CN103880918A - 含二胺结构的双齿肽类手性色谱硅烷和手性色谱填料 - Google Patents

Abstract

含二胺结构的双齿肽类手性色谱硅烷和手性色谱填料。本发明公开了结构通式（I）所示的双齿手性硅烷，其中R₁、R₂和R₃为烷基，环烷基，芳香基，杂环基；n为1～10的整数；α为0,1,2；X为卤素、烷氧基、酰氧基或胺基。本发明合成方法简便，手性分离效果好，易于规模放大。

Description

含二胺结构的双齿肽类手性色谱硅烷和手性色谱填料

技术领域

本发明涉及一类以二胺为原料合成的双齿肽类手性色谱硅烷和环状手性色谱填料，属于液相色谱分离材料技术领域。

背景技术

手性药物左旋体和右旋体在生物体内的活性、毒性以及代谢途径等往往存在明显差异。许多药物、农药、昆虫信息素等都是手性化合物，临床上常用的1850多种药物中1045种是手性药物。随着蛋白质组学、代谢组学、中药现代化等研究领域的迅速发展，化学合成和天然分离的手性化合物大量涌现出来，它们往往具有多个手性中心，有多种光学异构体，且各种异构体的生理活性及药效均不相同。对于多手性中心化合物的分离纯化及其立体构型的确定仍然是分析领域的难题。

高效液相色谱 (HPLC) 是应用最为广泛的一种分析技术，已广泛应用于环境科学、医药卫生、食品安全、石油化工等众多领域。色谱的“心脏”是色谱柱，色谱柱内决定色谱手性分离分析能力的关键是手性色谱填料。研究表明：在各种手性色谱填料中，最有效的色谱填料仍为纤维素、环糊精、大环抗生素和糖肽等环状物质。目前，市售的最常见为纤维素类手性色谱填料，这类色谱柱主要为涂覆型，虽然它们手性分离效果较好，但涂覆型色谱柱使用寿命不及键合型色谱柱。

发明内容

本发明目的是提供一种手性分离效果好，且合成方法方便的双齿多手性中心的键合型环状手性色谱填料。

本发明实现过程如下：

结构通式（I）所示的双齿手性硅烷，

R¹为C1～C30的烷基链或取代的烷基链，C5～C30的环烷基团或取代的环烷基团，C6～C30的芳香基团或取代的芳香基团，C2～C30的杂环基团或取代的杂环基团，-CO-，-SO-, -SO₂-，所述取代涉及以下取代基：芳基、烷氧基、卤素基、胺基、硝基、氰基；优选的技术方案是R¹为C1～C15的烷基链或取代的烷基链；

R²和R³独立地选自C1～C30的烷基或取代的烷基，C5～C30的环烷基或取代的环烷基，C6～C30的芳香基或取代的芳香基，C2～C30的杂环基或取代的杂环基，所述取代涉及以下取代基：芳基、烷氧基、卤素基、胺基、硝基、氰基；优选的技术方案是R²和R³为C1～C15的烷基链或取代的烷基链；

n为1～10的整数；

α为0, 1, 2；X为卤素、烷氧基、酰氧基或胺基。

上述双齿手性硅烷可采用以下两种合成方法：

合成方法之一：利用二胺为原料，与氨基保护的手性氨基酸缩合形成酰胺键，再经一次或多次缩合、除去保护基后，再与3-异氰酸酯基丙基硅烷作用得到双齿手性硅烷，其合成路线为，

上述氨基保护的手性氨基酸种类包括：丙氨酸，苯丙氨酸，苯甘氨酸，结氨酸，酪氨酸，亮氨酸，异亮氨酸，蛋氨酸，半胱氨酸，脯氨酸，丝氨酸，苏氨酸，色氨酸等; m为0～9的整数，氨基保护基Y为Z,Mz,Boc,Adoc,Msoc,Fmoc,Tfa,Pht,Nps,Trt。

