炔酰胺的硫氢化反应及其对多肽半胱氨酸的选择性修饰制造技术

本发明专利技术公开了一种通过炔酰胺的硫氢化反应高效制备顺式N

【技术实现步骤摘要】
炔酰胺的硫氢化反应及其对多肽半胱氨酸的选择性修饰


[0001]本专利技术涉及炔酰胺的硫氢化反应，尤其涉及一种采用炔酰胺的硫氢化反应在室温、无金属催化条件下，高立体选择性和区域选择性的制备顺式N
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烯基硫醚类化合物的方法，以及采用该反应对多肽与蛋白质中半胱氨酸的选择性修饰方法。属于有机化学合成及修饰


技术介绍

[0002]N
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烯基硫醚类化合物是一类在烯胺双键上直接连有硫原子的化合物，是有机化合物中的一种重要结构，目前已经发现此类结构片段广泛存在于具有重要生物活性的羊毛硫肽类天然产物之中(Vederas,J.C.Accounts Chem.Res.2011,44,261
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268.)。其中S
‑
[(Z)
‑2‑
烯胺]‑
D
‑
半胱氨酸(AviCys)与其β位甲基取代衍生物AviMeCys是N
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烯基硫醚类化合物中的两种特殊结构，含有此类结构的肽类天然产物大都具有重要的生物活性(Chem.Rev.2005,105,2,633
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684)。mersacidin对抗甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)的抗菌活性(J.Antibiot.1992,45(6),832
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838.)，Cypemycin对抗小鼠白血病细胞的抗癌活性(Tetrahedron Lett.1994,35(43),8001
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8004.)，epidermin用于治疗链球菌引起的痤疮，包括局部应用抗生素治疗皮脂腺叶管的继发性感染(Eur.J.Biochem.1986,160(1),9
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22.)；galliderman和mutacin分别被认为是治疗痤疮和喉部感染的(Eur.J.Biochem.2005,177(1),53
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59.)。Thioviridamide是由Hayakawa从链霉菌菌液中分离得到的一种有效的凋亡诱导剂(J.Antibiot.2006,59(1),1
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5.)。到目前为止，该类化合物均通过产率极低的生物合成法制备，限制了其广泛使用。由于其在医药，临床研究领域的重要应用价值，探索N
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烯基硫醚类化合物及AviCys结构的化学合成方法一度成为有机合成工作者的研究热点。
[0003]通过逆合成分析，我们猜想可通过炔烃与巯基的加成反应来构建AviCys结构单元。2009年，Yorimitsu和Oshima首次对自由基引发的炔酰胺的硫氢化进行了研究，在三乙基硼烷做催化剂，
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30℃的反应条件下，实现不同种类的内炔酰胺与硫酚构建(Z)
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β
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氨基烯基硫醚(Sato,A.；Yorimitsu,H.；Oshima,K.Synlett.2009(1),28
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31)。2010年，Steven L.Castle课题组报道了端炔酰胺与硫醇的自由基反应，通过改变反应中自由基引发剂和硫醇的量来调节产物顺反的比例，从而实现选择性构建顺式N
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烯基硫醚类化合物。该报道将半胱氨酸作为巯基来源，在优化条件下进行了AviCys结构单元的构建，但是因为反应温度高达80℃的苛刻条件，对反应的产率和选择性有较大影响(Org.Lett.2010,12(11),2650
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2652.)。自由基反应迅速，使得反应较难控制，产物的化学选择性和立体选择性差，无法得到单一构型的产物，与此同时，苛刻的反应条件对氨基酸，多肽的活性，稳定性均有影响，所以自由基反应构建顺式N
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烯基硫醚类化合物存在较大的局限性。
[0004]蛋白质的共价修饰是调节其功能的有效方法，利用修饰后的蛋白对生命进程的探究，理解甚至改变对生命新陈代谢，医药研究，治疗等方面具有重大意义。自然界通过一系列的转译后修饰来实现蛋白质功能的多样化，而这些修饰反过来介导蛋白质的活性，生命体内复杂的修饰使得纯天然的修饰蛋白使用受限，蛋白质的化学修饰应运而生。通过化学
方法引进各种不同的官能团同样可以实现蛋白质功能多样化，但是面临一系列的挑战。对蛋白质的化学修饰需要在数百条竞争侧链存在的条件下，选择性地修饰感兴趣的残基，与此同时，反应条件需要尽可能的接近生理环境或尽可能的温和以防止蛋白质变性。在天然氨基酸中，半胱氨酸以其独特的亲核性和较低的自然丰度，实现对蛋白质的定点修饰，在保持同质性的同时，使得功能改变最小化，这一特性能够很好的解决实现蛋白质因存在多个可访问的残基可能导致多位点修饰的问题。
[0005]半胱氨酸与迈克尔受体的共轭加成是选择性烷基化半胱氨酸侧链巯基的主要方法。早在1949年就有研究报道了N
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乙基马来酰亚胺(NEM)能够与巯基发生高效的特异性反应，该反应不仅可用于含半胱氨酸肽链参与反应的滴定，还可用于生物研究中，作为抗有丝分裂的试剂。传统马来酰亚胺类药物存在反应不可逆和修饰和反应位点数量限制等缺点，并且其加成产物的琥珀酰亚胺链部分易被水解。2010年，James R.Baker课题组利用溴代马来酰亚胺对蛋白质进行可逆修饰，为蛋白质生物接合提供了三个附着点。2016年，Gonc，alo J.L.Bernardes提出了羰基丙烯酸试剂与半胱氨酸化学选择性偶联的策略。这些试剂在生理环境下，以化学计量与巯基快速发生迈克尔加成反应。2017年，Chuanzheng Zhou课题组报道了一种利用5
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亚甲基吡咯烷酮与巯基特异性反应得到生物偶联物的策略。5
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亚甲基吡咯烷酮很容易从初级胺一步制备，与常用的马来酰亚胺相比，5
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亚甲基吡咯烷酮在生理条件下稳定性更好且和半胱氨酸选择性得到了进一步提升。除了半胱氨酸，多肽与蛋白质侧链其他官能团也可以参与迈克尔加成反应，使得多肽与蛋白质中半胱氨酸侧链的精准修饰存在一定的副反应，因此必须设计特殊的官能团，在温和的条件下实现对多肽与蛋白质中半胱氨酸的选择性修饰。

