一種含有苯硼酸官能團(tuán)的琥珀酰亞胺酯及其制備方法
【專利摘要】一種含有苯硼酸官能團(tuán)的琥珀酰亞胺酯及其制備方法，是用原料為4?羧基苯硼酸及其鄰位、間位或?qū)ξ谎苌?，先與β氨基丙酸發(fā)生取代反應(yīng)生成酰胺，再用DCC活化羧基，與N?羥基琥珀酰亞胺酯化反應(yīng)，得到對(duì)應(yīng)的琥珀酰亞胺酯。其結(jié)構(gòu)通式為：式中：R為H、X(X為F、Cl、Br、I)或NO2。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：效率高，使用條件溫和，可用于生理?xiàng)l件下的生物大分子或者生物界面的修飾。利用該方法，可以把苯硼酸的pH響應(yīng)性、糖響應(yīng)性引入到生物體系。
【專利說明】
一種含有苯硼酸官能團(tuán)的琥珀酰亞胺酯及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于小分子合成技術(shù)，這種小分子含有苯硼酸官能團(tuán)，并可用于生理?xiàng)l件 下生物大分子或者生物界面的修飾。
【背景技術(shù)】
[0002] 苯硼酸分子是一個(gè)三價(jià)硼原子分別與兩個(gè)羥基和一個(gè)苯環(huán)相連的結(jié)構(gòu)。苯硼酸分 子中的硼原子是處于SP2雜化狀態(tài)，并且存在一個(gè)空的P軌道，這使苯硼酸具有路易斯酸的 性質(zhì)，可與路易斯堿反應(yīng)，得到sp 3雜化狀態(tài)的苯硼酸。在水體系中，苯硼酸分子與羥基可逆 地結(jié)合，硼原子就會(huì)由中性的正三角形構(gòu)型轉(zhuǎn)化為帶負(fù)電的正四面體構(gòu)型，造成苯硼酸由 疏水狀態(tài)向親水狀態(tài)的轉(zhuǎn)變的"pH響應(yīng)"行為。同時(shí)當(dāng)在水體系中存在1，2-或1，3-二元醇 時(shí)，中性的疏水的苯硼酸也會(huì)與其可逆反應(yīng)得到帶負(fù)電的親水的硼酸酯，這被叫做"二元醇 響應(yīng)"行為。這些獨(dú)特的性質(zhì)決定了苯硼酸在生物醫(yī)學(xué)上的重要的應(yīng)用。它可以用于糖類或 者糖蛋白的感應(yīng)，胰島素的控制釋放，以及藥物的靶向輸送等方面。近年來，生物共輒體成 為研究的一大領(lǐng)域。生物共輒體就是把一些具有特殊性質(zhì)的分子或者復(fù)合物，通過一定的 方法接枝到一些生物大分子(比如蛋白質(zhì)，DNA，病毒等)或者生物膜的表面，研究這種接枝 后具有獨(dú)特性質(zhì)的復(fù)合物的性質(zhì)?；诒脚鹚岬莫?dú)特而有益的性質(zhì)，將含有苯硼酸的分子 與生物大分子結(jié)合從而將其改性，這一方面引起了生物技術(shù)方面的關(guān)注。通常的方法是把 含有特殊官能團(tuán)的分子琥珀酰亞胺化，然后與生物大分子或者界面上的氨基反應(yīng)形成酰胺 鍵，從而接枝到表面或者界面。這種方法具有效率高，使用條件溫和，可用于生物體系等優(yōu) 點(diǎn)。
[0003] 因此，本發(fā)明中合成了一種含有苯硼酸的琥珀酰亞胺酯，可以直接用于生物體系 反應(yīng)，對(duì)蛋白質(zhì)，DNA，病毒等生物大分子或者生物界面等進(jìn)行修飾。這種小分子具有苯硼酸 的pH響應(yīng)性，二元醇響應(yīng)性，并且根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道它的pK a只有7.8左右，接近生理?xiàng)l件下的pH 值。通過后續(xù)接枝，便可將苯硼酸的優(yōu)良性質(zhì)引入到生物體系中。

【發(fā)明內(nèi)容】
：
[0004] 本發(fā)明針對(duì)上述問題，提供了一種很方便地用于生物大分子或生物界面修飾的含 有苯硼酸官能團(tuán)的琥珀酰亞胺酯，同時(shí)提供了其合成方法。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案：
[0006] -種含有苯硼酸的琥珀酰亞胺酯的小分子，其結(jié)構(gòu)通式為：
[0007]
[0008] 式中，R為H、X(X 為F、Cl、Br、I)SN〇2。
[0009] 本發(fā)明制備方法步驟如下：