合成方法之二：先制备小分子肽，然后与二胺缩合，除去保护基后，再与3-异氰酸酯基丙基硅烷作用得到新型双齿手性硅烷，其合成路线为，

m为1～9的整数，氨基保护基Y为Z, Mz, Boc, Adoc, Msoc, Fmoc, Tfa, Pht, Nps, Trt。

上述二胺可以是手性骨架二胺，

也可以是非手性二胺，例如

或尿素

。

上述双齿手性硅烷的合成方法中，缩合剂为DCC，DIC，BOP，EDC.HCl，HATU，HBTU，HOAC，HOBt，HOOBt，HCTCl，Cl-HOBt，TATU，TBTU，TDBTU，TSTU，TCTU，PyBrOP，PyBOP，活化酯为氯甲酸异丁酯或氯甲酸异丙酯。

上述双齿手性硅烷键合到硅胶基质颗粒表面可制备得到的手性液相色谱填料，具体包括以下步骤：

(a) 制备双齿手性硅烷；

(b) 双齿手性硅烷对硅胶基质颗粒进行表面处理；

(c) 对所得硅胶材料进行水解，干燥；

(d) 进一步与硅烷封端试剂反应，得到手性色谱色谱填料。

所述硅胶基质颗粒是球形多孔硅胶，粒径为1～60 μm，孔径为50～1000 Å，比表面积为50～500 m²/g，金属杂质含量小于30 ppm的高纯硅胶。

所述硅烷封端试剂是单，二，三，四或五硅烷中的一种或几种，单硅烷选自三甲基氯硅烷、N,N-二甲基三甲基硅胺、三甲基硅基咪唑、甲基三氯硅烷、二甲基二氯硅烷、二甲氧基二甲基硅烷、三甲基硅醇、N-三甲基硅基乙酰胺；二硅烷为六甲基二硅氮烷或1,3-二甲氧基四甲基二硅氧烷；三硅烷是六甲基环三硅氧烷；四硅烷是八甲基环四硅氧烷；五硅烷是十甲基环五硅氧烷。

本发明是将小分子二胺与手性氨基酸或肽类有机结合，设计合成双齿手性硅烷，通过与硅胶键合制成环状新型手性色谱填料。合成方法简便，手性分离效果好，易于规模放大。

附图说明

图1为(6-羟基环己-1-烯基)-4-氯苯基甲酮混旋体的色谱分离图；

图2为 3- (3’,4’-二羟基苯基)-2-羟基丙酸异丙酯混旋体的色谱分离图；

图3为(6-羟基环己-1-烯基)-2-氯苯基甲酮混旋体的色谱分离图；

图4为3-(3,4-二苄氧基苯基)-2-羟基丙酸异丙酯混旋体的色谱分离图；

图5为(6-羟基环己-1-烯基)-4-氯苯基甲酮混旋体的色谱分离图；

图6为3-(3,4-二苄氧基苯基)-2羟基丙酸冰片酯混旋体的色谱分离图；

图1-6中，1为 (R)-异构体，2为(S)-异构体。

具体实施方式

合成实例 1

主要原料：(1R,2R)-1,2-二苯基乙二胺(cas号35132-20-8) M = 212.3

Fmoc保护苯丙氨酸（cas号174132-31-1）M = 387.4

3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷（cas号15396-00-6）d=1.084，M=205

硅胶预处理

AGC Si-Tech球形硅胶（孔径100Å，粒径5 μm，比表面积450 m²/g, 金属杂质含量小于30 ppm），按盐酸与硅胶体积质量比2 ml/g，将体积百分比为20%盐酸与硅胶混合，加热至100℃回流4h。抽滤，用去离子水洗涤至中性，甲醇洗涤，在170℃干燥24h。

