尿烷保护的氨基酸－Ｎ－羧酸酐类的制备方法技术

制备具有式（Ⅰ）的尿烷保护的氨基酸Ｎ－羧酸酐或氨基酸Ｎ－硫代羧酸酐的方法；式（Ⅰ）中Ｒ和Ｒ′为氢、烷基、环烷基取代的环烷基、芳基或取代的芳基；Ｒ″为烷基、芳基、取代的烷基或取代的芳基；Ｚ为氧或硫；ｎ为０、１或２；该方法包括：使氨基酸Ｎ－羧酸酐或氨基酸Ｎ－硫代羧酸酐与卤代甲酸脂在惰性稀释剂中，在无水条件及有叔胺碱存在的条件下反Ｏ＆应。（*该技术在2009年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一类新的N-保护的氨基酸-N-羧酸酐及硫代羧酸酐类化合物(即N-尿烷保护的氨基酸-N-羧酸酐类及N-尿烷保护的N-硫代羧酸酐类)、其制备方法及其在肽、多肽及蛋白质合成领域中的用途。传统上的制备具有给定序列的多肽的各种方法都是非常费事的-每加上一个氨基酸基团后，都要分离出所得到的中间体。这使得合成复杂化了，并且由于产率低，发生外消旋和/或其它副反应，使制备长链多肽和蛋白质几乎成为不可能。1963年，Merrifield(J.Am.Chem.Soc，85，2149)和Letsinger与Kornet(J.Am.Chem.Soc.，85，2045)提出采用不溶性聚合物载体使肽链生长。用此方法(统称为固相肽合成法)可以在不分离出中间体的情况下“纯化”生长中的肽链。迄今为止，广泛使用的多肽合成方法-无论是传统的液相法还是固相法，都要求用偶联剂或活化剂与一种其氨基已另外保护起来的氨基酸的羧基反应，得到羧基活化的N-保护的氨基酸。然后可以按若干种方法利用这种活化的氨基酸促使肽链形成。例如，使已活化的保护的氨基酸直接与氨基酸、氨基酸酯或氨基酸的酰胺的游离氨基反应而形成肽链。这是许多年来肽制备中所选用的方法。活化一步可以伴随多种可能的副反应。例如，使用二环己基碳化二亚胺(DCC)作活化剂时，活化分子可能会“重排”为无活性的N-酰基脲。碳化二亚胺法的另一缺点是有不溶性脲类生成。这对于固相合成是特别麻烦的，并且对固相流系统(SolidPhaseflowsystems)来说实际上是不能接受的。在溶液相反应中，这些脲类还造成难以解决的纯化问题。研究人员采用下述方法，已经部分地解决了就地活化所造成的某些问题，即，先使DCC活化的N-保护的氨基酸与醇或酚(例如对硝基苯酚、五氯苯酚、N-羟基琥珀酰亚胺等)反应，生成“活泼酯”，分离出“活泼酯”，纯化，再使之与下一个氨基酸的游离氨基偶联。但是此方法并非没有缺点，因为释放出的醇或酚可能参与或促进其它副反应，并且活泼酯的偶联进行缓慢，因而需要较长的反应时间。另一个常用方法是制成“对称酸酐”，即，使两当量N-保护的氨基酸与一当量DCC反应，滤出生成的DCU，然后使该“对称酸酐”与下一个氨基酸的游离氨基偶联。此法除需使用两倍量的昂贵的N-保护的氨基酸外，也有因产生脲类而带来的问题。有些研究人员近来开始使用偶联后产生可溶性脲类的碳化二亚胺，但这类碳化二亚胺仍可引起生成N-酰基脲的重排反应。人们已经提出了各种N-保护基用于肽合成，但应用最广的一类N-保护基是尿烷类。人们普遍认为，尿烷类的保护作用强，引起的外消旋少，制备容易，并且储存时稳定。可以制得对弱酸(即叔丁氧羰基)、强酸(即苄氧羰基)、极弱酸(2-(对联苯基)异丙氧羰基)、无水碱(即9-芴基甲氧羰基)等不稳定的(labile)尿烷保护基。尿烷保护的氨基酸常是这样制备使烷基、芳基或芳烷基氯甲酸酯(或其它适宜地活化的甲酸酯或碳酸酯)与氨基酸反应;反应在碱金属氢氧化物或碳酸盐存在下，在水/有机溶剂混合体系(即Schotten-Baumann条件)中进行。将反应混合物酸化后，用有机溶剂萃取尿烷保护的氨基酸，而所有副产物都留在水相中。结晶后，可按上文所述将这些化合物用于形成肽键。用于形成肽链的一类人们特别感兴趣的易反应氨基酸衍生物是所谓N-羧酸酐类或N-硫代羧酸酐类，例如 式中R、R′通常是氢或普通氨基酸的侧链(或保护起来的侧链)，而Z是氧或硫。氨基酸-N-羧酸酐(应当理解，本说明书及所附权利要求书中所谓“N-羧酸酐”包括N-硫代羧酸酐)是众所周知的，并且易于与大多数游离氨基反应。用于形成肽键的N-羧酸酐(NCA)，甚至保护起来的NCA的主要优点是，它们是很强的酰化剂(见Peptides，Vol.9，P83)。