[0010] l)R-4-酰氯苯硼酸的合成
[0011] 將R-4-羧基苯硼酸與氯化亞砜(S0C12)在圓底燒瓶中混合，氮?dú)獗Ｗo(hù)下，置于88°C 油浴中回流24h，回流結(jié)束后，將沒有反應(yīng)的S0C12用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀除去，殘留固體置于通風(fēng)櫥 陰涼處自然干燥，最后得到白色固體，即為R-4-酰氯苯硼酸；
[0012] 2)N-正丙酸-(R-4-硼酸)苯基酰胺的合成
[0013] 將β氨基丙酸（1.2eq)和三乙胺（2. Oeq)溶于水中，冰水浴冷卻30min，然后把溶解 有R-4-酰氯苯硼酸（l.Oeq)的四氫呋喃(THF)溶液在不斷地?cái)嚢柘?，緩慢地滴入其中，滴?完全后，在冰水浴下混合攪拌兩個(gè)小時(shí)，接著升溫至室溫反應(yīng)過夜，反應(yīng)完全后，將四氫呋 喃用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀除去，用濃鹽酸調(diào)節(jié)溶液pH到3左右，有白色固體析出，過濾，將得到的固體 用堿性的水溶解，調(diào)節(jié)pH至3左右，抽濾，如此反復(fù)兩次得到純凈的N-正丙酸-(R-4-硼酸)苯 基酰胺；
[0014] 3)2-( (R-4-硼酸)苯基)酰胺琥珀酰亞胺酯的合成
[0015] 將N-正丙酸-(R-4-硼酸）（1.0eq)苯基酰胺和琥珀酰亞胺(NHS)(1.5eq)溶解于N， N-二甲基甲酰胺（DMF)中，冰浴冷卻30min，不斷攪拌下加入二環(huán)己基碳二亞胺（DCC) (1.5eq)，加入完全后，在冰水浴下混合攪拌兩個(gè)小時(shí)，然后升溫至25°C反應(yīng)過夜，反應(yīng)完全 后，過濾除去不溶物，濾液用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀除去DMF，殘留物用乙酸乙酯沉淀，過濾后得到白色 固體，即為2-( (R-4-硼酸)苯基)酰胺琥珀酰亞胺酯。
[0016] 本發(fā)明中，原料為4-羧基苯硼酸及其鄰位、間位或?qū)ξ谎苌?，先與β氨基丙酸發(fā) 生取代反應(yīng)生成酰胺，再用DCC活化羧基，與Ν-羥基琥珀酰亞胺酯化反應(yīng)，得到對(duì)應(yīng)的琥珀 酰亞胺酯。
[0017] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:制備步驟簡(jiǎn)單，僅兩步即可得到所需產(chǎn)物，得到的產(chǎn)物可以直接 用于生物大分子或者生物界面的修飾。
【附圖說明】
[0018] 圖1為實(shí)施例1制備的Ν-正丙酸-(4-硼酸)苯基酰胺的核磁圖。
[0019] 圖2為實(shí)施例1制備的2-(4-硼酸苯基)酰胺-琥珀酰亞胺酯的核磁圖。
[0020] 圖3為實(shí)施例2制備的N-正丙酸-(2-氟-4-硼酸)苯基酰胺的核磁圖。
[0021] 圖4為實(shí)施例2制備的2-(2-氟-4-硼酸苯基)酰胺-琥珀酰亞胺酯的核磁圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 本發(fā)明提供了 一種含有蘢硼酸的琥珀酰亞胺酯的小分子，其結(jié)構(gòu)通式為：
[0023；
[0024]式中，R為H、X(X 為F、Cl、Br、I)SN02。
[0025] 其制備方法的化學(xué)方程式如下：
[0026]
[0027]下面以具體的實(shí)施例進(jìn)行說明。
[0028] 實(shí)施例1:
[0029] 2-(4-硼酸苯基)酰胺琥珀酰亞胺酯的制備，其結(jié)構(gòu)式為：
[0030]
[0031] 1 )4_既鼠苯側(cè)酸的合成
[0032] 將5g(30.0mmol)4-羧基苯硼酸與75ml(1.0mol)氯化亞砜（S0C12)在250ml圓底燒 瓶中混合，氮?dú)獗Ｗo(hù)下，置于88°C油浴中回流24h?；亓鹘Y(jié)束后，將沒有反應(yīng)的S0C12用旋轉(zhuǎn) 蒸發(fā)儀除去，殘留固體置于通風(fēng)櫥陰涼處自然干燥，最后得到白色固體，即為4-酰氯苯硼 酸。
[0033] 2)N_正丙酸-(4-硼酸)苯基酰胺的合成