硅烷 5 的制备

（1）中间体 3 的制备

将10.6g (50mmol) (1R,2R)-1,2-二苯基乙二胺（1）溶于400ml二氯甲烷中，在N₂保护下搅拌。另取一个干净烧杯，秤取42.6g（110mmol）Fmoc-Phe-OH（2），加入110mmol DIC，110mmol HOBT，100ml二氯甲烷及100ml DIEA。搅拌活化保护氨基酸5-10分钟，活化后透明溶液加入整个反应体系，室温搅拌反应2h。反应用TLC点板检测，至反应物（1）消失。减压蒸馏除去二氯甲烷，浓缩物加入冷冻乙醚沉析，用冷乙醚洗三次除去其余杂质，快速柱层析纯化得中间体（3）。MS: m/z 952.12 [M+H]⁺。元素分析:C% 78.45; H% 5.61; N% 5.78。

（2）中间体 4 的制备

称取19g（20mmol）中间体（3），在N₂保护下，加入100ml20%六氢吡啶的DMF溶液，50-60℃磁力搅拌1-2h，冷却到室温，减压蒸干，快速柱层析纯化得固体得中间体（4）。MS: m/z 507.64 [M+H]+。元素分析:C% 75.91; H% 6.83; N% 10.94。

（3）硅烷 5 的制备

取10g（20mmol）中间体（4）溶于80 ml二氯甲烷中，在N₂保护下搅拌，滴入（20mmol）的3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷溶液，室温反应3h。反应物倾入冷乙醚中析出，冷乙醚洗三次，真空60℃烘干24h，得目标产物（5）。MS: m/z 1002.37 [M+H]+。元素分析:C% 62.45; H% 7.71; N% 8.28。¹HNMR(CDCl₃): δ 0.58(t, 4H); δ 1.22(t, 18H); δ 1.65(m, 4H); δ 3.17-3.51(d, 4H); δ 3.44(t, 4H); δ 3.80(m, 12H); δ 4.81(t, 2H); δ 5.89(s, 2H); δ 5.97(d, 2H); δ 6.21(s, 2H); δ 7.18-7.44(m, 20H); δ 8.05(s, 2H)。

键合反应

在N₂保护下，在三口瓶上安装机械搅拌和冷凝管，加入活化硅胶10g，干燥甲苯100 ml，机械搅拌均匀，然后加入3.0 g（3mmol）硅烷（5），加热至回流并恒温反应24h。停止反应，真空抽滤，依次用甲苯，二氯甲烷，甲醇洗涤，得键合硅胶。

水解反应

将键合硅胶10 g放入三口瓶中，加入100毫升0.1%三氟醋酸甲醇水溶液（5:1，v/v），在室温下反应16h，停止反应，真空抽滤，依次用丙酮，甲醇-水（1:1，v/v），甲醇洗涤，80℃干燥24h。

封端反应

将干燥键合硅胶10 g放入三口瓶中，通入干燥氮气，安装冷凝管和干燥管，加入干燥甲苯100 ml，六甲基二硅氮烷4毫升，N-三甲基硅基咪唑3毫升，机械搅拌均匀，加热至回流并恒温反应24h。过滤，滤饼分别用甲苯、二氯甲烷、甲醇洗涤，80℃干燥24h，得到手性色谱色谱填料（6）。

色谱柱性能测试

将得到的色谱填料（6）2.0g，匀浆法填充于150×4.6 mm ID不锈钢柱中。所得色谱柱用于分离 (6-羟基环己-1-烯基)-4-氯苯基甲酮混旋体（图1）和3-(3ˊ,4ˊ-二羟基苯基)-2-羟基丙酸异丙酯混旋体（图2）。以正己烷：异丙醇=90：10为流动相，在30℃，1.0ml/min流速下对色谱柱在Agilent 1260 Infinity高效液相色谱仪上进行检测，检测波长为254 nm，得谱图。1号色谱峰(R)-异构体，2号色谱峰(S)-异构体。