与DCC或N-羟基琥珀酰亚胺(OSu)酯偶联法相比，通过NCA一般能得到更高产率的肽，但NCA在肽合成上并未得到广泛应用，原因是它缺乏控制或限制偶联反应的能力。NCA一旦与氨基酸的游离氨基反应，马上放出二氧化碳，形成也含有游离氨基的二肽。此游离氨基随后与另一个NCA反应，生成三肽，等等。此反应使得氨基酸N-羧酸酐类可以广泛用于生成聚α-氨基酸，却在实际上使它们不能用于形成序列多肽。Hirschmann等(TheControlledSynthesisofPeptidesinAqueousMedium，Ⅷ;ThePreparationandUseofNovelα-AminoAcidN-Car，boxyanhydrides.J.A.C.S.，93∶11，1971，P.2746-2774)已成功地利用氨基酸N-羧酸酐在水-有机溶剂体系中，在小心地控制反应混合物的温度、PH值、盐分以及有机溶剂的情况下制成二肽和三肽。然而由于如上所述的NCA的化学反应性质，此方法仅适用于小肽的合成。此外，在使用由这些溶液相得到的产物制备较大的肽之前，必须充分地提纯这些产物。文献中已经报道了多种N-取代的氨基酸N-羧酸酐类，例如N-甲基、N-苄基、N-乙酰基、N-硝基苯硫基、N-咕吨基、N-4，4′-二甲基二苯甲基、N-三苯甲基等取代的氨基酸-N-羧酸酐类。已有人提出将这些取代的NCA的某一些用于序列肽的合成，尤其是用于固相肽合成，但其中没有一种被肽化学家接受而一般地用于肽合成。Kricheldorf(Angew.Chem.Acta85，86-87，(1988))提出采用邻硝基苯硫基(NPS)(o-nitrophenylsulfenyl)取代的NCA合成序列肽。这些取代的NCA是这样制备的使邻硝基苯硫基氯与一种N-羧酸酐在三乙胺存在下反应。此后有人证明，三乙胺能促使NPS-NCA发生外消旋。另外，由于三乙胺具有使NCA发生寡聚的作用，因此必须在NPS-NCA合成中采用非常严格的反应条件(即，温度低于0℃，三乙胺必须非常缓慢地加到反应混合物中)。Halstrom等人(Z.Physiol.Chem.355，82-84，(1974))因而提出通过使碳酰氯与NPS-氨基酸反应来合成NPS-NCA，但产率却很低(约20%)。NPS-NCA制得后难以贮存，它在缩合时易于脱去保护基，从而引起多重偶联及其它副反应。所得NPS保护的肽的氮还具有较大的亲核性，可能发生其它缩合反应。Block和Cox(“Peptides，Proc.ofthe5thEurop.Symp.，Oxford，September1962”。PergamonPress1963，Ed.G.T.Young，PP.84-87)提出用N-三苯甲基氨基酸-N-羧酸酐类来合成肽，但是他们只能制成最简单的N-三苯甲基氨基酸NCA(即甘氨酸和丙氨酸)。这些化合物是用N-三苯甲基氨基酸与碳酰氯反应制得的。按照此法，他们还能制成N-乙酰-甘氨酸-NCA。这些研究者意识到叔丁氧羰基甘氨酸N-羧酸酐和苄氧羰基甘氨酸N-羧酸酐的潜在用途，但他们在尝试制备这些化合物时未获成功，并且，他们还得出了尿烷保护的氨基酸N-羧酸酐类不可能制成的结论！即使所有的N-三苯甲基-NCA都能制成，然而人们熟知的是，由于三苯甲基产生相当大的空间阻碍作用，各种使用三苯甲基保护的氨基酸的缩合方法的产率都很低。三苯甲基还对酸极为敏感，这样就不易本文档来自技高网...

【技术保护点】
制备具有下式结构的尿烷保护的氨基酸Ｎ－羧酸酐或氨基酸Ｎ－硫代羧酸酐的方法：＊＊＊式中：Ｒ和Ｒ′为氢、烷基、环烷基取代的环烷基、芳基或取代的芳基，Ｒ″为烷基、芳基、取代的烷基或取代的芳基；Ｚ为氧或硫，ｎ为０、１或２，该方法包括：使 具有下式结构的氨基酸Ｎ－羧酸酐或氨基酸Ｎ－硫代羧酸酐：＊＊＊（式中Ｒ和Ｒ′的含义同上述）与具有下式结构的卤代甲酸酯：＊＊＊（式中Ｘ为卤素，Ｒ″的含义同上述）在惰性稀释剂中，在无水条件及有叔胺碱存在的条件下反应。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：威廉D福勒，米歇尔飞利普科恩，弗里德R纳德，莫利高德曼，
申请(专利权)人：生物研究公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]