一种海洋天然产物apratoxin E的moCys片段的合成方法转让专利
申请号 : CN201510803709.X
文献号 : CN105294519B
文献日 : 2017-03-29
发明人 : 李惠静 , 王欢 , 吴彦超
申请人 : 哈尔滨工业大学(威海)
摘要 :
本发明涉及一种海洋天然产物apratoxin E的moCys片段的合成方法，属于化学合成领域。本发明以便宜易得的L-谷氨酸为原料，经过酸的酯化反应、胺基的Boc保护反应、邻胺基酯的选择性还原反应、邻胺基醇的Mitsunobu环化反应、三苯基硫醇的吖啶开环反应、酯的水解反应和酸的烯丙醚化反应等7步反应，合成了海洋天然产物apratoxin E的moCys片段（C27-C30片段）。本发明具有原料便宜易得、总收率高、产物选择性好、适合工业化生产等特点。
权利要求 :
1.一种海洋天然产物apratoxin E的moCys片段的合成方法，其特征在于，包括以下合成步骤：a) 以L-谷氨酸为原料，经过酸的酯化反应和胺基的Boc保护反应，合成N-Boc L-谷氨酸酯；
b)N-Boc L-谷氨酸酯经过邻胺基酯的选择性还原反应和邻胺基醇的Mitsunobu环化反应，合成N-Boc 吖啶酯；
c)N-Boc 吖啶酯经过三苯基硫醇的吖啶开环反应、酸的水解反应和酸的烯丙醚化反应，合成海洋天然产物apratoxin E的moCys片段。
2.根据权利要求1所述的酸的酯化反应优先选择三甲基氯硅烷/醇反应体系，反应温度为零度到室温。
3.根据权利要求1所述的胺基的Boc保护反应优先选择Boc2O/Et3N反应体系，反应温度为室温。
4.根据权利要求1所述的邻胺基酯的选择性还原反应优先选择NaBH4/MeOH反应体系，反应温度为零度。
5.根据权利要求1所述的邻胺基酯的选择性还原反应优先选择DIAD/Ph3P反应体系，反应温度为零度到室温。
6.根据权利要求1所述的三苯基硫醇的吖啶开环反应优先选择tBuOK/DMSO反应体系，反应温度为室温。
7.根据权利要求1所述的酯的水解反应优先选择以LiOH为碱，以THF/H2O 为混合溶剂，反应温度为零度。
8.根据权利要求1所述的酸的烯丙醚化反应优先选择以AllylBr/NaI/Cs2CO3/DMF，反应温度为室温。
说明书 :
一种海洋天然产物apratoxin E的moCys片段的合成方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种海洋天然产物apratoxin E的moCys片段的合成方法。
背景技术
[0002] 海洋天然药物apratoxin是迄今发现的抗癌活性最强的物质之一，对癌细胞的半抑制浓度 (IC50) 在纳摩尔级别和皮摩尔级别之间。更重要的是海洋天然药物apratoxin是一种独特的新型抗癌药物，能使癌细胞的细胞分裂停止在G1阶段并迅速凋亡，能阻止癌细胞分泌蛋白的迁移（扩散），不能阻止正常人体细胞分泌蛋白的迁移。美国国家癌症研究中心 (http://dtp.nci.nih.gov/ index.html) 的科研人员研究发现海洋天然药物apratoxin 对60种癌细胞的生物活性表现出特殊的作用机制，与现有的抗癌药物作用机制都不同，是一类新型的抗癌药物(Nat. Rev. Cancer, 2006, 6, 813)。其中，apratoxin E对结肠癌、宫颈癌和骨癌等癌细胞具有很强的杀伤作用（J. Nat. Prod., 2008, 71, 1113）。研究该类海洋天然产物的活性构像是顺式构型（以O-Me-Tyr-N-Me-Ala 酰胺键为基准，Bioorg. Med. Chem., 2002, 10, 1973），27号位置的羟基氢原子和12-13号位置之间的氮原子之间的分子内氢键是保持顺式构型关键性因素（Bioorg. Med. Chem., 2002,
