α-重氮酸酯和羧酸的成酯反应在多肽的连接和蛋白质的修饰上的应用制造技术

基于氟代醇可以促进α

【技术实现步骤摘要】
α
‑
重氮酸酯和羧酸的成酯反应在多肽的连接和蛋白质的修饰上的应用


[0001]本专利技术提供了一种用氟代醇促进的α
‑
重氮酸酯和羧酸的成酯反应实现多肽的连接和蛋 白质的修饰的方法。

技术介绍

[0002]羧酸是多肽或蛋白质碳端的基团，也存在于天冬氨酸和谷氨酸的侧链上，但是目前以羧 酸为反应基团的多肽的连接和蛋白质的修饰比较少且效率低。重氮类化合物可以和羧酸在水 中室温下反应生成酯，该反应不需要催化剂且副产物为可以以气体形式溢出的氮气。文献报 道中早已将重氮类化合物与羧酸的酯化反应应用于蛋白质的修饰中。1961年，Doscher课题 组采用α
‑
重氮酰胺对胰凝乳蛋白酶(α
‑
chymotrypsin)上的羧基进行酯化反应(J.Biol.Chem. 1961，236，即1328
‑
1337.)，实验结果表明大部分α
‑
重氮酰胺在水溶液中发生水解生成醇。作 者在文章中采用水
‑
有机溶剂的混合溶剂体系以降低α
‑
重氮酰胺的水解，从而提高了α
‑
重氮 酰胺对蛋白质上羧基的酯化效率。2015年，Raines课题组用10当量的α
‑
重氮酰胺在乙腈和 水的混合溶剂中对含有11个羧基的核糖核酸酶A(ribonuclease A)进行修饰，主要得到核 糖核酸酶A上两个羧基被酯化的产品()。2017年，Raines课题组用100当量的α
‑
重氮酰胺 在乙腈和水的混合溶剂中对含有32个羧基的绿色荧光蛋白(green fluorescent protein(GFP)) 进行修饰，可以得到绿色荧光蛋白上2个到11个羧基被酯化的产品()。
[0003][0004]连接子(crosslinkers或bioconjugation reagents)是指一类两端连有相同或不同反应基 团的链状化合物，两端的反应基团可以分别和两个分子上特定的官能团发生反应以获得两个 分子的偶联物。目前已经商业化的连接子两端通常连有能特定和赖氨酸侧链上的氨基或半胱 氨酸侧链上的巯基反应的基团，用来将两个含氨基分子、两个含巯基分子、或者一个含氨基 分子和一个含巯基分子进行偶联。连接子端头和氨基反应的基团通常是活化酯，磺酰氯、异 氰酸酯或异硫氰酸酯等基团，它们可与含氨基的分子在温和条件下发生反应，进而在连接子 一端连接上该含氨基分子；连接子端头和巯基反应的基团通常是马来酰亚胺(maleimide)， 卤代乙酰胺等基团，它们可与含巯基的分子在温和条件下发生反应，进而在连接子一端连接 上该含巯基分子，总之，目前以氨基和巯基为反应基团的连接子比较多且连接效率也较高。 已知连接子如下所示。
[0005][0006]基于重氮基团和含羧基分子的酯化反应设计的连接子目前只有一例报道，2018年雷晓 光课题组设计合成了两端连有两个相同的硅烷取代的重氮基团的连接子(Anal.Chem.2018， 90，pp 1195
‑
1201.)，该连接子与Boc保护的谷氨酸甲酯在乙腈/水＝1∶3的混合溶剂中反应， 可以得到连接子两端连有两个谷氨酸的产物(收率24％)和连接子只与一个谷氨酸连接的产 物(收率40％)，作者在论文中还展示了在连接子两端连接两个合成的七肽。
[0007][0008]之前利用重氮类化合物对蛋白质进行修饰的报道使用的是反应活性较高的烷基或芳基 取代的重氮化合物，或者是较为活泼的α
‑
重氮酰胺或重氮酮，与蛋白质上羧基的酯化反应 在水溶液或者水
‑
有机溶剂组成的混合溶剂中进行，由于这些反应活性较高的重氮类化合物 在水中会发生水解而大部分损失，所以通常需要加入大大过量的重氮化合物，酯化效率低； α
‑‑
重氮酰胺还可与体系中其他亲核试剂如巯基等发生反应。上述报道的两端连有硅烷取代 的重氮基团的连接子只能连接两个相同的含羧基的分子，但无法连接两个不同的含羧基的分 子。这是因为在该反应条件下，两边相同的重氮基团会同时和加入的含羧基分子发生反应。
[0009]2011年，Benoit教授研究了氟代醇中α
‑
重氮酸酯与羧酸的酯化反应，发现无论是在三 氟乙醇(2，2，2
‑
Trifluoroethanol，TFE)还是在六氟异丙醇(1，1，1，3，3，3
‑
Hexafluoro
‑2‑
propanol， HFIP)中，反应均以80％以上收率得到相应的酯化产物，相比于TFE中的实验结果，HFIP 体系中的反应时间短产物收率高，同时该反应对羧基具有较好的化学选择性(Org.Lett.，2011， 13，pp 692
‑
695.)。以往用重氮化合物对蛋白质上的羧基进行修饰从未用过反应性较差的α
‑
重 氮酸酯，基于氟代醇可以促进α
‑
重氮酸酯与羧酸的成
酯反应，本专利技术提供了一种用氟代醇促 进的α
‑
重氮酸酯和羧酸的成酯反应实现多肽的连接和蛋白质的修饰的方法。

