方法文章

镍 - 席夫碱的水解复杂环境条件适宜酸不稳定保护基团的保留

DOI：

10.3791/55677

⸱

2017年4月6日

 ,  , 
1Department of Chemistry, Slippery Rock University

本文内容

摘要

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这里，我们提出一种有效的水解和从镍席夫碱配合物中分离的氨基酸的后续的Fmoc保护。是必需的酸不稳定侧链保护基团的保留时这里介绍的水解条件是适合使用的。这种技术可以适用于各种非天然氨基酸的衬底。

摘要

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

非天然氨基酸，含有侧链官能自然界中不常见的氨基酸，正越来越多地在合成的肽序列中发现。某些非天然氨基酸的合成通常包括使用由通过镍阳离子稳定化的席夫碱的前体。非天然侧链可以安装在在该席夫碱配合物中发现的氨基酸主链。将所得的非天然氨基酸可随后从所述席夫碱的这种复杂的使用水解分离，典型地通过采用回流在强酸性溶液中。这些高酸性条件可除去对酸不稳定的侧链保护基团所需的用于向微波辅助固相肽合成中使用的非天然氨基酸。在这项工作中，我们提出了一种有效的水解和从镍席夫碱配合物中分离的氨基酸的后续的Fmoc保护。在这项工作中提出水解条件适合于酸不稳定S的保持IDE-侧链保护基，并且可以是适于多种非天然氨基酸的衬底。

引言

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非天然氨基酸（UAA的）轴承侧链从那些在自然界中发现的20个天然存在的氨基酸的变化已经在广泛的应用范围中找到效用。这些UAA的合成，但是，可以根据侧链的结构和氨基酸主链的立体化学是困难的。在镍席夫碱络合物的情况下甘氨酸克·邦德活化已被用来生产多种氨基酸衍生物，包括α，β二氨基酸1和UAA的轴承氟化2或杂环侧链。 3

另外的非天然侧链后，官能UAA的典型地由在盐酸4通过回流席夫碱配合物中取出，使用离子交换色谱法，随后分离。虽然通常是有效，该协议生成美浓酸，可能是不适合用于固相肽合成（SPPS）的使用。 SPPS的性质要求酸不稳定侧链保护基团的存在和的典型镍席夫碱分解条件强酸性性质防止UAA的隔离用这些保护基团完整。据我们所知，只有一个选择分解方法已经报道了:使用乙二胺四乙酸（EDTA）和肼的在升高的温度下，5个条件本身可能不适合于某些侧链保护基团，例如邻苯二甲酰亚胺。

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图1:选自Ni 2+，PBP，和甘氨酸（GLY）的Ni-PBP -甘氨酸的合成。 请点击此处查看该图的放大版本。 一>

在本文中，我们报道了镍席夫碱配合物的水解的方法，镍- PBP -甘氨酸（ 图1）。这种复杂的，选自Ni 2+，甘氨酸，和吡啶-2-羧酸（2-苯甲酰基苯基） -酰胺（PBP），6得出的已被证明是用于多种UAA的合成有用的平台，并容易访问使用两步合成路线。这种复杂的7种合成是文献先例的高收率。 6我们的研究结果如下所述证明利用EDTA中在温和的酸性至适合于与UAA的轴承酸不稳定侧链保护基团的使用中性pH条件的水解条件的适用性。水解之后，所得的水溶液可被分离，并立即进行标准Fmoc保护的条件，得到Fmoc-保护的氨基酸（ 图2）。


图2:水解和氨基酸选自Ni-PBP -甘氨酸隔离的的Fmoc保护。反应条件:一。 EDTA（12当量），pH值4.5; II。乙酸乙酯洗涤并调整至pH 7; III。将Fmoc-OSu的（1当量）， 碳酸氢钠 （2当量）。 请点击此处查看该图的放大版本。

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方案

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1.镍 - 席夫碱配合物的水解

  1. 在室温下在250mL圆底烧瓶中，搅拌溶解1毫摩尔的Ni PBP-席夫碱配合物在40mL的N，N-二甲基甲酰胺（DMF）。
  2. 添加60mL的0.2M的EDTA水溶液，pH为4.5。
  3. 使用磁性搅拌棒，搅拌板，过夜搅拌该合并的溶液。作为席夫碱配合物被水解，颜色会从深红色转变为白色。
  4. 通过不存在任何红色着色的指示反应完成后，转移反应至250mL分液漏斗中。
  5. 加入50毫升二氯甲烷，帽分液漏斗，并混合。漏有机洗涤到废物烧杯中。重复此过程三次以去除PBP和任何残留的Ni-PBP-席夫碱配合物。收集在250mL圆底烧瓶中的剩余的水层。

