合洗脱液淋洗上述硅胶的层析柱；
2）将步骤1）由二氯甲烷与甲醇的体积比为30:1和10:1的梯度混合洗脱液流经装有硅胶的层析柱后得到的液体，通过旋转蒸发仪旋干；由所用的二氯甲烷与甲醇的体积比为10:1的混合洗脱液得到含氨基末端的表面活性剂；由所用的二氯甲烷与甲醇的体积比为30:1的混合洗脱液得到双胺基的表面活性剂。
所述的含氨基末端的表面活性剂的MALDI-TOF谱图见图1，其化学名称：2-(十八酸-1-氨基-2-(2-酰胺基乙氧基)乙烷)，化学结构为：
所述的双胺基的表面活性剂的MALDI-TOF谱图见图2，其化学名称：(二-十八酸-1,2-(2-酰胺基乙氧基)乙烷)，化学结构为：
对上述得到的含氨基末端的表面活性剂及双胺基的表面活性剂分别进行纯化：将含氨基末端的表面活性剂或双胺基的表面活性剂分别溶解于乙醇中，对含氨基末端的表面活性剂及双胺基的表面活性剂分别进行重结晶，分别得到含氨基末端的表面活性剂的针状晶体及双胺基的表面活性剂的针状晶体；纯度均可达到99%以上。
实施例2.
制备含氨基末端及双胺基的表面活性剂的混合物基本上与实施例1相同，只是将十八酸换为十六酸，得到含氨基末端及双胺基的表面活性剂的混合物。
当将混合液滴加到1,2-(2-氨基乙氧基)乙烷中，其中十六酸固体：1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺固体：1-羟基苯并三唑固体：1,2-(2-氨基乙氧基)乙烷的摩尔比为1：1：1：4时，所述的含氨基末端及双胺基的表面活性剂的混合物中含氨基末端的表面活性剂占混合物中质量的90～95%，含双胺基的表面活性剂占混合物中质量的5～10%。
当将混合液滴加到1,2-(2-氨基乙氧基)乙烷中，其中十六酸固体：1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺固体：1-羟基苯并三唑固体：1,2-(2-氨基乙氧基)乙烷的摩尔比为2：1：1：1时，所述的含氨基末端及双胺基的表面活性剂的混合物中含氨基末端的表面活性剂占混合物中质量的7～10%，含双胺基的表面活性剂占混合物中质量的90～93%。
对上述得到的两种含氨基末端及双胺基的表面活性剂的混合物分别进行分离的方法同实施例1。
所述的含氨基末端的表面活性剂的MALDI-TOF谱图见图3；所述的双胺基的表面活性剂的MALDI-TOF谱图见图4。
对上述得到的含氨基末端的表面活性剂及双胺基的表面活性剂分别进行纯化的方法同实施例1。
实施例3.
制备含氨基末端及双胺基的表面活性剂的混合物基本上与实施例1相同，只是将十八酸换为十四酸，得到含氨基末端及双胺基的表面活性剂的混合物。
当将混合液滴加到1,2-(2-氨基乙氧基)乙烷中，其中十四酸固体：1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺固体：1-羟基苯并三唑固体：1,2-(2-氨基乙氧基)乙烷的摩尔比为1：1：1：4时，所述的含氨基末端及双胺基的表面活性剂的混合物中含氨基末端的表面活性剂占混合物中质量的90～92%，含双胺基的表面活性剂占混合物中质量的8～10%。
当将混合液滴加到1,2-(2-氨基乙氧基)乙烷中，其中十四酸固体：1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺固体：1-羟基苯并三唑固体：1,2-(2-氨基乙氧基)乙烷的摩尔比为2：1：1：1时，所述的含氨基末端及双胺基的表面活性剂的混合物中含氨基末端的表面活性剂占混合物中质量的5～6%，含双胺基的表面活性剂占混合物中质量的94～95%。
对上述得到的两种含氨基末端及双胺基的表面活性剂的混合物分别进行分离的方法同实施例1。
所述的含氨基末端的表面活性剂的MALDI-TOF谱图见图5；所述的双胺基的表面活性剂的MALDI-TOF谱图见图6。
对上述得到的含氨基末端的表面活性剂及双胺基的表面活性剂分别进行纯化的方法同实施例1。
实施例4.
