CN103864705B

CN103864705B - 多肽缩合剂1-羟基-1,2,3-苯并三嗪-4(3h)-酮及其制备方法

Info

Publication number: CN103864705B
Application number: CN201410107425.2A
Authority: CN
Inventors: 姜玉钦; 何兴; 张玮玮; 李幸娟; 过治军; 任保齐; 胡志国; 徐桂清; 李伟
Original assignee: Henan Normal University
Current assignee: Henan Normal University
Priority date: 2014-03-21
Filing date: 2014-03-21
Publication date: 2015-05-06
Anticipated expiration: 2034-03-21
Also published as: CN103864705A

Abstract

本发明公开了一种多肽缩合剂1-羟基-1,2,3-苯并三嗪-4(3H)-酮及其制备方法。本发明的技术方案要点为：一种多肽缩合剂1-羟基-1,2,3-苯并三嗪-4(3H)-酮，结构式为：

Description

多肽缩合剂1-羟基-1,2,3-苯并三嗪-4(3H)-酮及其制备方法

技术领域

本发明涉及氨基酸多肽技术领域，具体涉及一种多肽缩合剂1-羟基-1,2,3-苯并三嗪-4(3H)-酮及其制备方法。

背景技术

多肽是涉及生物体内各种细胞功能的生物活性物质，自从生物化学家用人工合成方法合成多肽40多年以来，伴随着分子生物学、生物化学技术的飞速发展，多肽的研究取得了惊人的、划时代的进展。人们发现存在于生物体的多肽已有数万种，同时几乎所有细胞都受多肽调节，它涉及激素、神经、细胞生长和生殖等各个领域。今后的一段时间内，人类对多肽的研究和应用将出现一个辉煌的时期。因此寻找一条更高效、简便的合成多肽的方法也变得尤为迫切。目前多肽合成中，主要采用羧基活化法来完成接肽反应，最早使用的是将氨基酸活化为酰氯、叠氮、对称酸酐以及混合酸酐的方法，但是由于这些条件下，存在氨基酸消旋、反应试剂危险和制备过程复杂等缺点，逐渐被后来的缩合试剂法取代。

多肽缩合剂按照其结构可分为二亚胺型、磷正离子型和脲正离子型。N,N'-二环己基碳二亚胺(DCC)是于1955年开发出来的第一个碳二亚胺型缩合剂(J. Am. Chem. Soc. , 1955, 77: 1067.)，至今，DCC仍是多肽合成中最常用的缩合剂之一，但反应生成的N,N'-二环己基脲(DCU)在大多数有机溶剂中溶解度很小，有时会混在产物中而很难除尽。将碳二亚胺固载在高聚物上所得的缩合剂使反应的后处理更为简单，例如，树脂固载的EDC(P-EDC)。这类缩合剂由于价格相对较便宜，适用于多肽的大规模制备。但在进行片段缩合时，往往会导致产物有较大程度的消旋。1966年，E.Wiinsch和F.Dress发现在DCC缩合反应中，加入羟基琥珀酰亚胺(HOSu)(Chem. Ber. , 1966, 99: 110.)，大大提高了多肽产率，抑制了消旋和重排反应。因此，在此基础上，人们进一步尝试并发展了一系列N-羟基衍生物，其中，1-羟基苯骈三氮唑(HOBt)和3-羟基-1,2,3-苯并三嗪-4(3H)-酮(HOOBt)较常用，HOOBt因其成本低廉和副产物少，成为理想的多肽缩合剂。

但是目前使用的HOOBt合成(CN1978436A)涉及邻氨基苯甲酸甲酯、亚硝酸钠、羟胺等有毒有害物质及重氮化反应，而且具有反应周期长、操作程序繁琐等缺点。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供了一种多肽缩合剂1-羟基-1,2,3-苯并三嗪-4(3H)-酮。

本发明解决的另一个技术问题是提供了一种操作简单、易于控制且产率较高的多肽缩合剂1-羟基-1,2,3-苯并三嗪-4(3H)-酮的制备方法。

本发明的技术方案为：多肽缩合剂1-羟基-1,2,3-苯并三嗪-4(3H)-酮，其特征在于所述的多肽缩合剂1-羟基-1,2,3-苯并三嗪-4(3H)-酮的结构式为：。

