3-(N-四氢吡咯)-2-羟基丙磺酸的合成研究
作者：黄可新 张华杰
单位：(温州医学院 化学教研室，浙江 温州 325027)
关键词：3-(N-四氢吡咯)-2-羟基丙磺酸；四氢吡咯；3-氯-1,2-环氧丙烷；缓冲剂
温州医学院学报000313 [摘要]目的:合成一种应用于生物反应体系的新型缓冲剂。方法:以四氢吡咯、3-氯-1,2-环氧丙烷、亚硫酸氢钠为原料，通过一种氢型的阳离子交换树脂合成3-(N-四氢吡咯)-2-羟基丙磺酸。结果:产物经熔点、HRMS、1H NMR、13C NMR等方法鉴定。结论:该产物适用于生物体系研究，系新的优良缓冲剂。
[中图分类号]R313 [文献标识码]A
[文章编号]1000-2138(2000)03-0210-02
, http://www.100md.com
Studies on the synthesis of 3-(N-tetrahydropyrrole)-2-hydroxy propaneulfonfic acid
HUANG Ke-xin ZHANG Hua-jie
(Department of Chemistry,Wenzhou Medical College,Wenzhou 325027)
Abstract：Objective：To synthesize new buffers for biological reaction system.Methods：3-(N-tetrahydropyrrole)-2-hydroxy is synthesized through a hydrogen form of a cation exchange resin with propanesulfonic acid, tetrahydropyrrole,epichlorohydrin,sodium hydrogen sulfite as its material.Results：The products were tested by the melting point,MS,1H NMR and 13 C NMR.Conclusion：The products,superior in properties,are new buffers to be applied to biological system research.
, 百拇医药
Key words：3-(N-tetrahydropyrrole)-2-hydroxy propanesulfonic acid； tetrahydropyrrole； epichlorohydrin buffer
在生物反应体系研究工作中，对缓冲剂的要求十分严格，如pH=6～8、水溶性大、与多价金属离子(Mg2+、Mn2+、Ca2+、Cu2+、Fe3+等)不发生沉淀反应，不易被酶分解，在可见和紫外光区域均无吸收等等。由于很少有pH为6～8且性能优良的缓冲剂，因此目前用于生物反应体系的缓冲剂有诸多的缺陷。如磷酸盐缓冲剂在pH≥7.5时缓冲能力就很弱，并能与许多高价阳离子生成难溶于水的沉淀，而且在某些反应体系中它又可成为该体系的代谢产物或抑制剂。又如Tris缓冲剂在pH≤7.0时缓冲能力也很弱，同时它是具有一定反应活泼性的脂肪族伯胺。Good等人合成了N-取代的丙磺酸新型缓冲剂[1]，但发现其合成原料丙磺酸内酯具有致癌作用。本课题研究合成了一种新的N-取代-3-氨基-2-羟基丙磺酸新型缓冲剂，为无毒性、性能优良、适用于生物反应体系研究工作的新型缓冲剂[2]。现报道如下。
, http://www.100md.com
1 材料和方法
1.1 合成反应路线
1.2 仪器和试剂 熔点用XRC-1型显微熔点仪测定，温度计未校正。pH值用PHS-3S型酸度计测
定。NMR用Bruker AC-300P 型核磁共振仪测定，TMS为内标，H2O为溶剂。HRMS用VG-AUTO SPEC-
3000型质谱仪测定。四氢吡咯、3-氯-1,2-环氧丙烷、亚硫酸氢钠、强酸性苯乙烯系阳离子交换
树脂001×7(732型)，化学纯(CP)，由上海市试剂总厂生产。
2 实验和结果
, 百拇医药
2.1 3-氯-2-羟基丙磺酸钠的制备 48.1g(0.52mol)3-氯-1,2-环氧丙烷加入含52g(0.5mol) 亚
硫酸氢钠的饱和水溶液，室温搅拌24h，取少量反应混合物加品红溶液不褪色，说明反应已趋于
完全。减压蒸去水，用少量甲醇洗涤，获白色固体91.4g，产率为93%。
2.2 3-(N-四氢吡咯)-2-羟基丙磺酸的合成 14.2g(0.2mol)四氢吡咯加入19.6g(0.1mol)3-氯-2
-羟基丙磺酸钠和50ml水的溶液，搅拌，加热回流3h。反应液冷却至室温，用100g强酸性苯乙烯
系阳离子交换树脂进行钠离子交换树脂层析。5%氨水洗脱，真空浓缩，用冰醋酸调节为pH=5.0，用10倍体积的乙醇稀释，白色固体析出。过滤，乙醇洗涤，真空干燥，获白色固体产物17.2g，产率为82%。
