二肽物±(4S)-5-[叔丁基二甲基硅氧-4-二芐氨基-2-甲酰氨基-N-3-羥基-2-(三苯甲烷基)丙基]戊酰胺的合成*

王月慧, 馬 兵, 吳 菊, 劉建武, 沈介發, 嚴生虎, 張 躍

(常州大學 制藥與生命科學學院,江蘇 常州 213164)

日本科學家從海洋海綿體生物中分離出了一系列十二肽二環狀化合物,其中包括含奇特氨基酸偶聯結構的由八個非天然氨基組成的Theonellamide F(Ⅰ, Chart 1)。Ⅰ具有一定的生物活性，不僅對L1210細胞和P388白血病細胞有殺傷作用(IC50分別為3.2 μg·mL-1和2.7 μg·mL-1),而且還能很好地抑制病原真菌生長[1]。Ⅰ的活性來自對細胞內離子轉移的調控，或者是對細胞自我吞噬的抑制[2]。

Ⅰ具有的抗生素活性在藥物領域的應用值得進一步研究。但目前很難大量分離到Ⅰ，只有找到高效的全合成路線，才能提供足夠的Ⅰ用于研究生物活性。

20世紀90年代，Hamada和Shioiri[3～5]報道了Ⅰ的左手環和右手環的合成。但是，在此后的十多年卻沒有相關的全合成研究進展。這很有可能是由于他們低效率的中間體τ-L-His-D-Ala(Ⅱ, Chart 1)的合成，區域選擇性不理想，三步收率僅7%。Taylor課題組[6]也合成出了此類化合物的一部分，但是效果依然不理想。因此，為了完成Ⅰ的全合成，必須開發出高收率的合成反應來組裝Ⅱ。

Theonellamide F(Ⅰ)τ-L-His-D-Ala(Ⅱ)Chart 1

Scheme1

本課題組將研究重點集中于Ⅱ的合成，所設計的新合成路線避免了區域選擇性的問題，并且在合成過程中結合了一個咪唑成環反應。

本文報道以D-絲氨酸(2)為起始原料,經過酯化、還原、氧化、縮合、水解等九步反應，合成了Ⅱ的關鍵前體——二肽物±(4S)-5-[(叔丁基二甲基硅氧)-4-(二芐氨基)-2-甲酰氨基-N-3-羥基-2-(三苯甲烷基)丙基]戊酰胺(1, Scheme 1),總收率35.3%,其結構經1H NMR，13C NMR和MS表征。

1構建了Ⅱ的骨架，其結構為一對非對應異構體，但經過咪唑成環反應，對映異構現象得以消失，變為單一體，原先構建的手性中心并不會被破壞。這就很好地避免了區域選擇性差異以及消旋的可能性。所以1的成功合成對于Ⅱ的構建具有非同尋常的意義。

1 實驗部分

1．1 儀器與試劑

Bruker AVANCE Ⅲ 500 MHz型核磁共振儀(CD Cl3為溶劑，TMS為內標);Finnigan TSQ Quantum-MS型質譜儀；島津FT-IR-8400S型紅外光譜儀(KBr壓片)。

所用試劑均為分析純。

1.2 合成

(1)3的合成[7]

在三頸燒瓶中加入MeOH 100 mL，攪拌下于-10 ℃緩慢滴加SOCl220 mL(約30 min),反應1 h;加入29 g(85.64 mmol),于38 ℃反應7 h。減壓蒸除溶劑，殘余物用混合溶劑[V(乙醇) ∶V(石油醚)=1 ∶2]重結晶得白色固體312.76 g，收率95.8%;1H NMR(DMSO-d6)δ: 8.61(s, 3H), 5.63(s, 1H), 4.09(s, 1H), 3.81(t, 2H), 3.74(s, 3H)。

(2)4的合成

在單口燒瓶中依次加入35 g(32.15 mmol), THF 80 mL, DMSO 20 mL, NaHCO310.65 g(126.8 mmol)和BnBr 11.15 mL(96.45 mmol),攪拌下回流反應15 h(TLC跟蹤)。加水50 mL，用乙酸乙酯(3×50 mL)萃取,合并萃取液，用飽和食鹽水(2×50 mL)洗滌，無水硫酸鈉干燥，經硅膠柱層析[洗脫劑: A=V(石油醚) ∶V(乙酸乙酯)=13 ∶1]分離得無色油狀液體49.41 g，收率97.8%;1H NMRδ: 2.61(s, 1H), 3.49～3.52(t,J=7.5 Hz, 1H), 3.60～3.63(d, 3H), 3.68～3.72(q,J=13.5 Hz, 4H), 3.83～3.86(m, 2H), 7.18～7.29(m, 10H)。