本发明所述的多肽缩合剂1-羟基-1,2,3-苯并三嗪-4(3H)-酮的制备方法，其特征在于分步合成法是先由邻硝基苯甲酸甲酯与肼类化合物合成邻硝基苯甲酰肼，分离出的邻硝基苯甲酰肼在碱存在下发生分子内关环生成1-羟基-1,2,3-苯并三嗪-4(3H)-酮，具体包括以下步骤：（1）依次在反应容器中加入溶剂、邻硝基苯甲酸甲酯和肼类化合物，回流条件下反应5-30min生成邻硝基苯甲酰肼，分离出邻硝基苯甲酰肼；（2）依次在反应容器中加入溶剂、步骤（1）制得的邻硝基苯甲酰肼和碱，回流条件下反应4-8h，制得多肽缩合剂1-羟基-1,2,3-苯并三嗪-4(3H)-酮，所述的溶剂为甲苯、四氢呋喃、环己烷、甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇或叔丁醇，所述的肼类化合物为水合肼、硫酸肼或盐酸肼，所述的碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、甲醇钠、乙醇钠、碳酸钾或碳酸钠。

本发明所述的多肽缩合剂1-羟基-1,2,3-苯并三嗪-4(3H)-酮的制备方法，其特征在于一锅法是将邻硝基苯甲酸甲酯、肼类化合物和碱在溶剂中反应生成1-羟基-1,2,3-苯并三嗪-4(3H)-酮，具体合成步骤如下：在反应容器中依次加入溶剂、邻硝基苯甲酸甲酯、肼类化合物和碱，回流条件下反应4-8h，制得多肽缩合剂1-羟基-1,2,3-苯并三嗪-4(3H)-酮，所述的溶剂为甲苯、四氢呋喃、环己烷、甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇或叔丁醇，所述的肼类化合物为水合肼、硫酸肼或盐酸肼，所述的碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、甲醇钠、乙醇钠、碳酸钾或碳酸钠。

本发明所述的多肽缩合剂1-羟基-1,2,3-苯并三嗪-4(3H)-酮的制备方法，其特征在于：所述的1-羟基-1,2,3-苯并三嗪-4(3H)-酮的制备过程中各物料的物质的量之比为n（邻硝基苯甲酸甲酯）：n（肼类化合物）：n（碱）=1:1-1.2:0.1-0.3。

本发明所述的多肽缩合剂1-羟基-1,2,3-苯并三嗪-4(3H)-酮的制备方法，其特征在于：所述的1-羟基-1,2,3-苯并三嗪-4(3H)-酮的制备过程中的主要反应方程式为：

。

本发明所涉及的原料如邻硝基苯甲酸甲酯、水合肼、氢氧化钠为常用试剂，合成路线简单，“一锅法”反应条件温和、操作简单，避免使用重氮化反应。本发明具有原料易得，路线简单，副反应少和总产率高等优点。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例。凡基于本发明上述内容实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1

取邻硝基苯甲酸甲酯0.37 g(2.04 mmol)，溶于10 ml甲苯中，加入0.1 ml(2.06 mmol, 1 eq)水合肼，搅拌条件下回流反应，TLC监控反应过程，反应体系下层溶液由浅黄色转变成黑褐色时，TLC监控，原料点消失，此时，加入0.024 g(0.6 mmol, 0.3 eq)氢氧化钠，反应完成后，黑色溶液又转变为棕色溶液。柱色谱分离得产物I 0.29 g，收率87%，纯度97%。

实施例2

取邻硝基苯甲酸甲酯0.37 g(2.04 mmol)，溶于10 ml甲苯中，加入0.12 ml(2.47 mmol, 1.2 eq)水合肼，搅拌条件下回流反应，TLC监控反应过程，反应体系下层溶液由浅黄色转变成黑褐色时，TLC监控，原料点消失，此时，加入0.024 g(0.6 mmol, 0.3 eq)氢氧化钠，反应完成后，黑色溶液又转变为棕色溶液。柱色谱分离得产物I 0.30 g，收率90%，纯度98%。