合成实例 2

硅烷 9 的制备

（ 1 ）中间体 3 的制备

将10.6g (50mmol) (1R,2R)-1,2-二苯基乙二胺(1)溶于500ml二氯甲烷中，在N₂保护下搅拌。另取一个干净烧杯，称取42.6g（110mmol）Fmoc-Phe-OH（2 ），110mmol HBTU，110mmol HOBT，加入50ml DMF/50ml二氯甲烷及100ml DIEA。搅拌活化保护氨基酸5-10分钟，活化后透明溶液加入（1）的反应体系，室温搅拌反应2-3h。反应用TLC点板检测，至反应物（1）消失。反应混合物旋蒸除去二氯甲烷，浓缩物加入冷冻乙醚沉析，用冷乙醚洗三次除去其余杂质及溶剂，快速柱层析纯化，得中间体（3）。MS: m/z 952.12 [M+H]⁺。元素分析:C% 78.45; H% 5.61; N% 5.78。

（ 2 ）中间体 4 的制备

称取19g（20mmol）中间体（3），在N₂保护下，加入100ml 20%六氢吡啶的DMF溶液，50-60℃磁力搅拌1-2h，冷却到室温，减压蒸干，快速柱层析纯化，得固体得中间体（4）。MS: m/z 507.64 [M+H]⁺。元素分析:C% 75.91; H% 6.83; N% 10.94。

（ 3 ）中间体 7 的制备

取20g（40mmol）中间体（4）溶于500ml二氯甲烷中，N₂保护下搅拌，再加入80mmol BOP，80mmol HOBT，20ml DIEA，继续搅拌10-20分钟，再加入31g（80mmol）原料（2），室温下搅拌反应2h。反应用TLC点板检测，至反应物原料消失。反应混合物旋蒸除去二氯甲烷，浓缩物加入冷冻乙醚沉析，用冷乙醚洗三次。柱层析纯化得反应物中间体（7）。MS: m/z 1246.46 [M+H]+。元素分析:C% 77.03; H% 5.91; N% 6.62。

（ 4 ）中间体 8 的制备

称取25g（50mmol）中间体（7），加入150ml 20%六氢吡啶的DMF溶液，60℃磁力搅拌1h，冷却到室温，减压蒸干，柱层析纯化得固体中间体（8）。MS: m/z 801.99 [M+H]+。元素分析:C% 74.93; H% 6.47; N% 10.38。

（ 5 ）中间体 9 的制备

称取20g（40mmol）中间体（8）溶于200ml二氯甲烷，称取（40mmol）（3-异氰基丙基）三甲氧基硅烷溶于50 ml二氯甲烷，慢慢滴入反应体系，N₂保护下，搅拌反应2-3h，反应混合物旋蒸除去溶剂，浓缩物导入冷冻的无水乙醚中沉析出来，真空60℃烘干24h得目标产物二齿硅烷（9）。MS: m/z 1296.71 [M+H]⁺。元素分析:C% 64.74; H% 7.28; N% 8.53。¹HNMR(CDCl₃): δ 0.56(t, 4H); δ 1.23(t, 18H); δ 1.63(m, 4H); δ 3.21-3.58(d, 8H); δ 3.41(t, 4H); δ 3.82(m, 12H); δ 4.95(t, 4H); δ 5.94(d, 2H); δ 5.94(s, 2H); δ 6.11(s, 2H); δ 7.24-7.47(m, 30H); δ 8.09(s, 2H); δ 8.15(s, 2H)。

键合反应

在N₂保护下，在三口瓶上安装机械搅拌和冷凝管，加入已活化硅胶20g，干燥甲苯200 ml，机械搅拌均匀，然后加入6.5g（5mmol）硅烷（9），加热至回流并恒温反应24h。停止反应，真空抽滤，依次用甲苯，二氯甲烷，甲醇洗涤，得键合硅胶。

水解反应

将键合硅胶20 g放入三口瓶中，加入200毫升0.1%三氟醋酸甲醇水溶液（5:1，v/v），在室温下反应16h，停止反应，真空抽滤，依次用丙酮，甲醇-水（1:1，v/v），甲醇洗涤，80℃干燥24h。

封端反应

将干燥键合硅胶20 g放入三口瓶中，通入干燥氮气，安装冷凝管和干燥管，加入干燥甲苯200 ml，六甲基二硅氮烷8毫升，N-三甲基硅基咪唑6毫升，机械搅拌均匀，加热至回流并恒温反应24h。过滤，滤饼分别用甲苯、二氯甲烷、甲醇洗涤，80℃干燥24h，得到手性色谱填料色谱填料（10）。