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2.3 3-(N-四氢吡咯)-2-羟基丙磺酸结构鉴定 熔点为135～136℃。pKa=7.55(20℃)，△pKa/℃=-0.01，水中溶解度33.48%(0℃)。HRMS m/z:209.2588(C7H15NO4S,计算值：
209.2598)。1H NMRδppm:1.58(4H,t,CH2CH2),3.52(2H,d,N-CH2-C),3.65(2H,d,C-CH2-S),3.94
(1H,m,CH-O),4.08(4H,t,2N-CH2)。13C NMRδppm:55.9(1),67.1(2),48.0(3),47.1(5,8),25.7
(6,7)。
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3 讨论
Fergnson等人合成的N-取代的3-氨基-2-羟基丙磺酸，进行了一系列组织培养、细胞培养等严格试验，其性能完全符合生物反应体系研究的要求[3]。本研究合成新的缓冲剂具有水溶性大、稳定性好、pKa值接近生物体液正常pH值、毒性低及它本身为两性离子配制缓冲溶液不需外加试剂等优良特性，对传统缓冲剂的不足有显著改善，适用于生物学领域的研究工作。该缓冲剂的合成反应条件温和而易于进行,原料容易获得且价格便宜。环氧氯丙烷与亚硫酸氢钠加成反应只要在室温下搅拌即可进行，以环氧氯丙烷过量，使亚硫酸氢钠完全反应，未反应的环氧氯丙烷可用甲醇洗涤，从中间产物3-氯-2-羟基丙磺酸钠中除去。否则，未反应的亚硫酸氢钠与产物都易溶于水而不易溶于有机溶剂，故难以分离。反应中间产物3-(N-四氢吡咯)-2-羟基丙磺钠通过强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂进行氢离子交换,3-(N-四氢吡咯)-2-羟基丙磺酸阴离子被吸附在树脂上,钠离子和氯离子被淋洗除去,生成目标产物3-(N-四氢吡咯)-2-羟基丙磺酸。
, 百拇医药
基金项目：浙江省教委科研基金资助项目(97170)
作者简介：黄可新(1954-)，男，浙江泰顺人，副教授。
参考文献
[1] Norman EG.Biochemistry[M]. 5nd ed. New York:Academic Press Inc,1966.467-
477.
[2] Wilfred JF. Amino-hydroxy-alkyl sulfonic acid zwitterions[P].USP, 4169950,1979-10-02.
[3] Wilfred JF. Hydrogen ion buffers for biological research[J]. Anal Biochem，1980,104(2):300.
收稿日期：2000-02-14
修回日期：2000-03-20, http://www.100md.com
单位：(温州医学院 化学教研室，浙江 温州 325027)
关键词：3-(N-四氢吡咯)-2-羟基丙磺酸；四氢吡咯；3-氯-1,2-环氧丙烷；缓冲剂
温州医学院学报000313 [摘要]目的:合成一种应用于生物反应体系的新型缓冲剂。方法:以四氢吡咯、3-氯-1,2-环氧丙烷、亚硫酸氢钠为原料，通过一种氢型的阳离子交换树脂合成3-(N-四氢吡咯)-2-羟基丙磺酸。结果:产物经熔点、HRMS、1H NMR、13C NMR等方法鉴定。结论:该产物适用于生物体系研究，系新的优良缓冲剂。
[中图分类号]R313 [文献标识码]A
[文章编号]1000-2138(2000)03-0210-02
, http://www.100md.com
Studies on the synthesis of 3-(N-tetrahydropyrrole)-2-hydroxy propaneulfonfic acid
HUANG Ke-xin ZHANG Hua-jie
(Department of Chemistry,Wenzhou Medical College,Wenzhou 325027)
Abstract：Objective：To synthesize new buffers for biological reaction system.Methods：3-(N-tetrahydropyrrole)-2-hydroxy is synthesized through a hydrogen form of a cation exchange resin with propanesulfonic acid, tetrahydropyrrole,epichlorohydrin,sodium hydrogen sulfite as its material.Results：The products were tested by the melting point,MS,1H NMR and 13 C NMR.Conclusion：The products,superior in properties,are new buffers to be applied to biological system research.