实施例3

取邻硝基苯甲酸甲酯0.37 g(2.04 mmol)，溶于10 ml甲醇中，加入0.12 ml(2.47 mmol, 1.2 eq)水合肼，搅拌条件下回流反应，伴随水合肼的滴加，体系内形成白色块状物、体系呈棕黄色澄清，而后变为白色块状物，体系呈酒红色，TLC监控反应过程，当原料点消失时，加入0.024 g(0.6 mmol, 0.3 eq)氢氧化钠，反应完成后，柱色谱分离得产物I 0.32 g，收率96%，纯度97%。

实施例4

取邻硝基苯甲酸甲酯0.37 g(2.04 mmol)，溶于10 ml四氢呋喃中，体系下层溶液由浅黄色，加入0.12 ml(2.47 mmol, 1.2 eq)水合肼，搅拌条件下回流反应，由浅黄色转变成棕红色而后颜色加深，TLC监控反应过程，当原料点消失时，加入0.024 g(0.6 mmol, 0.3 eq)氢氧化钠，液体表面沸腾，可见体系为深棕色，TLC监控反应过程，反应完成后，柱色谱分离得产物I 0.33 g，收率98%，纯度96%。

实施例5

取邻硝基苯甲酸甲酯0.60 g(3.31 mmol)，溶于20 ml乙醇中，加入0.19 ml(3.91 mmol, 1.2 eq)水合肼，搅拌条件下回流反应，随着反应的进行，反应体系下层溶液逐渐由浅黄色转变成酒红色，TLC监控反应过程，当原料点消失时，加入0.013 g(0.33 mmol, 0.1 eq)氢氧化钠，体系颜色加深，可见液体表面沸腾，反应完成后，黑色溶液又转变为棕色溶液，柱色谱分离得产物I 0.51 g，收率94%，纯度97%。

实施例6

取邻硝基苯甲酸甲酯0.60 g(3.31 mmol)，溶于20 ml丙醇中，加入0.19 ml(3.91 mmol, 1.2 eq)水合肼，搅拌条件下回流反应，反应体系下层溶液由浅黄色转变成酒红色，TLC监控反应过程，当原料点消失时，加入0.008 g(0.331 mmol, 0.1 eq)氢氧化锂，液体沸腾、下层颜色加深，反应完成后，溶液又转变为棕色溶液，柱色谱分离得产物I 0.52 g，收率96%，纯度98%。

实施例7

取邻硝基苯甲酸甲酯0.60 g(3.31 mmol)，溶于20 ml异丙醇中，加入0.19 ml(3.91 mmol, 1.2 eq)水合肼，搅拌条件下回流反应，反应体系下层溶液由浅黄色转变成酒红色，TLC监控反应过程，当原料点消失时，加入0.04 g(1 mmol, 0.3 eq)氢氧化钠，液体沸腾、下层颜色加深，反应完成后，黑色溶液又转变为棕色溶液，柱色谱分离得产物I 0.53 g，收率98%，纯度98%。

实施例8

取邻硝基苯甲酸甲酯0.60 g(3.31 mmol)，溶于20 ml叔丁醇中，加入0.19 ml(3.91 mmol, 1.2 eq)水合肼，搅拌条件下回流反应，TLC监控反应过程，当原料点消失时，反应体系下层溶液由浅黄色转变成棕红色，此时，加入0.018 g(0.32 mmol, 0.1 eq)氢氧化钾，液体沸腾，TLC监控反应过程，反应完成后，柱色谱分离得产物I 0.51 g，收率94%，纯度98%。

实施例9

取邻硝基苯甲酸甲酯0.60 g(3.31 mmol)，溶于20 ml环己烷中，加入0.19 ml(3.91 mmol, 1.2 eq)水合肼，随着水合肼的滴加，反应体系下层溶液由浅黄色转变成棕红色，搅拌条件下回流反应，TLC监控反应过程，当原料点消失时，加入0.036 g(0.64 mmol, 0.2 eq)氢氧化钾，液体沸腾，可见体系颜色为棕色，TLC监控反应过程，反应完成后，柱色谱分离得产物I 0.50 g，收率93%，纯度98%。