色谱柱性能测试

将得到的色谱填料（10）2.0g，按实施例1方法装柱。所得色谱柱用于分离(6-羟基环己-1-烯基)-2-氯苯基甲酮混旋体（图3）和3-(3ˊ,4ˊ-二苄氧基苯基)-2-羟基丙酸异丙酯混旋体的（图4）的分离。以实施例1的相同仪器和色谱条件进行检测得谱图。1号色谱峰(R)-异构体，2号色谱峰(S)-异构体。

合成实例 3

环己二胺 - 单聚苯丙氨酸硅烷的制备

① 中间体 13 的制备：称取原料（12）12.4g(32mmol)，加入三口瓶中。安装冷凝管和滴液漏斗，通入干燥氮气。加入干燥甲苯80ml，三氟乙酸酐(TFAA) 8.0g，室温搅拌至（12）完全溶解。加入原料（11）1.7g (15mmol)，搅拌24h。加100ml乙酸乙酯稀释，分液，乙酸乙酯层再分别用2N的氢氧化钠溶液、浓盐酸和水洗涤2次，合并有机相。无水硫酸钠干燥，过滤，减压除去溶剂，得到粗产物。快速柱层析纯化，得到白色固体中间体(13) 8.3g，产率90.5%。

MS：m/z 608.36[M]⁺, 495.56[M-tBu+H]⁺。元素分析：C%67.02，H%7.78，N%8.97。

② 中间体 14 的制备：称取30%三氟乙酸和二氯甲烷的混合溶液40ml，倒入反应体系中。安装冷凝管和滴液漏斗，在氮气保护下，用滴液漏斗滴加中间体（13）7.3g(12.0mmol)，滴毕，继续室温搅拌40min。减压除去溶剂，再加入三乙胺80ml，析出产物。过滤，得到粗产物，柱层析纯化得到中间体（14）3.3g，产率66.5%。

MS：m/z 408.54[M]⁺, 409.54 [M+H]⁺。元素分析：C% 70.62，H% 8.07，N% 13.67。

③ 硅烷 15 制备：称取中间体（14）1.0g (2.50mmol)，加入三口瓶中。安装冷凝管和滴液漏斗，通入干燥氮气。加入干燥甲苯100ml，加热至110℃。另取(3-异氰基丙基)三乙氧基硅烷0.63ml (2.50 mmol)，溶于10ml干燥甲苯中，滴加至反应瓶中。110℃下继续搅拌4.5h。降温，减压旋蒸除去溶剂，浓缩物倒入冷冻的无水乙醚中沉淀析固体，真空60℃烘干24h得目标产物硅烷（15）2.2g。产率98%。MS：m/z 902.26[M]⁺, 903.58 [M+H]⁺。元素分析：C% 58.59，H% 8.17，N% 9.52。1H NMR(CDCl₃): δ 0.55(t, 4H); δ 1.23(s, 18H); δ 0.93-1.58(m, 6H); δ 1.67(m, 2H); δ 1.72(m,4H); δ 3.15-3.52(m, 8H); δ 3.78(m, 12H); δ 4.24(m, 2H); δ 4.76(s, 2H); δ 6.12 (s, 2H); δ 7.12-7.58(m, 10H); δ 8.10(s, 2H); δ 8.31(s, 2H)。

键合、水解、封端过程

在N₂保护下，在三口瓶上安装机械搅拌和冷凝管，加入已活化硅胶20g，再加入6g（6.6mmol）硅烷（15），采用实施例1的键合、水解、封端方法，得到手性色谱色谱填料（16）。