技术实现思路

[0006]针对现有技术的不足，本专利技术公开了一种通过炔酰胺的硫氢化反应高效制备顺式N
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烯基硫醚类化合物的方法和一种通过炔酰胺的硫氢化反应实现对多肽与蛋白质中的半胱氨酸进行选择性修饰与标记的方法。炔酰胺中碳碳三键对半胱氨酸中巯基的反应选择性极高，并且反应条件相当简单温和，仅需在有机溶剂中，碱性环境下即可实现对多肽与蛋白质中半胱氨酸的选择性修饰，且产物相当稳定。该方法的优点在于反应选择性高、无其他副反应、条件简单温和、易操作、底物适用性广和原子经济性高，与此同时，该反应可作为AviCys结构单元构建的有效策略。同时也为多肽或蛋白质中半胱氨酸的选择性修饰提供一种更为简洁可行，应用前景更加广泛的途径。
[0007]为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案具体如下：
[0008]根据本专利技术的第一种实施方案，提供一种制备具有结构通式(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于炔酰胺的硫氢化反应合成顺式N
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烯基硫醚类化合物的方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：A)由具有结构通式(II)的炔酰胺类化合物与具有结构通式(III)的含巯基的烃类化合物在溶剂中有碱的存在下进行反应，获得具有结构通式(Ia)的顺式N
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烯基硫醚类化合物：其中，R1为烷基、环烷基、芳基、杂环基、杂环芳基、被取代基取代的芳基、保护的α
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氨基烷基、保护的多肽链烷基中的一种；R2为具有吸电子效应的基团；R3为H或C1
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C24烃基；R4为C1
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C24烃基或被取代基取代的C1
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C24烃基。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：R1为C1
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C10烷基、环烷基、芳基、杂环基、杂环芳基、被取代基取代的芳基、保护的α
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氨基烷基、保护的多肽链烷基中的一种；R2为对甲基苯磺酸基，对氟苯磺酸基、环内酯、酰基中的一种；R3为H或C1
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C10烃基，优选R3为H或为C1
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C10烃基；R4为C1
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C10烃基或被取代基取代的C1
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C10烃基，优选，所述取代基选自卤素、烷基、烷氧基、氨基中的一种或多种。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述溶剂为有机溶剂，所述有机溶剂选自甲醇、异丙醇、乙腈、乙酸乙酯、二氯甲烷、二甲基亚砜、N,N
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二甲基甲酰胺中的一种；和/或所述碱选自NaH、CaH2、t
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BuONa、KOH、NaOH、EtONa、EtOLi、Cs2CO3、K2CO3、Na2CO3、Ca(OH)2、LiOH、DBU中的一种或多种；和/或所述具有结构通式(II)的炔酰胺类化合物、具有结构通式(III)的含巯基的烃类化合物、碱加入量的摩尔比为1
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3:1.5
‑
5:2
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8，优选为1.5
‑
2.5:2
‑
4:3
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6。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤A)具体为：按比例将具有结构通式(II)的炔酰胺类化合物和碱加入到反应容器中，然后加入有机溶剂并进行搅拌溶解；然后再按比例加入具有结构通式(III)的含巯基的烃类化合物，并在0
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100℃温度下搅拌(优选为磁力搅拌)反应0.5
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10h(优选在20
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90℃温度下反应1
‑
8h，更优选为在25
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80℃温度下反应1.5
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5h)；采用TLC点板进行检测，反应结束后，经柱层析分离得到具有结构通式(Ia)的顺式N
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烯基硫醚类化合物。5.一种基于炔酰胺的硫氢化反应对多肽与蛋白质中半胱氨酸进行选择性修饰与标记的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：B)由具有结构通式(II)的炔酰胺类化合物与具有结构通式(IV)的含巯基的多肽或蛋白质在溶剂中有碱的存在下进行反应，获得具有结构通式(Ib)的顺式N
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烯基硫醚类化合物：
其中，R1为烷基、环烷基、芳基、杂环基、杂环芳基、被取代基取代的芳基、保护的α
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磺酰基烷基、保护的多肽链烷基中的一种；R2为具有吸电子效应的基团；R3为H或C1
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C24烃基；R5为H、甲基、异丙基、1
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羟基乙基、仲丁基、异丁基、环丁基、苄基、被取代基取代的甲基、被取代基取代的乙基、胍基取代的正丙基、氨基取代的正丁基中的一种；R6为多肽或蛋白质主链中的羧基保护基；R7为多肽或蛋白质主链中的氨基保护基。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：R1为C1
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C10烷基、环烷基、芳基、杂环基、杂环芳基、被取代基取代的芳基、保护的α
‑
磺酰基烷基、保护的多肽链烷基中的一种；R2为对甲基苯磺酸基，对氟苯磺酸基、环内酯、酰基中的一种；R3为H或C1
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C10烃基；R5中被取代基取代的甲基的取代基选自巯基、羧基、甲酰胺、羟基、酚羟基、吲哚、咪唑基中的一种；被取代基取代的乙基的取代基选自甲硫基、甲酰胺、羧基中的一种；R6选...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵军锋，丁浙，
申请(专利权)人：江西师范大学，
类型：发明
国别省市：