实施例10

取邻硝基苯甲酸甲酯0.60 g(3.31 mmol)，溶于20 ml甲苯中，加入0.19 ml(3.91 mmol, 1.2 eq)水合肼，随着水合肼的滴加，反应体系下层溶液由浅黄色转变成棕红色，搅拌条件下回流反应，TLC监控反应过程，当原料点消失时，加入0.054 g(0.96 mmol, 0.3 eq)氢氧化钾，液体沸腾，反应完成后，柱色谱分离得产物I 0.52 g，收率96%，纯度98%。

实施例11

取邻硝基苯甲酸甲酯0.37g(2.04 mmol)，溶于10 ml甲苯中，加入0.12 ml(2.47 mmol, 1.2 eq)水合肼，搅拌条件下回流反应，TLC监控反应过程，当原料点消失时，反应体系下层溶液由浅黄色颜色加深，此时，加入0.033 g (0.61 mmol, 0.3 eq)甲醇钠，反应完成后，黑色溶液又转变为棕色溶液，柱色谱分离得产物I 0.32 g，收率96%，纯度98 %。

实施例12

取邻硝基苯甲酸甲酯0.37 g(2.04 mmol)，溶于10 ml甲苯中，加入0.12 ml(2.47 mmol, 1.2 eq)水合肼，搅拌条件下回流反应，TLC监控反应过程，当原料点消失时，反应体系下层溶液由浅黄色转变成黑褐色，此时，加入0.042 g(0.62 mmol, 0.3 eq)乙醇钠，反应完成后，溶液颜色又转变为棕黄色，柱色谱分离得产物I 0.28 g，收率84%，纯度98%。

实施例13

取邻硝基苯甲酸甲酯0.37 g(2.04 mmol)，溶于10 ml甲苯中，加入0.12 ml(2.47 mmol, 1.2 eq)水合肼，搅拌条件下回流反应，TLC监控反应过程，当原料点消失时，反应体系下层溶液由浅黄色加深，此时，加入0.084 g(0.61 mmol, 0.3 eq)碳酸钾，加料时有沸腾现象，反应完成后，深色溶液又转变为浅黄色溶液，柱色谱分离得产物I 0.30 g，收率90%，纯度98%。

实施例14

取邻硝基苯甲酸甲酯0.37 g(2.04 mmol)，溶于10 ml甲苯中，加入0.12 ml(2.47 mmol, 1.2 eq)水合肼，搅拌条件下回流反应，TLC监控反应过程，当原料点消失时，反应体系下层溶液由淡黄色转变成黑色，此时，加入0.065 g(0.61 mmol, 0.3 eq)碳酸钠，有沸腾，可看出体系颜色为深棕色，反应完成后，黑色溶液又转变为浅黄色溶液。柱色谱分离得产物I 0.30 g，收率90%，纯度98%。

实施例15

取邻硝基苯甲酸甲酯0.60 g(3.31 mmol)，溶于20 ml甲苯中，加入0.51 g(3.92 mmol, 1.2 eq)硫酸肼，搅拌条件下回流反应，TLC监控反应过程，当原料点消失时，加入0.04 g(1 mmol, 0.3 eq)氢氧化钠，加入时液体微沸，TLC监控，反应完成后，黑色溶液又转变为棕色溶液，柱色谱分离得产物I 0.51 g，收率94%，纯度98%。

实施例16

取邻硝基苯甲酸甲酯0.60 g(3.31 mmol)，溶于20 ml甲苯中，加入0.42 g(6.1 mmol, 1.2 eq)盐酸肼，搅拌条件下回流反应，TLC监控反应过程，当原料点消失时此时，加入0.04 g(1 mmol, 0.3 eq)氢氧化钠，液体微沸，反应完成后，体系颜色为棕色，柱色谱分离得产物I 0.53 g，收率98%，纯度98%。