[0034] 將3.2g(36. Ommol )β氨基丙酸和6.06g(60.0 mmol)三乙胺溶于40ml水中，冰水浴冷 卻30min，然后在不斷地?cái)嚢柘?，?20ml溶解有5.54g(30mmol)的4-酰氯苯硼酸的四氫咲喃 溶液緩慢的滴入其中。滴加完全后，冰水浴下混合攪拌兩個(gè)小時(shí)，然后升溫到室溫反應(yīng)過 夜。反應(yīng)完全后，將四氫呋喃用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀除去，用濃鹽酸調(diào)節(jié)溶液pH到3左右，會(huì)有白色固 體析出，過濾，將得到的固體用1N的NaOH水溶液溶解，再用濃鹽酸調(diào)節(jié)pH至3左右，白色固體 析出，抽濾，如此反復(fù)兩次得到純凈的白色固體N-正丙酸-(4-硼酸)苯基酰胺。其核磁圖參 見附圖1。
[0035] 3)2-(4-硼酸苯基)酰胺-琥珀酰亞胺酯的合成
[0036] 將2.0g(8.5mmol)N_正丙酸-(4-硼酸）苯基酰胺溶解于40ml無水N，N-二甲基甲酰 胺中，冰水浴冷卻30min，然后將1.46g( 12.7mmol)N-羥基琥珀酰亞胺(NHS)溶解于少量DMF 中，不斷攪拌下加入到上述溶液中，攪拌20min后，將2.61g( 12.7mmol)二環(huán)己基碳二亞胺 (DCC)溶于少量DMF后，不斷攪拌下加入到混合溶液中。冰水浴攪拌兩個(gè)小時(shí)后，升溫至25°C 反應(yīng)過夜。反應(yīng)完后，過濾除去不溶物，濾液用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀旋干，殘留物用十倍體積以上的 無水乙酸乙酯沉淀，過濾，得到白色固體2-(4-硼酸苯基)酰胺琥珀酰亞胺酯。其核磁圖參見 附圖2。
[0037] 實(shí)施例2:
[0038] 2-((2-氟-4-硼酸)苯基)酰胺琥珀酰亞胺酯的制備，其結(jié)構(gòu)式為：
[0039]
[0040] 1) 2-氟-4-酰氯苯硼酸的合成
[0041 ]將 5g( 27.2mmol)的 2-氟 4-羧基苯硼酸與 75ml (1. OOmol)氯化亞砜（S0C12)在 250ml 圓底燒瓶中混合，氮?dú)獗Ｗo(hù)下，置于88°C油浴中回流24h。反應(yīng)結(jié)束后，將剩余的S0C12用旋 轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀除去，殘留固體置于通風(fēng)櫥陰涼處自然干燥，最后得到白色固體，即為4-酰氯苯硼 酸。
[0042] 2)N_正丙酸-(2-氟-4-硼酸)苯基酰胺的合成
[0043] 將2.91g(32.6mmol)0氨基丙酸和5.50g(54.4mmol)三乙胺溶于40ml水中，冰水浴 冷卻30min，然后在不斷地?cái)嚢柘?，?20ml溶解有5.21g(27.2mmol)的2-氟-4-酰氯苯硼酸 的四氫呋喃溶液緩慢的滴入其中。滴加完全后，冰水浴下混合攪拌兩個(gè)小時(shí)，然后升溫到室 溫反應(yīng)過夜。反應(yīng)完全后，將四氫呋喃用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀除去，用濃鹽酸調(diào)節(jié)溶液pH到3左右，會(huì) 有白色固體析出，過濾，將得到的固體用1N的NaOH水溶液溶解，再用濃鹽酸調(diào)節(jié)pH至3左右， 白色固體析出，抽濾，如此反復(fù)兩次得到純凈的白色固體N-正丙酸-(2-氟-4-硼酸)苯基酰 胺。其核磁圖參見附圖3。
[0044] 3)2-( (2-氟-4-硼酸)苯基)酰胺琥珀酰亞胺酯的合成
[0045] 將2.0g(7.8mmol)N-正丙酸-(2-氟-4-硼酸)苯基酰胺溶解于40ml無水N，N-二甲基 甲酰胺中，冰水浴冷卻30min，然后將1.35g (11.8mmo 1)N-羥基琥珀酰亞胺(NHS)溶解于少量 DMF中，不斷攪拌下加入到上述溶液中，攪拌20min后，將2.42g(ll .8mmol)二環(huán)己基碳二亞 胺(DCC)溶于少量DMF后，不斷攪拌下加入到混合溶液中。冰水浴攪拌兩個(gè)小時(shí)后，升溫至25 °(：反應(yīng)過夜。反應(yīng)完后，過濾除去不溶物，濾液用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀旋干，殘留物用十倍體積以上 的無水乙酸乙酯沉淀，過濾，得到白色固體2-((2-氟-4-硼酸)苯基)酰胺琥珀酰亞胺酯。