技术实现思路

[0010]本专利技术的一个目的为提供一种如式(I)所示连接子，
[0011][0012]其中，在式(I)的连接子中，R1和R2独立地选自任选取代的C1‑
18
烷基，任选取代的 C3‑
18
环烷基，任选取代的3
‑
18元杂环基，任选取代的C6‑
18
芳基，任选取代的5
‑
18元杂芳基； 优选任选取代的C1‑
10
烷基，任选取代的C3‑
10
环烷基，任选取代的3
‑
10元杂环基，任选取代 的C6‑
10
芳基，任选取代的5
‑
10元杂芳基；更优选任选取代的C1‑6烷基，任选取代的C3‑6环 烷基，任选取代的3
‑
6元杂环基，任选取代的C6‑
10
芳基，任选取代的5
‑
6元杂芳基；最优选 任选取代的苯基、萘基，吡啶，嘧啶，哒嗪，呋喃，噻吩。其中取代的基团选自氰基，硝基， 三氟甲基，甲酰基，卤素，羟基，C1‑
10
烷基，C1‑
10
烷氧基，C1‑
10
烷硫基，NR5R6，C2‑
10
烯基， C2‑
10
炔基，C1‑
10
烷基酰基；优选氰基，硝基，三氟甲基，甲酰基，卤素，羟基，C1‑5烷基， C1‑5烷氧基，C1‑5烷硫基，NR5R6，C2‑5烯基，C2‑5炔基，C1‑5烷基酰基；更优选氰基，硝基， 三氟甲基，甲酰基，卤素，羟基，C1‑3烷基，C1‑3烷氧基，C1‑3烷硫基，NR5R6，C1‑3烷基酰 基；最优选氰基，硝基，三氟甲基，甲酰基，卤素，甲基，乙基，正丙基，异丙基，正丁基， 异本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种如式(I)所示化合物，其中，R1和R2独立地选自任选取代的C1‑
18
烷基，任选取代的C3‑
18
环烷基，任选取代的3
‑
18元杂环基，任选取代的C6‑
18
芳基，任选取代的5
‑
18元杂芳基；其中取代的基团选自氰基，硝基，三氟甲基，甲酰基，卤素，羟基，C1‑
10
烷基，C1‑
10
烷氧基，C1‑
10
烷硫基，NR5R6，C2‑
10
烯基，C2‑
10
炔基，C1‑
10
烷基酰基；X和Z独立选自O，S，NR5；各个Y独立选自任选取代的C1‑
20
亚烷基；上述亚烷基内两个相邻碳原子之间任选被一个或多个选自如下的基团间隔：O，S，
‑
CONH
‑
，NR5，亚乙烯基，亚乙炔基，C3‑
18
亚环烷基，3
‑
18元亚杂环基，C6‑
18
亚芳基，5
‑
18元亚杂芳基；其中取代的基团选自卤素，OH，氰基，硝基，C1‑
10
烷基，C2‑
10
烯基，C2‑
10
炔基，C1‑
10
烷氧基，C1‑
10
烷硫基，C1‑
10
烷基酰基，NR5R6；R5和R6独立选自H，任选取代的C1‑
18
烷基，任选取代的C3‑
18
环烷基，任选取代的3
‑
18元杂环基，任选取代的C6‑
18
芳基，任选取代的3
‑
18元杂芳基，任选取代的C1‑
18
烷基酰基，任选取代的C3‑
18
环烷基酰基，任选取代的3
‑
18元杂环基酰基，任选取代的C6‑
18
芳基酰基，任选取代的3
‑
18元杂芳基酰基；其中取代的基团选自卤素，OH，氰基，硝基，C1‑
10
烷基，C1‑
10
烷氧基，C1‑
10
烷硫基，C1‑
10
烷基酰基；n选自1
‑
18范围内的整数。2.根据权利要求1所述式(I)所示化合物，其中Y具有如下结构：
‑
(CR7R8)p
‑
((CR7R8)r
‑
W)m
‑
(CR7R8)q
‑
各个R7相同或不相同，各个R8相同或不相同，且R7和R8各自独立的选自H，卤素，羟基，氰基，任选取代的C1‑