色谱柱性能测试

将得到的色谱填料（16）2.0g，按实施例1方法装柱。所得色谱柱用于分离(6-羟基环己-1-烯基)-4-氯苯基甲酮混旋体（图5）和3-(3ˊ,4ˊ-二苄氧基苯基)-2-羟基丙酸异丙酯混旋体的（图6）的分离。以实施例1的相同仪器和色谱条件进行检测得谱图。1号色谱峰(R)-异构体，2号色谱峰(S)-异构体。

色谱柱性能测试结果显示二聚苯丙氨酸明显提高了手性分离效果。

Claims (9)

1.结构通式（I）所示的双齿手性硅烷，

R₁为C1～C30的烷基链或取代的烷基链，C5～C30的环烷基团或取代的环烷基团，C6～C30的芳香基团或取代的芳香基团，C2～C30的杂环基团或取代的杂环基团，-CO-，-SO-, -SO₂-，所述取代涉及以下取代基：芳基、烷氧基、卤素基、胺基、硝基、氰基；

R₂和R₃独立地选自C1～C30的烷基或取代的烷基，C5～C30的环烷基或取代的环烷基，C6～C30的芳香基或取代的芳香基，C2～C30的杂环基或取代的杂环基，所述取代涉及以下取代基：芳基、烷氧基、卤素基、胺基、硝基、氰基；

n为1～10的整数；

α为0, 1, 2；X为卤素、烷氧基、酰氧基或胺基。

2.权利要求1所述双齿手性硅烷的合成方法，其特征在于：利用二胺为原料，与氨基保护的手性氨基酸缩合形成酰胺键，再缩合、除去保护基后，再与3-异氰酸酯基丙基硅烷作用得到双齿手性硅烷，其合成路线为，

m为0～9的整数，氨基保护基Y为Z, Mz, Boc, Adoc, Msoc, Fmoc, Tfa, Pht, Nps, Trt。

3.权利要求1所述双齿手性硅烷的合成方法，其特征在于：先制备小分子肽，然后与二胺缩合，除去保护基后，再与3-异氰酸酯基丙基硅烷作用得到新型双齿手性硅烷，其合成路线为，

m为1～9的整数，氨基保护基Y为Z, Mz, Boc, Adoc, Msoc, Fmoc, Tfa, Pht, Nps, Trt。

4.根据权利要求2或3所述的双齿手性硅烷的合成方法，其特征在于：缩合剂为DCC，DIC，BOP，EDC.HCl，HATU，HBTU，HOAC，HOBt，HOOBt，HCTCl，Cl-HOBt，TATU，TBTU，TDBTU，TSTU，TCTU，PyBrOP，PyBOP，活化酯为氯甲酸异丁酯或氯甲酸异丙酯。

5.权利要求1所述的双齿手性硅烷键合到硅胶基质颗粒表面制备得到的手性液相色谱填料。

6.权利要求5所述手性液相色谱填料的合成方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）制备双齿手性硅烷；

（2）双齿手性硅烷对硅胶基质颗粒进行表面处理；

（3）对所得硅胶材料进行水解，干燥；

（4）进一步与硅烷封端试剂反应，得到手性色谱色谱填料。

7.根据权利要求6所述的手性液相色谱填料的合成方法，其特征在于：所述硅胶基质颗粒是球形多孔硅胶，粒径为1～60 μm，孔径为50～1000 Å，比表面积为50～500 m²/g，金属杂质含量小于30 ppm的高纯硅胶。

8.根据权利要求6所述的手性液相色谱填料的合成方法，其特征在于：所述硅烷封端试剂是单，二，三，四或五硅烷中的一种或几种。

9.根据权利要求6所述的手性液相色谱填料的合成方法，其特征在于：单硅烷选自三甲基氯硅烷、N,N-二甲基三甲基硅胺、三甲基硅基咪唑、甲基三氯硅烷、二甲基二氯硅烷、二甲氧基二甲基硅烷、三甲基硅醇、N-三甲基硅基乙酰胺；二硅烷为六甲基二硅氮烷或1,3-二甲氧基四甲基二硅氧烷；三硅烷是六甲基环三硅氧烷；四硅烷是八甲基环四硅氧烷；五硅烷是十甲基环五硅氧烷。

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