其 核磁圖參見附圖4。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種含有苯硼酸官能團(tuán)的琥珀酰亞胺酯的分子，其特征在于結(jié)構(gòu)通式為：式中：R為H、X或NO2; X為F、Cl、Br或 I。2. -種如權(quán)利要求1所述的含有苯硼酸官能團(tuán)的琥珀酰亞胺酯的制備方法，其特征在 于步驟如下： 1. R-4-酰氯苯硼酸的合成 將R-4-羧基苯硼酸與氯化亞砜在圓底燒瓶中混合，氮?dú)獗Ｗo(hù)下，置于88°C油浴中回流 24h，回流結(jié)束后，將沒有反應(yīng)的SOCl2用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀除去，殘留固體置于通風(fēng)櫥陰涼處自然 干燥，最后得到白色固體，即為R-4-酰氯苯硼酸； 2. N-正丙酸-(R-4-硼酸)苯基酰胺的合成 將β氨基丙酸和三乙胺溶于水中，冰水浴冷卻30min，然后把溶解有R-4-酰氯苯硼酸的 四氫呋喃溶液在不斷地?cái)嚢柘拢徛氐稳肫渲?，滴加完全后，在冰水浴下混合攪拌兩個(gè)小 時(shí)，接著升溫至室溫反應(yīng)過夜，反應(yīng)完全后，將四氫呋喃用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀除去，用濃鹽酸調(diào)節(jié) 溶液PH到3左右，有白色固體析出，過濾，將得到的固體用堿性的水溶解，調(diào)節(jié)pH至3左右，抽 濾，如此反復(fù)兩次得到純凈的N-正丙酸-(R-4-硼酸)苯基酰胺； 3) 2-(R-4-硼酸苯基)酰胺-琥珀酰亞胺酯的合成 將N-正丙酸-(R-4-硼酸）苯基酰胺和琥珀酰亞胺溶解于N，N-二甲基甲酰胺中，冰浴冷 卻30min，不斷攪拌下加入二環(huán)己基碳二亞胺，加入完全后，在冰水浴下混合攪拌兩個(gè)小時(shí)， 然后升溫至25°C反應(yīng)過夜，反應(yīng)完全后，過濾除去不溶物，濾液用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀除去DMF，殘留 物用乙酸乙酯沉淀，過濾后得到白色固體，即為2-((R-4-硼酸)苯基)酰胺琥珀酰亞胺酯。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的含有苯硼酸官能團(tuán)的琥珀酰亞胺酯的制備方法，其特征在于： 原料為4-羧基苯硼酸及其鄰位、間位或?qū)ξ谎苌?，先與β氨基丙酸發(fā)生取代反應(yīng)生成酰 胺，再用DCC活化羧基，與N-羥基琥珀酰亞胺酯化反應(yīng)，得到對(duì)應(yīng)的琥珀酰亞胺酯。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述含有苯硼酸官能團(tuán)的琥珀酰亞胺酯的制備方法，其特征在于:所 述步驟1)中R-4-羧基苯硼酸與SOCl 2的摩爾比為1:33.3-36.7。5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述含有苯硼酸官能團(tuán)的琥珀酰亞胺酯的制備方法，其特征在于:所 述步驟2)中R-4-酰氯苯硼酸、β氨基丙酸和三乙胺的摩爾比為1: 1.2: 2.0 ;R-4-酰氯苯硼酸 與四氫呋喃的摩爾比約為1:49-54，β-氨基丙酸與水的摩爾比約為1:61 -68。6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述含有苯硼酸官能團(tuán)的琥珀酰亞胺酯的制備方法，其特征在于:所 述步驟3)中N-正丙酸-(R-4-硼酸)苯基酰胺、N-羥基琥珀酰亞胺和二環(huán)己基碳二亞胺的摩 爾比1: 1.5:1.5;Ν-正丙酸-(R-4-硼酸)苯基酰胺與Ν，N-二甲基甲酰胺的摩爾比約為1:61-65〇
【文檔編號(hào)】C07F5/02GK106008577SQ201610404445
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年6月3日
【發(fā)明人】張珍坤, 鄭春雄, 曹君, 史林啟
【申請(qǐng)人】南開大學(xué)