10, 1973）。27号位置的羟基来源于27号位置原羰基的烯醇化，apratoxin E的moCys片段（27–30位置）中的C27–C28为单键，其27号位置羰基的烯醇化不会影响其30号位置的手性消旋化。然而，其它apratoxin类海洋天然产物的moCys片段（27–30位置）中的C27–C28为双键，其27号位置羰基的烯醇化会导致其30号位置的手性消旋化，从而使其抗癌活性降低（ChemBioChem, 2010, 11, 1458）。因此，apratoxin E的moCys片段是apratoxin类海洋天然产物的优良moCys片段，对该类海洋天然产物的结构优化至关重要。
10, 1973）。27号位置的羟基来源于27号位置原羰基的烯醇化，apratoxin E的moCys片段（27–30位置）中的C27–C28为单键，其27号位置羰基的烯醇化不会影响其30号位置的手性消旋化。然而，其它apratoxin类海洋天然产物的moCys片段（27–30位置）中的C27–C28为双键，其27号位置羰基的烯醇化会导致其30号位置的手性消旋化，从而使其抗癌活性降低（ChemBioChem, 2010, 11, 1458）。因此，apratoxin E的moCys片段是apratoxin类海洋天然产物的优良moCys片段，对该类海洋天然产物的结构优化至关重要。
[0003] Apratoxin E 的 moCys 片段的合成目前只有一种报道，以价格昂贵、市场上买不到的 N-Boc-Cys(S-Trt)-OH 等为原料，不适合工业化生产。本发明以便宜易得的L-谷氨酸为原料，具有原料便宜易得、总收率高、产物选择性好、适合工业化生产等特点。
发明内容
[0004] 本发明目的在于提供一种海洋天然产物apratoxin E的moCys片段的合成方法。原料易得、步骤经济、适合工业化生产。
[0005] 为实现上述目的，本发明包括以下步骤：
[0006] a) 以L-谷氨酸为原料，经过酸的酯化反应和胺基的Boc保护反应，合成N-Boc L-谷氨酸酯；
[0007] b)N-Boc L-谷氨酸酯经过邻胺基酯的选择性还原反应和邻胺基醇的Mitsunobu环化反应，合成N-Boc 吖啶酯；
[0008] c)N-Boc 吖啶酯经过三苯基硫醇的吖啶开环反应、酯的水解反应和酸的烯丙醚化反应，合成海洋天然产物apratoxin E的moCys片段。
[0009] 2．所述步骤a优化方案：酸的酯化反应优先选择三甲基氯硅烷/醇反应体系，反应温度为零度到室温。胺基的Boc保护反应优先选择Boc2O/Et3N反应体系，反应温度为室温。
[0010] 3.所述步骤b优化方案：邻胺基酯的选择性还原反应优先选择NaBH4/MeOH反应体系，反应温度为零度。邻胺基酯的选择性还原反应优先选择DIAD/Ph3P反应体系，反应温度为零度到室温。
[0011] 4.所述步骤c优化方案：三苯基硫醇的吖啶开环反应优先选择tBuOK/DMSO反应体系，反应温度为室温。酯的水解反应优先选择以LiOH为碱，以THF/H2O (3:1) 为混合溶剂，反应温度为零度。酸的烯丙醚化反应优先选择以AllylBr/NaI/Cs2CO3/DMF，反应温度为室温。
[0012] 与apratoxin E 的 moCys 片段的现有合成方法比，本发明具有以下特点：
[0013] 1．以L-谷氨酸为原料，便宜易得、适合工业化生产；
[0014] 2．反应路线所涉及的均为简单常规反应，反应条件容易操作；
[0015] 3．总收率高、产物选择性好。
附图说明
[0016] 附图：为本发明具体合成路线图。
具体实施方式
[0017] 实施例1：N-Boc L-谷氨酸酯的合成
