CN112226469B - 一种偶氮苯聚赖氨酸寡肽及其合成方法 - Google Patents

一种偶氮苯聚赖氨酸寡肽及其合成方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种偶氮苯聚赖氨酸寡肽及其合成方法，属于材料技术领域。本发明使用蛋白酶为催化剂催化合成赖氨酸寡肽，然后在二氧六环中加入的赖氨酸寡肽和偶氮苯‑4‑磺酰氯，氮气保护下，反应混合物在50～90℃下反应20～36h，实现了寡聚苯丙氨酸寡肽的ε‑氨基末端接枝偶氮苯的方案，制备得到偶氮苯聚赖氨酸寡肽，产率达到70～90％。该方法涉及的聚肽合成步骤的催化剂为酶，具有反应条件温和、环境更友好、副反应少等优点，而且避免了繁琐的保护和去保护步骤，本发明提供了一种制备偶氮苯聚赖氨酸寡肽的新方法。

Description

一种偶氮苯聚赖氨酸寡肽及其合成方法
技术领域
本发明涉及一种偶氮苯聚赖氨酸寡肽及其合成方法，属于材料技术领域。
背景技术
人工聚肽是以天然氨基酸为单体进行聚合反应，通过酰胺键而形成的聚氨基化合物，性质与天然肽、聚氨基酸和蛋白质类似。由人工聚肽形成的材料具有良好的生物亲和性和可降解性。聚肽或其改性低聚物表现出自组装、液晶行为等独特结构性质，具有较强可塑性，在生物、医药和天然高分子材料领域具有很大的应用潜力。聚赖氨酸具有抑菌谱广、水溶性好、安全性高、热稳定性好、抑菌pH范围广等特点。对革兰氏阳性和阴性菌如大肠杆菌、枯草杆菌、酵母菌、乳酸菌、金黄色葡萄糖球菌等的繁殖有抑制作用，而对霉菌的抑制作用较小。主要应用在食品保鲜剂、防腐剂，药物缓释和靶向载体，高吸水树脂等领域。偶氮苯及其衍生物是一类典型的光致异构分子，其良好的环境稳定性和容易与聚合物键合等优点，被看作是很有发展前景的光学记录介质。
氨基酸聚合法有固相法、NCA法和酶催化法。与其它聚合方法相比，酶催化法具有反应条件温和、环境更友好、副反应少等优点，而且避免了繁琐的保护和去保护步骤。
发明内容
本发明的目的在于针对化学法合成赖氨酸寡肽中存在的不足之处，提供一种反应条件温和、环境更友好的酶法制备赖氨酸寡肽及其偶氮苯化的方法。
首先，本发明提供了一种偶氮苯聚赖氨酸寡肽的合成方法，所述方法包括如下步骤：在二氧六环中加入的赖氨酸寡肽和偶氮苯-4-磺酰氯，氮气保护下，反应混合物在50～90℃下反应20～36h，反应结束后，加入预冷至-4～0℃的甲醇，减压抽滤，将滤液干燥，之后再加入预热的丙酮直至全部溶解，将所得溶液在-4～0℃静置8～20小时，减压抽滤，所得沉淀为偶氮苯聚赖氨酸寡肽。
优选的，所述赖氨酸寡肽和偶氮苯-4-磺酰氯与二氧六环的质量g体积mL比为1:2～10，其中，赖氨酸寡肽和偶氮苯-4-磺酰氯的重量比为1:0.4～1:0.8。
优选的，所述干燥为真空干燥，操作参数为：在30～60℃下干燥6～10小时。
优选的，所述赖氨酸寡肽通过蛋白酶催化合成得到，方法具体包括：在磷酸缓冲液中加入的L-赖氨酸甲酯盐酸盐、二甲亚砜和蛋白酶，反应混合物在30～70℃下反应5～10小时，反应结束后，离心取沉淀，洗涤，冷冻干燥后得到赖氨酸寡肽。
优选的，所述蛋白酶为菠萝蛋白酶、木瓜蛋白酶、胰蛋白酶、中性蛋白酶、碱性蛋白酶中的任一种，所述蛋白酶的添加量为1～10U/g L-赖氨酸甲酯盐酸盐。
优选的，所述磷酸缓冲液为0.1～0.2M的磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲液，磷酸缓冲液的pH值为6.5～8.5。