(3)5的合成

在單口圓底燒瓶中依次加入47.85 g(26.22 mmol),咪唑3.04 g(44.58 mmol)和DMF 35 mL,充分攪拌;再加入TBDMSCl(叔丁基二甲基氯硅烷)5.53 g(36.71 mmol),氮氣保護下于室溫反應15 h(TLC跟蹤)。加水30 mL，用乙酸乙酯(3×50 mL)萃取,合并萃取液，用飽和食鹽水(2×50 mL)洗滌，無水硫酸鈉干燥，旋蒸脫溶后經硅膠柱層析(洗脫劑: A=15 ∶1)分離得淡黃色透明油狀液體510.31 g,收率95%;1H NMRδ: 0.01(s, 6H), 0.86(s, 9H), 3.55～3.57(m, 1H), 3.68～3.70(d,J=13.8 Hz, 2H), 3.76(s, 3H), 3.87～3.90(dd,J=6.1 Hz, 10.1 Hz, 1H), 3.94～3.97(d,J=13.8 Hz, 2H), 3.98～4.02(dd,J=6.7 Hz, 10.1 Hz, 1H), 7.22～7.41(m, 10H)。

(4)6的合成

在單口燒瓶中加入52.64 g(6.38 mmol)和Et2O 30 mL,攪拌下于0 ℃依次緩慢加入LiBH40.8 g(18.31 mmol)和MeOH 1 mL,回流反應4 h(TLC跟蹤)。用NH4Cl淬滅反應，加水30 mL，用乙酸乙酯(3×30 mL)萃取,合并萃取液，用飽和食鹽水(2×30 mL)洗滌，無水硫酸鈉干燥，減壓蒸餾得透明油狀液體6 1.70 g，收率84.3%;1H NMRδ: 0.10, 0.11(s, 6H), 0.94(s, 9H), 2.94(s, 1H), 3.01～3.05(m, 1H), 3.53～3.61(m, 2H), 3.66～3.69(d,J=13.4 Hz, 2H), 3.73～3.77(dd,J=5.8 Hz, 10.6 Hz,1H), 3.85～3.89(dd,J=4.4 Hz, 10.6 Hz, 1H), 3.90～3.93(d,J=13.4 Hz, 2H), 7.25～7.35(m, 10H)。

(5)7的合成[8]

氮氣保護，在燒瓶中注射加入草酰氯0.45 mL(5.18 mmol)和超干二氯甲烷10 mL，于-70 ℃(干冰丙酮溶液)緩慢注射加入DMSO 0.81 mL(11.41 mmol),反應30 min;注射加入61.0 g(2.59 mmol)的二氯甲烷(10 mL)溶液(約5 min),反應30 min。緩慢注射加入Et3N 3.20 mL(23.33 mmol)淬滅反應(30 min),加水10 mL，用二氯甲烷(3×10 mL)萃取，合并萃取液，用飽和食鹽水(2×10 mL)洗滌，無水硫酸鈉干燥，減壓蒸餾得淡黃色油狀液體70.97 g，收率97.5%;1H NMRδ: 0.09, 0.10(s, 6H), 0.91(s, 9H), 3.39(t,J=5.8 Hz, 1H), 3.86(d,J=14.1 Hz, 2H), 3.91(d,J=14.1 Hz, 2H), 4.05(d,J=5.8 Hz, 2H), 7.20～7.45(m, 10H), 9.73(s, 1H)。

(6)8的合成[9，10]