2.水解氨基酸的Fmoc保护

  1. 使用固体碳酸氢钠如上所述至pH 7步骤1.5调整分离水层。检查pH值周期性地用pH试纸。
  2. 添加168毫克碳酸氢钠（2.00毫摩尔，2当量）到该溶液中，并使用磁力搅拌棒搅拌并搅拌板。
  3. 在10mL小瓶最小量的二恶烷（大约4或5毫升）中溶解337毫克的Fmoc N-羟基酯（1.00毫摩尔，1当量）。转移该溶液到水溶液中并搅拌过夜。
  4. 使反应搅拌过夜后，酸化，用1M盐酸将得到的溶液至pH为2。检查pH值周期性地用pH试纸。
  5. 将反应转移到250mL分液漏斗，并添加50mL的乙酸乙酯中。帽分液漏斗中，充分混合，并收集在250mL锥形瓶中有机层。重复此过程，另外两次，结合的有机萃取物。干燥合并的有机萃取物用约3克镁sulfat的即
  6. 集中使用旋转蒸发器，得到粗的Fmoc保护的氨基酸将合并的有机萃取物。

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结果

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我们假设，除去从镍PBP -甘氨酸络合物在Ni 2+的可允许的席夫碱的有效水溶液水解，而不需要苛刻的pH条件。如EDTA是一种廉价的和充分研究的螯合剂，10我们推测，加入EDTA至镍PBP-Gly的溶液将促进的Ni 2+离子的螯合，从而促进复合物的水解。

为了测试我们的理论，即单独EDTA能有效促进复合物的水解，我们在室温下进行的Ni-PBP-Gly的溶液在DMF中增加EDTA的等同物在pH为4.5的水溶液，含水的EDTA二钠盐溶液的未经调整的pH值。水解反应的进程可通过溶液的观察颜色的被监测;未反应的镍PBP - 甘氨酸溶液中显示深红色而PBP分离从这个复杂的是白色的。我们通过监测溶液的颜色变化从红色到白色（ 表1）跟踪水解反应的进程。涉及少于八个当量反应显示从红色着色为白色的一些过渡，但反应在每种情况下不完全的。没有颜色变...

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讨论

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上述方案是在其通过两个关键步骤，以便于从温和的pH条件和此分离的氨基酸的后续的Fmoc保护下的Ni席夫碱配合物的氨基酸主链的隔离能力是有用的。第一步包括搅拌含有EDTA以促进从复合物中的氨基酸的释放的DMF /水的溶液。残余络合物或有机副产物可以容易地与萃取除去。本协议的第二步骤包括在第一步骤中通过萃取水层中的发现在分离后的氨基酸的Fmoc基保护。我们已经证明修改的pH范围4.5-7.5此过程的能力，允许其可以对某些pH敏感的侧链保护基团是必要的显著灵活性。

这种技术的一个潜在的限制是分离的氨基酸的Fmoc基保护的低反应浓度。作为促进èfficient水解需要几个当量的EDTA相对于底物，反应条件要求显著量EDTA水溶液（60毫升对于1毫摩尔规模的反应）。在试剂的相对低的（〜0.015 M）浓度在使用被Fmoc保护的结果这个体积的溶剂中。虽然使用这些条件中一个有希望的产率，尽管稀的反应条件为55％，得到产物证明的概念的反应，可能有必要利用具有相对nucleophilicty减少到甘氨酸从增加的空间体积导致氨基酸时，以增加该浓度。

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披露

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作者什么都没有透露。

致谢

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

通过滑岩大学提供资助。我们要感谢T·博龙III（滑岩大学）和C·哈尼（宾夕法尼亚大学），他们的见解。

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材料

本文使用的材料清单
姓名公司目录编号评论
Ni-PBP-Gly合成自已发布的方案
DMFFisherD119-4
EDTAFisherS311-100
二氯甲烷AcrosAC610050040
碳酸氢钠FisherS233-500
Fmoc-OSuChem-Impex"00147"
二恶烷FisherD111-500
盐酸FisherA144-500
乙酸乙酯AcrosAC610060040
硫酸镁FisherM65-500
ZEOPrep 60ECO 硅胶ZEOChem
己烷Fisher3200250.650.443
色谱柱
pH 试纸条
蒸发仪
250 mL 分离漏斗
250 mL 圆底培养瓶
搅拌棒
搅拌板
旋转

参考文献

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  1. Wang, J., Shi, T., Deng, G., Jiang, H., Liu, H. Highly Enantio- and Diastereoselective Mannich Reactions of Chiral Ni(II) Glycinates with amino sulfones. Efficient asymmetric synthesis of aromatic α,β-diamino acids. J. Org. Chem. 73 (21), 8563-8570 (2011).
  2. Wang, J., Lin, D., Zhou, S., Ding, X., Soloshonok, V. A., Liu, H. Asymmetric synthesis of sterically and electronically demanding linear ω,-trifluoromethyl containing amino acids via alkylation of chiral equivalents of nucleophilic glycine and alanine. J. Org. Chem. 76 (2), 684-687 (2011).
  3. Wang, J., Zhou, S., Lin, D., Ding, X., Jiang, H., Liu, H. Highly diastereo- and enantioselective synthesis of syn-β,-substituted tryptophans via asymmetric Michael addition of a chiral equivalent of nucleophilic glycine and sulfonylindoles. Chem. Commun. 47 (29), 8355-8357 (2011).
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