优选的，所述L-甘氨酸甲酯盐酸盐和磷酸缓冲液的质量g体积mL比为1:1～6。
优选的，所述二甲亚砜的体积为10～70％的磷酸缓冲液。
优选的，所述离心是反应混合物在5000～10000rpm下离心2～6min。
优选的，所述洗涤是用水和冰乙醇各洗2～4次。
优选的，所述赖氨酸寡肽的产率达到35～65％。
优选的，所述偶氮苯聚赖氨酸寡肽的产率为70～90％。
其次，本发明提供了上述方法制备得到的偶氮苯聚赖氨酸寡肽。
优选的，通过1H NMR手段检测偶氮苯聚赖氨酸寡肽的取代度，为1.01～1.1。
优选的，所述1H NMR的检测方法如下：使用AVANCEⅢHD-400MHz核磁共振谱仪，以CF3COOD为溶剂，四甲基硅烷(TMS)为内标，在室温下测定共聚物的1H NMR谱图。
最后，本发明提供了上述方法以及制备得到的偶氮苯聚赖氨酸寡肽在光敏材料领域中的应用。
本发明与现有技术相比，主要具有以下优点：
本发明所用到的聚赖氨酸寡肽由酶催化方法合成，条件温和、无污染，产率最高达65％。且本发明首次将偶氮苯-4-磺酰氯接枝在聚赖氨酸寡肽上，使得聚赖氨酸寡肽具备了光敏的性质，偶氮苯聚赖氨酸寡肽的产率为70～90％。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
(1)蛋白酶催化合成赖氨酸寡肽
在2.0mL、0.1M、pH6.5的磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲液(南昌雨露实验器材有限公司生产)中加入0.5g的L-赖氨酸甲酯盐酸盐(国药集团化学试剂有限公司)、二甲亚砜(国药集团化学试剂有限公司)和2U胰蛋白酶(上海沃凯生物技术有限公司)，二甲亚砜的体积分数为10％磷酸缓冲液。将反应混合物置于恒温振荡器中(600rpm)在30℃下反应5小时。反应结束后，将反应混合物在10000rpm下离心3分钟，沉淀用去离子水和冰乙醇各洗两次，冷冻干燥后得到产物赖氨酸寡肽。
(2)偶氮苯聚赖氨酸寡肽的制备
在15ml二氧六环(国药集团化学试剂有限公司)中加入2g的赖氨酸寡肽和偶氮苯-4-磺酰氯(国药集团化学试剂有限公司)。赖氨酸寡肽和偶氮苯-4-磺酰氯的重量比为1:0.4。反应混合物在氮气保护、50℃下反应20h。反应结束后，加入100ml预冷至0℃的甲醇，减压抽滤。滤液在30℃下真空干燥6小时后，加入预热到40℃的丙酮直至全部溶解。将所得溶液在0℃静置8小时，减压抽滤，所得沉淀为偶氮苯聚赖氨酸寡肽，产率为70％。通过1H NMR手段检测偶氮苯聚赖氨酸寡肽的取代度为1.01。
实施例2
(1)蛋白酶催化合成赖氨酸寡肽
在3mL、0.15M、pH7.0的磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲液(南昌雨露实验器材有限公司生产)中加入1.5g的L-赖氨酸甲酯盐酸盐(国药集团化学试剂有限公司)、二甲亚砜(国药集团化学试剂有限公司)和3.5U木瓜蛋白酶(上海沃凯生物技术有限公司)。二甲亚砜的体积分数为40％磷酸缓冲液。将反应混合物置于恒温振荡器中(600rpm)在50℃下反应8小时。反应结束后，将反应混合物在10000rpm下离心6分钟，沉淀用去离子水和冰乙醇各洗两次，冷冻干燥后得到产物赖氨酸寡肽。
(2)偶氮苯聚赖氨酸寡肽的制备