10
烷基，任选取代的C2‑
10
烯基，任选取代的C2‑
10
炔基，任选取代的C1‑
10
烷氧基，任选取代的C1‑
10
烷硫基，任选取代的C1‑
10
烷基酰基，任选取代的C3‑
10
环烷基，任选取代的3
‑
10元杂环基，任选取代的C6‑
10
芳基，任选取代的5
‑
10元杂芳基，任选取代的C3‑
10
环烷基
‑
C1‑
10
亚烷基，任选取代的3
‑
10元杂环基
‑
C1‑
10
亚烷基，任选取代的C6‑
10
芳基
‑
C1‑
10
亚烷基，任选取代的5
‑
10元杂芳基
‑
C1‑
10
亚烷基，NR9R
10
；其中取代的基团选自卤素，OH，氰基，硝基，C1‑
10
烷基，C1‑
10
烷氧基，C1‑
10
烷硫基；各个W相同或不同，独立的选自直接键，O，S，
‑
CONH
‑
，
‑
NHCO
‑
，NR9，任选取代的亚乙烯基，任选取代的亚乙炔基，任选取代的C3‑
18
亚环烷基，任选取代的3
‑
18元亚杂环基，任选取代的C6‑
18
亚芳基，任选取代的5
‑
18元亚杂芳基；其中取代的基团选自卤素，OH，氰基，硝基，C1‑
10
烷基，C1‑
10
烷氧基，C1‑
10
烷硫基；R9和R
10
独立选自H，任选取代的C1‑
10
烷基，任选取代的C3‑
10
环烷基，任选取代的3
‑
10元杂环基，任选取代的C6‑
10
芳基，任选取代的3
‑
10元杂芳基，任选取代的C1‑
10
烷基酰基，任选取代的C3‑
10
环烷基酰基，任选取代的3
‑
10元杂环基酰基，任选取代的C6‑
10
芳基酰基，任选取代的3
‑
10元杂芳基酰基；其中取代的基团选自卤素，OH，氰基，硝基，C1‑
10
烷基，C1‑
10
烷氧基，C1‑
10
烷硫基；p和q独立选自0
‑
18；各个r相同或不同，独立的选自0
‑
18；
m选自0
‑
18。3.一种如式(I
‑
1)所示化合物，其中R1，R2，X，Y，Z定义如权利要求1
‑
2之一所述。4.一种如式(II)所示化合物，其中，R3独立地选自任选取代的C1‑
18
烷基，任选取代的C3‑
18
环烷基，任选取代的3
‑
18元杂环基，任选取代的C6‑
18
芳基，任选取代的5
‑
18元杂芳基；取代的基团选自氰基，硝基，三氟甲基，甲酰基，卤素，羟基，C1‑
10
烷基，C1‑
10
烷氧基，C1‑
10
烷硫基，NR5R6，C2‑
10
烯基，C2‑
10
炔基，C1‑
10
烷基酰基；X和Z独立选自O，S，NR5；各个Y独立选自任选取代的C1‑
20
亚烷基；上述亚烷基内两个相邻碳原子之间任选被一个或多个选自如下的基团间隔：O，S，
‑
CONH
‑
，NR5，亚乙烯基，亚乙炔基，C3‑
18
亚环烷基，3
‑
18元亚杂环基，C6‑
18
亚芳基，5
‑
18元亚杂芳基；其中取代的基团选自卤素，OH，氰基，硝基，C1‑
10
烷基，C2‑
10
烯基，C2‑
10
炔基，C1‑
10
烷氧基，C1‑
10
烷硫基，C1‑
10
烷基酰基，NR5R6；R5和R6独立选自H，任选取代的C1‑
18
烷基，任选取代的C3‑
18
环烷基，任选取代的3
‑
18元杂环基，任选取代的C6‑
18
芳基，任选取代的3
‑
18元杂芳基，任选取代的C1‑
18
烷基酰基，任选取代的C3‑
18
环烷基酰基，任选取代的3
‑
18元杂环基酰基，任选取代的C6‑
18
芳基酰基，任选取代的3
‑
18元杂芳基酰基；其中取代的基团选自卤素，OH，氰基，硝基，C1‑