对实施例1得到的两种含氨基末端及双胺基的表面活性剂的混合物分别进行分离的方法基本上同实施例1，只是将所用的二氯甲烷与甲醇的体积比为50:1，40:1，30:1，20:1，10:1的梯度混合洗脱液换为二氯甲烷与甲醇的体积比为54:1，42:1，31:1，24:1，13:1的梯度混合洗脱液，分别得到具有生物安全性的含氨基末端的表面活性剂及双胺基的表面活性剂。
实施例5.
对实施例2得到的两种含氨基末端及双胺基的表面活性剂的混合物分别进行分离的方法基本上同实施例1，只是将所用的二氯甲烷与甲醇的体积比为50:1，40:1，30:1，20:1，10:1的梯度混合洗脱液换为二氯甲烷与甲醇的体积比为47:1，36:1，29:1，16:1，8:1的梯度混合洗脱液，分别得到具有生物安全性的含氨基末端的表面活性剂及双胺基的表面活性剂。
Claims (8)
1.一种含氨基末端及双胺基的表面活性剂的制备方法，其特征是：
将脂肪酸固体和1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺固体与1-羟基苯并三唑固体，加入到二氯甲烷中溶解，室温下搅拌均匀，得到混合液；将混合液滴加到1,2-(2-氨基乙氧基)乙烷中，在冰盐浴下进行搅拌反应，待反应完成后，将所得反应液倒入饱和食盐水中，对析出的果冻状小分子凝胶进行抽滤，抽滤掉果冻状小分子凝胶中的二氯甲烷及水，得到含氨基末端及双胺基的表面活性剂的混合物。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是：当将混合液滴加到1,2-(2-氨基乙氧基)乙烷中，其中脂肪酸固体：1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺固体：1-羟基苯并三唑固体：1,2-(2-氨基乙氧基)乙烷的摩尔比为1：1：1：4时，所述的含氨基末端及双胺基的表面活性剂的混合物中含氨基末端的表面活性剂占混合物中质量的90～95%，含双胺基的表面活性剂占混合物中质量的5～10%；
当将混合液滴加到1,2-(2-氨基乙氧基)乙烷中，其中脂肪酸固体：1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺固体：1-羟基苯并三唑固体：1,2-(2-氨基乙氧基)乙烷的摩尔比为2：1：1：1时，所述的含氨基末端及双胺基的表面活性剂的混合物中含氨基末端的表面活性剂占混合物中质量的5～10%，含双胺基的表面活性剂占混合物中质量的90～95%。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征是：所述的脂肪酸固体选自十四酸固体、十六酸固体和十八酸固体中的一种。
4.一种含氨基末端及双胺基的表面活性剂的分离方法，其特征是：
1）将含氨基末端及双胺基的表面活性剂的混合物溶解于二氯甲烷中得到混合液，将得到的混合液滴加到装有硅胶的层析柱中；然后依次用二氯甲烷与甲醇的体积比为45～55:1，35≤体积<45:1，25≤体积<35:1，15≤体积<25:1，5≤体积<15:1的梯度混合洗脱液淋洗上述装有硅胶的层析柱；
2）将步骤1）由二氯甲烷与甲醇的体积比为25≤体积<35:1和5≤体积<15:1的梯度混合洗脱液流经装有硅胶的层析柱后得到的液体，通过旋转蒸发仪旋干，分别得到含氨基末端的表面活性剂及双胺基的表面活性剂。
5.根据权利要求4所述的分离方法，其特征是：以所述的含氨基末端及双胺基的表面活性剂的混合物为0.5～1克时，所用的二氯甲烷与甲醇的体积比为45～55:1，35≤体积<45:1，25≤体积<35:1，15≤体积<25:1，5≤体积<15:1的梯度混合洗脱液分别大于100毫升。
6.根据权利要求4或5所述的分离方法，其特征是：所述的二氯甲烷与甲醇的体积比为50:1，40:1，30:1，20:1，10:1。
7.根据权利要求4或5所述的分离方法，其特征是：所述的含氨基末端的表面活性剂是由所用的二氯甲烷与甲醇的体积比为5≤体积<15:1的混合洗脱液得到；
所述的双胺基的表面活性剂是由所用的二氯甲烷与甲醇的体积比为25≤体积<35:1的混合洗脱液得到。
8.根据权利要求6所述的分离方法，其特征是：所述的含氨基末端的表面活性剂是由所用的二氯甲烷与甲醇的体积比为10:1的混合洗脱液得到；
所述的双胺基的表面活性剂是由所用的二氯甲烷与甲醇的体积比为30:1的混合洗脱液得到。
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