在反應瓶中加入71.17 g(3.05 mmol)的乙醚(5 mL)溶液，攪拌下于0 ℃注射加入異氰基乙酸乙酯0.29 g(2.63 mmol),充分攪拌后加入Cu2O 39.8 mg(0.28 mmol),氮氣保護下于室溫反應4 h;冷卻至0 ℃，緩慢注射加入1.0 mol·L-1t-BuOK 2.8 mL(2.8 mmol)，反應2 h。緩慢注射加入乙酸0.15 mL(2.61 mmol)的二氯甲烷(7 mL)溶液,于室溫充分攪拌，加水10 mL淬滅反應，用二氯甲烷(3×10 mL)萃取，合并萃取液，用飽和食鹽水(2×10 mL)洗滌，無水硫酸鈉干燥，濃縮后經硅膠柱層析(洗脫劑:A=11 ∶1)分離得淡黃色油狀液體80.98 g(順反異構體)，收率64.7%;1H NMRδ: 0.02(s, 6H), 0.09(brs, 6H), 0.85(t,J=7.0 Hz,3H), 0.87～0.93(m, 18H), 1.28～1.32(m, 3H), 3.54(d,J=14.5 Hz, 2H), 3.68～3.72(m, 2H), 3.72～3.80(m, 3H), 3.87～4.00(m, 5H), 4.00～4.04(m, 1H), 4.22～4.31(m, 2H), 4.48～4.52(m, 2H), 5.26(s, 2H), 6.42(dd,J=11.5 Hz, 7.5 Hz, 1H), 7.14～7.44(m, 20H), 7.44(s, 1H), 7.72(s, 1H), 7.78(brs, 2H), 8.38(d,J=2.0 Hz, 2H);13C NMRδ: -5.3, -5.2, 14.3, 18.4, 26.1, 55.2, 55.4, 56.8, 57.3, 61.6, 62.0, 62.7, 63.4, 126.4, 127.6, 128.7, 128.8, 129.1, 129.4, 138.8, 139.6, 158.9, 163.5; IRν: 747, 836, 1 096, 1 252, 1 470, 1 722, 2 856, 2 954, 3 062, 3 296 cm-1; MSm/z: 497.25{[M+H]+}。

(7)9的合成[11,12]

在高壓反應釜中加入80.64 g(1.26 mmol), THF 10 mL和MeOH 10 mL,氮氣保護,加入Wilkinson’s催化劑0.17 g(0.19 mmol),用氫氣置換高壓反應釜三次，加氫氣2.5 MPa,于室溫反應2 d(TLC跟蹤)。抽濾，濾液濃縮后經硅膠柱層析(洗脫劑:A=7 ∶1)分離得淡黃色油狀液體90.53 g,收率82.5%(順反異構體);1H NMRδ: 0.05(d,J=2.5 Hz, 6H), 0.10(dd,J=10.5 Hz, 4.5 Hz, 6H), 0.89(s, 9H), 0.93(s, 9H), 1.18(t,J=7.2 Hz, 3H), 1.24～1.26(m, 1H), 1.29(t,J=7.2 Hz, 3H), 1.52～1.59(m, 1H), 1.60(brs, 1H), 1.76～1.85(m, 2H), 1.92～2.00(m, 1H), 2.05～2.12(m, 1H), 2.82～2.90(m, 1H), 3.60(d,J=13.0 Hz, 2H), 3.56～3.65(m, 2H), 3.70(dd,J=10.2 Hz, 5.2 Hz, 1H), 3.80(dd,J=10.2 Hz, 5.8 Hz, 1H), 3.78～3.83(m, 1H), 3.83～3.88(m, 1H), 3.88(d,J=14.0 Hz, 2H), 4.08(q,J=14.2 Hz, 7.2 Hz, 2H), 4.14～4.19(m, 1H), 4.22(dq,J=14.2 Hz, 7.1 Hz, 1.6 Hz, 2H), 4.58～4.64(m, 1H), 4.65～4.70(m, 1H), 6.14(d,J=7.0 Hz, 1H), 6.35(brs, 1H), 7.23～7.38(m, 20H), 7.80(s, 1H), 8.22(s, 1H); MSm/z: 499.3{[M+H]+}。

(8)10的合成

在反應瓶中加入90.5 g(1.004 mmol)的t-BuOH/H2O(50 mL)溶液,攪拌下于0 ℃緩慢滴加1.01 mol·L-1LiOH 1 mL(1.004 mmol),反應4 h。用稀醋酸調至pH 5～6，加水15 mL,用二氯甲烷(5×10 mL)萃取，合并萃取液，用無水硫酸鈉干燥，旋蒸脫溶得淡黃色油狀液體100.47 g，收率99.6%(順反異構體)。