[0018] 7.4 克L-谷氨酸（6，50.0 mmol）和100毫升甲醇加入反应瓶中，在零度条件下滴加32毫升三甲基氯硅烷（TMSCl, 250.0 mmol），室温搅拌6小时，TLC检测酯化反应结束。在零度条件下向反应体系中加入49毫升三乙胺（Et3N, 350.0 mmol）和 13.2克Boc2O（60.0 mmol），室温搅拌48小时。减压蒸馏回收乙醇后加入200毫升乙酸乙酯和100毫升水，震荡后分液，水相用乙酸乙酯萃取（100 mL x 3），合并有机相，无水硫酸钠干燥，过滤，浓缩，柱层析提纯，得到13.1克N-Boc L-谷氨酸酯（7）。2步总收率为95%。旋光[α]D28 +12.7° (c= 1.8, CHCl3); 核磁共振氢谱1H NMR (300 MHz, CDCl3) δ5.14 (s, br, 1H), 4.29 (s, br,
1H), 3.70 (s, 3H), 3.63 (s, 3H), 2.43–2.30 (m, 2H), 2.19–1.84 (s, 2H), 1.39 (s, 9H); 核磁共振碳谱13C NMR (75 MHz, CDCl3) δ 173.0, 172.6, 155.3, 79.9,
52.8, 52.3, 51.6, 29.9, 28.2, 27.6; 红外FTIR (film): 2977, 2953, 1736, 1711,
1697, 1513, 1437, 1365, 1248, 1208, 1160, 1049, 1027 cm-1; 高分辨质谱HRMS (TOF MS ES+) m/z: Calcd for C12H21NO6Na [M+Na]+: 298.1267. Found: 298.1273。
1H), 3.70 (s, 3H), 3.63 (s, 3H), 2.43–2.30 (m, 2H), 2.19–1.84 (s, 2H), 1.39 (s, 9H); 核磁共振碳谱13C NMR (75 MHz, CDCl3) δ 173.0, 172.6, 155.3, 79.9,
52.8, 52.3, 51.6, 29.9, 28.2, 27.6; 红外FTIR (film): 2977, 2953, 1736, 1711,
1697, 1513, 1437, 1365, 1248, 1208, 1160, 1049, 1027 cm-1; 高分辨质谱HRMS (TOF MS ES+) m/z: Calcd for C12H21NO6Na [M+Na]+: 298.1267. Found: 298.1273。
[0019] 实施例2：N-Boc 吖啶酯的合成
[0020] 2.8 克N-Boc L-谷氨酸酯（7，10.0 mmol）和20毫升甲醇加入反应瓶中，在零度条件下加入0.5克硼氢化钠（NaBH4, 12.0 mmol），搅拌7小时。TLC检测反应结束，加入20毫升水淬灭，待无气泡产生后用旋转蒸发仪将无水甲醇蒸干，用乙酸乙酯萃取（50 mL x 3），合并有机相，无水硫酸钠干燥，过滤，浓缩，柱层析提纯，得到1.8克邻胺基醇（8），收率为72%。取1.1克邻胺基醇（7，4.3 mmol），溶入10毫升四氢呋喃。在零度条件下向反应体系中加入
1.0克DIAD (5.1 mmol）和 1.5克三苯基膦（5.5 mmol），室温搅拌24小时。TLC检测反应结束，加入20毫升水淬灭，乙酸乙酯萃取（50 mL x 3），合并有机相，无水硫酸钠干燥，过滤，浓缩，柱层析提纯，得到0.8克N-Boc 吖啶酯（9），收率为81%。
1.0克DIAD (5.1 mmol）和 1.5克三苯基膦（5.5 mmol），室温搅拌24小时。TLC检测反应结束，加入20毫升水淬灭，乙酸乙酯萃取（50 mL x 3），合并有机相，无水硫酸钠干燥，过滤，浓缩，柱层析提纯，得到0.8克N-Boc 吖啶酯（9），收率为81%。
[0021] 实施例3：海洋天然产物apratoxin E的moCys片段的合成