在10ml二氧六环(国药集团化学试剂有限公司)中加入4g的赖氨酸寡肽和偶氮苯-4-磺酰氯(国药集团化学试剂有限公司)。赖氨酸寡肽和偶氮苯-4-磺酰氯的重量比为1:0.6。反应混合物在氮气保护、60℃下反应30h。反应结束后，加入100ml预冷至-4℃的甲醇，减压抽滤。滤液在30℃下真空干燥6小时后，加入预热到40℃的丙酮直至全部溶解。将所得溶液在-1℃静置20小时，减压抽滤，所得沉淀为偶氮苯聚赖氨酸寡肽，产率为90％。通过1HNMR手段检测偶氮苯聚赖氨酸寡肽的取代度为1.05。
实施例3
(1)蛋白酶催化合成聚赖氨酸寡肽
在2.5mL、0.2M、pH 8.0的磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲液(南昌雨露实验器材有限公司生产)中加入2g的L-赖氨酸甲酯盐酸盐(国药集团化学试剂有限公司)、二甲亚砜(国药集团化学试剂有限公司)和5U碱性蛋白酶(上海沃凯生物技术有限公司)。二甲亚砜的体积分数为70％磷酸缓冲液。将反应混合物置于恒温振荡器中(600rpm)在70℃下反应10小时。反应结束后，将反应混合物在10000rpm下离心3分钟，沉淀用去离子水和冰乙醇各洗两次，冷冻干燥后得到产物聚赖氨酸寡肽。
(2)偶氮苯聚赖氨酸寡肽的制备
在20ml二氧六环(国药集团化学试剂有限公司)中加入5g的赖氨酸寡肽和偶氮苯-4-磺酰氯(国药集团化学试剂有限公司)。赖氨酸寡肽和偶氮苯-4-磺酰氯的重量比为1:0.8。反应混合物在氮气保护、50℃下反应36h。反应结束后，加入100ml预冷至0℃的甲醇，减压抽滤。滤液在60℃下真空干燥10小时后，加入预热到40℃的丙酮直至全部溶解。将所得溶液在0℃静置20小时，减压抽滤，所得沉淀为偶氮苯聚赖氨酸寡肽，产率为80％。通过1H NMR手段检测偶氮苯聚赖氨酸寡肽的取代度为1.1。
对比例1
当实施例1的步骤(2)采用其他的含惰性氨基的天冬酰胺寡肽、谷氨酰胺寡肽、精氨酸寡肽为底物时，其按照实施例1的方法与偶氮苯-4-磺酰氯反应，无法制备得到相应的具有光敏性质的产物。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (2)

1.一种偶氮苯聚赖氨酸寡肽的合成方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)蛋白酶催化合成赖氨酸寡肽
在3mL、0.15M、pH7.0的磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲液中加入1.5g的L-赖氨酸甲酯盐酸盐、二甲亚砜和3.5U木瓜蛋白酶；二甲亚砜的体积分数为40％磷酸缓冲液；将反应混合物置于恒温振荡器中，在50℃下反应8小时；反应结束后，将反应混合物在10000rpm下离心6分钟，沉淀用去离子水和冰乙醇各洗两次，冷冻干燥后得到产物赖氨酸寡肽；
(2)偶氮苯聚赖氨酸寡肽的制备
在10ml二氧六环中加入4g的赖氨酸寡肽和偶氮苯-4-磺酰氯；赖氨酸寡肽和偶氮苯-4-磺酰氯的重量比为1:0.6；反应混合物在氮气保护、60℃下反应30h；反应结束后，加入100ml预冷至-4℃的甲醇，减压抽滤，滤液在30℃下真空干燥6小时后，加入预热到40℃的丙酮直至全部溶解；将所得溶液在-1℃静置20小时，减压抽滤，所得沉淀为偶氮苯聚赖氨酸寡肽。
2.根据权利要求1所述的一种偶氮苯聚赖氨酸寡肽的合成方法，其特征在于，所述偶氮苯聚赖氨酸寡肽的产率为90％。
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