实施例17

取邻硝基苯甲酸甲酯0.37 g(2.04 mmol)，溶于10 ml甲苯中，加入0.12 ml(2.47 mmol, 1.2 eq)水合肼、0.024 g(0.6 mmol, 0.3 eq)氢氧化钠，体系呈浅黄色，TLC监控反应过程，体系由浅黄色变为酒红色最后成棕色，TLC监控反应完成后，柱色谱分离得产物I 0.30 g，收率90%，纯度98%。

实施例18

取邻硝基苯甲酸甲酯0.60 g(3.31 mmol)，溶于20 ml甲苯中，加入0.42 g(6.1 mmol, 1.2 eq)盐酸肼、0.04 g(1 mmol, 0.3 eq)氢氧化钠，搅拌条件下回流反应，TLC监控反应过程，当原料点消失时，体系颜色为棕色，柱色谱分离得产物I 0.51 g，收率95%，纯度98%。

目标产物的核磁表征：

¹H-NMR (CDCl₃, 400 MHz): 6.66~6.70 (m, 2H), 7.32 (t, J ₁ = 8.0 Hz, 1H), 7.94 (dd, J ₁ = 8.0, J ₂ =1.6 Hz 1H)；¹³C-NMR (CDCl₃, 100 MHz): 173.7, 151.1, 135.1, 132.1, 116.8, 116.5, 109.6.

以上实施例描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。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，在不脱离本发明原理的范围下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进均落入本发明保护的范围内。

Claims

1.一种多肽缩合剂1-羟基-1,2,3-苯并三嗪-4(3H)-酮的制备方法，其特征在于分步合成法是先由邻硝基苯甲酸甲酯与肼类化合物合成邻硝基苯甲酰肼，合成的邻硝基苯甲酰肼在碱存在下发生分子内关环生成1-羟基-1,2,3-苯并三嗪-4(3H)-酮，具体包括以下步骤：（1）依次在反应容器中加入溶剂、邻硝基苯甲酸甲酯和肼类化合物，回流条件下反应5-30min生成邻硝基苯甲酰肼，TLC监控至反应完全；（2）在步骤（1）制得的邻硝基苯甲酰肼中加入碱，回流条件下反应4-8h，制得多肽缩合剂1-羟基-1,2,3-苯并三嗪-4(3H)-酮，所述的溶剂为甲苯、四氢呋喃、环己烷、甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇或叔丁醇，所述的肼类化合物为水合肼、硫酸肼或盐酸肼，所述的碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、甲醇钠、乙醇钠、碳酸钾或碳酸钠。

2.一种多肽缩合剂1-羟基-1,2,3-苯并三嗪-4(3H)-酮的制备方法，其特征在于一锅法是将邻硝基苯甲酸甲酯、肼类化合物和碱在溶剂中反应生成1-羟基-1,2,3-苯并三嗪-4(3H)-酮，具体合成步骤如下：在反应容器中依次加入溶剂、邻硝基苯甲酸甲酯、肼类化合物和碱，回流条件下反应4-8h，制得多肽缩合剂1-羟基-1,2,3-苯并三嗪-4(3H)-酮，所述的溶剂为甲苯、四氢呋喃、环己烷、甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇或叔丁醇，所述的肼类化合物为水合肼、硫酸肼或盐酸肼，所述的碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、甲醇钠、乙醇钠、碳酸钾或碳酸钠。

3. 根据权利要求1或2所述的多肽缩合剂1-羟基-1,2,3-苯并三嗪-4(3H)-酮的制备方法，其特征在于：所述的1-羟基-1,2,3-苯并三嗪-4(3H)-酮的制备过程中邻硝基苯甲酸甲酯、肼类化合物、碱的摩尔比为1:1-1.2:0.1-0.3。

4. 根据权利要求1或2所述的多肽缩合剂1-羟基-1,2,3-苯并三嗪-4(3H)-酮的制备方法，其特征在于：所述的1-羟基-1,2,3-苯并三嗪-4(3H)-酮的制备过程中的主要反应方程式为：

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