[0022] 1.15克N-Boc 吖啶酯（9，5.0 mmol）溶入10毫升DMSO, 在零度条件下依次加入1.41克三苯甲基硫醇（98%，5.0 mmol）和 0.56克叔丁醇钾（5.0 mmol），室温搅拌1小时。TLC检测反应结束，加入20毫升饱和氯化铵水溶液淬灭，乙酸乙酯萃取（50 mL x 3），合并有机相，无水硫酸钠干燥，过滤，浓缩，柱层析提纯，得到开环产物（9，收率为81%）。取0.51克开环产物（9，1.0 mmol），溶入3毫升四氢呋喃和1毫升水，加入3毫摩尔LiOH，在零度条件下搅拌6小时，TLC检测反应结束。调节pH值至6，用乙酸乙酯萃取（20 mL x 3），合并有机相，无水硫酸钠干燥，过滤，浓缩，然后溶入5毫升DMF，依次加入0.33克碳酸铯（1.0 mmol），0.09毫升烯丙基溴（1.0 mmol）和0.083克碘化钠（1.0 mmol），室温搅拌10小时。TLC检测反应结束，加入
10毫升饱和氯化铵水溶液淬灭，乙酸乙酯萃取（20 mL x 3），合并有机相，无水硫酸钠干燥，过滤，浓缩，柱层析提纯，得到0.44克海洋天然产物apratoxin E的moCys片段（5，2步收率为
20 1
87%）。旋光[α]D +10.0° (c= 0.2, CH2Cl2); 核磁共振氢谱H NMR (400 MHz, CDCl3) δ
7.42−7.41 (m, 6H), 7.31−7.27 (m, 6H), 7.23−7.20 (m, 3H), 5.95−5.85 (m, 1H),
5.32−5.21(m, 2H), 4.55 (d, J = 5.6 Hz, 2H), 4.49 (d, J = 8.8 Hz, 1H), 3.65 (br m, 1H), 2.34 (br, m, 2H), 2.26 (t, J = 7.6 Hz, 2H), 1.80−1.62 (m, 2H),
13
1.44 (s, 9H); 核磁共振碳谱 C NMR (75 MHz, CDCl3) δ 172.9, 155.3, 144.7,
132.2, 129.6, 128.1, 126.8, 118.3, 79.4, 66.7,65.3, 49.5, 37.2, 31.0, 29.7,
28.5; 高分辨质谱HRMS (TOF MS ES+) m/z: Calcd for C32H37NO4SNa [M+Na]+:
554.2336. Found: 554.2355.
10毫升饱和氯化铵水溶液淬灭，乙酸乙酯萃取（20 mL x 3），合并有机相，无水硫酸钠干燥，过滤，浓缩，柱层析提纯，得到0.44克海洋天然产物apratoxin E的moCys片段（5，2步收率为
20 1
87%）。旋光[α]D +10.0° (c= 0.2, CH2Cl2); 核磁共振氢谱H NMR (400 MHz, CDCl3) δ
7.42−7.41 (m, 6H), 7.31−7.27 (m, 6H), 7.23−7.20 (m, 3H), 5.95−5.85 (m, 1H),
5.32−5.21(m, 2H), 4.55 (d, J = 5.6 Hz, 2H), 4.49 (d, J = 8.8 Hz, 1H), 3.65 (br m, 1H), 2.34 (br, m, 2H), 2.26 (t, J = 7.6 Hz, 2H), 1.80−1.62 (m, 2H),
13
1.44 (s, 9H); 核磁共振碳谱 C NMR (75 MHz, CDCl3) δ 172.9, 155.3, 144.7,
132.2, 129.6, 128.1, 126.8, 118.3, 79.4, 66.7,65.3, 49.5, 37.2, 31.0, 29.7,
28.5; 高分辨质谱HRMS (TOF MS ES+) m/z: Calcd for C32H37NO4SNa [M+Na]+:
554.2336. Found: 554.2355.
[0023] 本发明涉及L-谷氨酸的酯化反应、其胺基的Boc保护反应、生成的邻胺基酯的选择性酯基还原反应、生成的邻胺基醇的Mitsunobu环化反应、三苯基硫醇的吖啶开环反应、酯的水解反应和酸的烯丙醚化反应等7步反应，合成海洋天然产物apratoxin E的moCys片段（C27-C30片段）。上述具体实施举例紧是本发明的较佳实例而已，并非是对本发明作其它形式的限制。