, 百拇医药
Key words：3-(N-tetrahydropyrrole)-2-hydroxy propanesulfonic acid； tetrahydropyrrole； epichlorohydrin buffer
在生物反应体系研究工作中，对缓冲剂的要求十分严格，如pH=6～8、水溶性大、与多价金属离子(Mg2+、Mn2+、Ca2+、Cu2+、Fe3+等)不发生沉淀反应，不易被酶分解，在可见和紫外光区域均无吸收等等。由于很少有pH为6～8且性能优良的缓冲剂，因此目前用于生物反应体系的缓冲剂有诸多的缺陷。如磷酸盐缓冲剂在pH≥7.5时缓冲能力就很弱，并能与许多高价阳离子生成难溶于水的沉淀，而且在某些反应体系中它又可成为该体系的代谢产物或抑制剂。又如Tris缓冲剂在pH≤7.0时缓冲能力也很弱，同时它是具有一定反应活泼性的脂肪族伯胺。Good等人合成了N-取代的丙磺酸新型缓冲剂[1]，但发现其合成原料丙磺酸内酯具有致癌作用。本课题研究合成了一种新的N-取代-3-氨基-2-羟基丙磺酸新型缓冲剂，为无毒性、性能优良、适用于生物反应体系研究工作的新型缓冲剂[2]。现报道如下。
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1 材料和方法
1.1 合成反应路线
1.2 仪器和试剂 熔点用XRC-1型显微熔点仪测定，温度计未校正。pH值用PHS-3S型酸度计测
定。NMR用Bruker AC-300P 型核磁共振仪测定，TMS为内标，H2O为溶剂。HRMS用VG-AUTO SPEC-
3000型质谱仪测定。四氢吡咯、3-氯-1,2-环氧丙烷、亚硫酸氢钠、强酸性苯乙烯系阳离子交换
树脂001×7(732型)，化学纯(CP)，由上海市试剂总厂生产。
2 实验和结果
, 百拇医药
2.1 3-氯-2-羟基丙磺酸钠的制备 48.1g(0.52mol)3-氯-1,2-环氧丙烷加入含52g(0.5mol) 亚
硫酸氢钠的饱和水溶液，室温搅拌24h，取少量反应混合物加品红溶液不褪色，说明反应已趋于
完全。减压蒸去水，用少量甲醇洗涤，获白色固体91.4g，产率为93%。
2.2 3-(N-四氢吡咯)-2-羟基丙磺酸的合成 14.2g(0.2mol)四氢吡咯加入19.6g(0.1mol)3-氯-2
-羟基丙磺酸钠和50ml水的溶液，搅拌，加热回流3h。反应液冷却至室温，用100g强酸性苯乙烯
系阳离子交换树脂进行钠离子交换树脂层析。5%氨水洗脱，真空浓缩，用冰醋酸调节为pH=5.0，用10倍体积的乙醇稀释，白色固体析出。过滤，乙醇洗涤，真空干燥，获白色固体产物17.2g，产率为82%。
, http://www.100md.com
2.3 3-(N-四氢吡咯)-2-羟基丙磺酸结构鉴定 熔点为135～136℃。pKa=7.55(20℃)，△pKa/℃=-0.01，水中溶解度33.48%(0℃)。HRMS m/z:209.2588(C7H15NO4S,计算值：
209.2598)。1H NMRδppm:1.58(4H,t,CH2CH2),3.52(2H,d,N-CH2-C),3.65(2H,d,C-CH2-S),3.94
(1H,m,CH-O),4.08(4H,t,2N-CH2)。13C NMRδppm:55.9(1),67.1(2),48.0(3),47.1(5,8),25.7
(6,7)。
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3 讨论
Fergnson等人合成的N-取代的3-氨基-2-羟基丙磺酸，进行了一系列组织培养、细胞培养等严格试验，其性能完全符合生物反应体系研究的要求[3]。本研究合成新的缓冲剂具有水溶性大、稳定性好、pKa值接近生物体液正常pH值、毒性低及它本身为两性离子配制缓冲溶液不需外加试剂等优良特性，对传统缓冲剂的不足有显著改善，适用于生物学领域的研究工作。该缓冲剂的合成反应条件温和而易于进行,原料容易获得且价格便宜。环氧氯丙烷与亚硫酸氢钠加成反应只要在室温下搅拌即可进行，以环氧氯丙烷过量，使亚硫酸氢钠完全反应，未反应的环氧氯丙烷可用甲醇洗涤，从中间产物3-氯-2-羟基丙磺酸钠中除去。否则，未反应的亚硫酸氢钠与产物都易溶于水而不易溶于有机溶剂，故难以分离。反应中间产物3-(N-四氢吡咯)-2-羟基丙磺钠通过强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂进行氢离子交换,3-(N-四氢吡咯)-2-羟基丙磺酸阴离子被吸附在树脂上,钠离子和氯离子被淋洗除去,生成目标产物3-(N-四氢吡咯)-2-羟基丙磺酸。
, 百拇医药
基金项目：浙江省教委科研基金资助项目(97170)
作者简介：黄可新(1954-)，男，浙江泰顺人，副教授。
参考文献
[1] Norman EG.Biochemistry[M]. 5nd ed. New York:Academic Press Inc,1966.467-
477.
[2] Wilfred JF. Amino-hydroxy-alkyl sulfonic acid zwitterions[P].USP, 4169950,1979-10-02.
[3] Wilfred JF. Hydrogen ion buffers for biological research[J]. Anal Biochem，1980,104(2):300.
收稿日期：2000-02-14
修回日期：2000-03-20, http://www.100md.com