10
烷基，C1‑
10
烷氧基，C1‑
10
烷硫基，C1‑
10
烷基酰基；n选自1
‑
18范围内的整数。5.根据权利要求4所述式(II)所示化合物，其中Y具有如下结构：
‑
(CR7R8)p
‑
((CR7R8)r
‑
W)m
‑
(CR7R8)q
‑
各个R7相同或不相同，各个R8相同或不相同，且R7和R8各自独立的选自H，卤素，羟基，氰基，任选取代的C1‑
10
烷基，任选取代的C2‑
10
烯基，任选取代的C2‑
10
炔基，任选取代的C1‑
10
烷氧基，任选取代的C1‑
10
烷硫基，任选取代的C1‑
10
烷基酰基，任选取代的C3‑
10
环烷基，任选取代的3
‑
10元杂环基，任选取代的C6‑
10
芳基，任选取代的5
‑
10元杂芳基，任选取代的C3‑
10
环烷基
‑
C1‑
10
亚烷基，任选取代的3
‑
10元杂环基
‑
C1‑
10
亚烷基，任选取代的C6‑
10
芳基
‑
C1‑
10
亚烷基，任选取代的5
‑
10元杂芳基
‑
C1‑
10
亚烷基，NR9R
10
；其中取代的基团选自卤素，OH，氰基，硝基，C1‑
10
烷基，C1‑
10
烷氧基，C1‑
10
烷硫基；各个W相同或不同，独立的选自直接键，O，S，
‑
CONH
‑
，
‑
NHCO
‑
，NR9，任选取代的亚乙烯基，任选取代的亚乙炔基，任选取代的C3‑
18
亚环烷基，任选取代的3
‑
18元亚杂环基，任选取代的C6‑
18
亚芳基，任选取代的5
‑
18元亚杂芳基；其中取代的基团选自卤素，OH，氰基，硝基，C1‑
10
烷基，C1‑
10
烷氧基，C1‑
10
烷硫基；R9和R
10
独立选自H，任选取代的C1‑
10
烷基，任选取代的C3‑
10
环烷基，任选取代的3
‑
10元杂
环基，任选取代的C6‑
10
芳基，任选取代的3
‑
10元杂芳基，任选取代的C1‑
10
烷基酰基，任选取代的C3‑
10
环烷基酰基，任选取代的3
‑
10元杂环基酰基，任选取代的C6‑
10
芳基酰基，任选取代的3
‑
10元杂芳基酰基；其中取代的基团选自卤素，OH，氰基，硝基，C1‑
10
烷基，C1‑
10
烷氧基，C1‑
10
烷硫基；p和q独立选自0
‑
18；各个r相同或不同，独立的选自0
‑
18；m选自0
‑
18。6.一种如式(II
‑
1)所示化合物，其中R3，Y，Z定义如权利要求4
‑
5之一所述。7.权利要求1
‑
3之一所述化合物作为连接子的用途。8.权利要求4
‑
6之一所述化合物作为连接子的用途。9.一种A
‑
L
‑
D型含有α
‑
重氮酸酯的用于修饰蛋白质羧基的试剂，其中A是α
‑
重氮酸酯；L是α
‑
重氮酸酯和修饰基团间的连接子部分；D是所要连上的修饰基团。所述含有α
‑
重氮酸酯的用于修饰蛋白质羧基的试剂的结构如式(III)所示：其中，R4独立地选自任选取代的C1‑
18
烷基，任选取代的C3‑
18
环烷基，任选取代的3
‑
18元杂环基，任选取代的C6‑
18
芳基，任选取代的5
‑
18元杂芳基；取代的基团选自氰基，硝基，三氟甲基，甲酰基，卤素，羟基，C1‑
10
烷基，C1‑
10
烷氧基，C1‑
10
烷硫基，NR5R6，C2‑
10
烯基，C2‑
10
炔基，C1‑
10
烷基酰基；各个Y独立选自任选取代的C1‑
20
亚烷基；上述亚烷基内...

【专利技术属性】
技术研发人员：渠瑾，陈立进，赵圆，
申请(专利权)人：南开大学，
类型：发明
国别省市：