(9)1的合成

在反應瓶中加入(2R)-三苯基甲胺-3-氨基丙醇0.26 g(0.784 5 mmol)[8]和100.37 g(0.789 mmol)的THF(5 mL)溶液，氮氣保護，攪拌下于0 ℃依次加入HOBt 127.5 mg(0.944 mmol), EDCl·HCl 0.182 g(0.947 mmol)和NMM(4-甲基嗎啉)0.44 mL(3.96 mmol),反應12 h(TLC跟蹤)。用飽和碳酸鈉溶液(8 mL)淬滅反應,用二氯甲烷(3×10 mL)萃取,合并萃取液，用無水硫酸鈉干燥，旋蒸脫溶后經硅膠柱層析[洗脫劑:V(乙酸乙酯) ∶V(二氯甲烷)=1 ∶15]分離淡黃色油狀液體10.56 g，收率90.7%(非對映異構體);1H NMRδ: 0.06(s, 6H), 0.92(s, 9H), 1.67～1.80(m, 2H), 1.94(dd,J=12.0 Hz, 4.0 Hz, 1H), 2.36(brs, 1H), 2.53～2.58(m, 1H), 1.86～1.92(m, 1H), 2.98～3.06(m, 1H), 3.46(s, 2H), 3.57(d,J=13.5 Hz, 2H), 3.59～3.62(m, 1H), 3.76～3.80(m, 1H), 3.82(d,J=13.5 Hz, 2H), 4.40～4.46(m, 1H), 4.99(t,J=6.2 Hz, 1H), 6.52(brs, 1H), 7.13(t,J=7.2 Hz, 3H), 7.18～7.33(m, 16H), 7.46(d,J=7.5 Hz, 1H), 7.56(d,J=8.0 Hz, 6H), 7.91(s, 1H);13C NMRδ: -5.3, -5.2, 18.4, 26.2, 32.0, 41.2, 50.5, 53.0, 54.0, 56.1, 60.1, 63.0, 71.0, 126.7, 127.0, 127.4, 128.1, 128.2, 128.3, 128.6, 128.6, 128.8, 128.8, 129.1, 129.6, 129.4 140.4, 146.9, 160.8, 173.2; MSm/z: 785.44{[M+H]+}。

2 結果與討論

考察了溶劑對合成5和7的影響，結果分別見表1和表2。由表1可見，以CH2Cl2為溶劑，常溫溶解性不好，需加熱才能溶解；CH2Cl2沸點低，很容易揮發，操作不易。DMF比較于CH2Cl2和THF，其溶劑極性大很多，對于此類合成5的SN2反應更為有利。

嘗試用MnO2氧化法、PCC氧化法、Swern氧化法由6合成7。實驗發現，MnO2氧化法、PCC氧化法活性過強，存在過度氧化現象，生成相應的酸。而Swern氧化法比較溫和，可將伯醇氧化成醛，不會進一步氧化，并且幾乎無副產品。但值得注意的是反應中草酰氯對水的敏感性特別強，遇水生成草酸，未經過除水處理的CH2Cl2作溶劑，反應效果不理想。并且發現反應物的配比對7的收率有顯著影響(表2)。7對空氣很敏感，極易分解，應氮氣保護下低溫保存。

表 1 溶劑對5收率的影響*Table 1 Effect of solvent on the yield of 5

*反應條件同1.2(3)

表 2 溶劑對7收率的影響*Table 2 Effect of solvent on the yield of 7

*A=V(草酰氯) ∶V(CH2Cl2) ∶V(DMSO) ∶V(Et3N)=1 ∶1 ∶1 ∶1; 其余反應條件同1.2(5)

表 3 反應條件對合成9的影響Table 3 Effect of reaction conditions on synthesizing 9

*Wilkinson 15 mol%,其余反應條件同1.2(7)

考察了合成9的較適宜反應條件，結果見表3。由表3可見，在較溫和的反應條件下，8中C=C鍵被還原的幾率接近零，隨著氫氣壓力的增加轉化率有所提高，當氫氣壓力升至2.5 MPa時,C=C鍵幾乎被完全還原。但選擇性較差，副反應較多。改變溶劑，在其他反應條件一定情況下，選擇性有了明顯的提高。

綜上所述，合成5時，以DMF為溶劑時溶解性最好，轉化率最高，收率95%。在7的合成中，選擇反應條件較為溫和的Swern氧化法，并且通過降低反應液濃度、嚴格控制反應處在無水狀態下來提高反應收率，降低副反應，使單步收率達到97.5%。合成9時，氫氣壓力為2.5 MPa時，以MeOH/THF為混合溶劑收率最高82.5%。

通過九步反應由D-絲氨酸合成1的總收率為35.3%。

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