N-(4-环氧丙氨基苯甲酰基)-L-谷氨酸二乙酯的合成研究
作者：刘俊义 Griff RJ Golding BT
单位：刘俊义(北京大学药学院化学生物学系，北京 100083)；Griff RJ(Department of Chemistry, University of Newcastle Upon Type, England)；Golding BT(Department of Chemistry, University of Newcastle Upon Type, England)
关键词：N-(4环氧丙氨基苯甲酰基)谷氨酸二乙酯；环氧化合物；化学合成；分子结构
北京医科大学学报000327 [中图分类号] Q517 [文献标识码] A
[文章编号] 1000-1530(2000)03-0285-02▲
, http://www.100md.com 蛋氨酸合成酶(methionine synthase, MS)是催化合成细胞快速裂分所需的蛋氨酸，抑制MS将抑制细胞的快速分化。因此，蛋氨酸合成酶是一个优秀的抗肿瘤药物设计的靶点[1]。自从Matthew[2]于1994年完成了MS的晶体结构后，针对该酶的作用机制及抑制剂的研究掀起了一个高潮，在我们的研究工作中，N-(4-环氧丙氨基苯甲酰基)谷氨酸二乙酯(4)是合成MS抑制剂的重要中间体，同时(4)的一些衍生物很有可能也是胸腺嘧啶合成酶的抑制剂。由于化合物(4)的合成未见文献报道，我们设计了以对氨基苯甲酰基谷氨酸二乙酯(1)为原料，经亲核取代、双键加成和脱HBr反应合成了未见报道的化合物(2)(3)和(4)。合成路线如下：
1 结果与讨论
等物质量的对氨基苯甲酰基谷氨酸二乙酯(1)、溴丙烯和碳酸钾在丙酮里反应生成单烯丙基取代物(2)和二烯丙基取代物，溶剂和温度直接影响反应速度和化合物(2)的产率。实验发现用丙酮作溶剂在回流条件下比用乙腈作溶剂在60℃下反应进行得快。N-烯丙基取代物(2)和N,N-二烯丙基取代物的物质量的比为1∶1，升高反应温度原料转化加快，但二烯丙基取代物的比例增加。为了提高(2)的产率，降低二烯丙基取代物的比例，我们对实验步骤进行了修饰，将等物质的量的(1)和碳酸钾加入丙酮中，在回流及快速搅拌下，缓慢滴加烯丙溴，可使N-烯丙基取代物(2)和N, N-二烯丙基取代物的比例变为3∶1。混合物的分离可用柱层析，在得到化合物(2)后，曾试图直接氧化(2)中的双键制备环氧化合物(4)，即将(2)与间-氯过氧苯甲酸溶解在二氯甲烷中，在室温下反应2～3 h，TLC检测表明原料消失，反应液中只有一个产物斑点，并伴随有间氯苯甲酸的沉淀生成，经分离纯化后得黄色固体， 1H NMR光谱显示无环氧化合物结构的吸收峰。图谱与原料对氨基苯甲酰基谷氨酸二乙酯(1)非常相似。只是没有-NH2峰，质谱给出分子离子峰(M+)352，元素分析C16H20N2O7，根据分析结果确定该化合物为对-硝基苯甲酰基谷氨酸二乙酯，生成的机制如下：
, 百拇医药
由于化合物(2)分子中烯丙胺基的NH比双键更容易被间-氯过氧苯甲酸氧化，我们曾使用三氟乙酰基保护NH，以使氧化反应发生在双键上，但实验结果表明，在试用不同的反应条件后，双键上的氧化反应仍不发生。参照Dalton[3]报道的将双键转成环氧化合物的方法，将(2)溶解在DMSO中，加入等摩尔的N-溴代丁二酰亚胺(NBS)及水，在N2下搅拌反应15～20 min。双键化合物(2)很快就转为(3)，经提取分离后得一油状物，产率为65%， 1HNMR在4.12和4.70有两组典型的CH2Br和CHOH峰，质谱的分子离子峰458/460，并有一个93/95的CH2Br碎片峰。转化(3)到(4)用等物质的量的甲醇钠在甲醇里室温反应2～3 h，反应物已全部消失，分离纯化后得一油状物，产率56%，1HNMR在2.51～3.43处有一组复杂的多重峰为环氧化合物的典型峰，质谱378为分子离子峰，IR 1 267, 906, 837 cm-1处显示了环氧基吸收峰。从而确证了β-溴代醇(3)已转化成环氧化合物(4)。
, 百拇医药
2 实验
元素分析用Caro-Erba 1106型分析仪测定。1HNMR谱用Bruker WP200测定。MS用AEIMS9质谱仪测定。IR谱用Nicolet 20SXB仪测定。原料(1)购自Aldrich公司。
2.1 N-[4-(烯丙氨基)苯甲酰基]-L-谷氨酸二乙酯(2)
4-氨基苯甲酰基谷氨酸二乙酯(0.96 g, 3.0 mmol)溶解在干燥丙酮(20 ml)中，加入K2CO3(0.45 g, 3.0 mmol)，在回流及快速搅拌下滴加溴丙烯(0.36 g, 3.0 mmol)，混合物在回流下快速搅拌反应3 h，TLC检测有两个主要产物，减压除去溶剂，剩余物用乙酸乙酯提取(3×50 ml)，水洗乙酸乙酯提取液，无水Na2SO4干燥，蒸除溶剂后得油状物，硅胶柱层析，乙酸乙酯-石油醚(体积比为2∶1)为洗脱剂，得化合物(2)0.71 g,产率65%。元素分析：C19H26N2O5。理论值(%)：C 62.95, H 7.23, N 7.72, 实测值(%): C 62.79, H 7.18, N 7.66。m/z (EI): 362(M+), 160, δH(CDCl3): 1.14-1.25(6H, 2t, 2×CH3CH2O), 2.00-2.42(4H, m, CH2-CH2), 3.74(2H, d, J=4.5, CH2N), 4.00-4.21(4H, m, 2×CH3CH2O), 4.70-4.73(1H, m, αH), 5.13-5.24(2H, m, =CH2), 5.76-5.83(1H, m, =CH-), 6.50(2H, d, J=9, ArH), 7.64(2H, d, J=9, ArH)。
, 百拇医药
2.2 N-[4-(2-羟基-3-溴丙氨基)苯甲酰基]-L-谷氨酸二乙酯(3)
化合物(2)(0.5 g, 1.38 mmol)溶解在DMSO(2 ml)和H2O(50 mg, 2.77 mmol)中，在N2气下快速搅拌，并加入NBS(0.4 g, 2.75 mmol)，反应混合物在室温下搅拌1 h，加入H2O(2 ml)，用CH2Cl2(3×20 ml)提取反应液，合并有机层，水洗，Na2SO4干燥，蒸除溶剂得黄色油，硅胶柱层析，CH2Cl2-MeOH (体积比为9∶1)为洗脱剂，得纯化合物(3)，0.41 g, 产率65%。元素分析：C19H27N2O6Br,理论值(%)：C 49.68, H 5.92, N 6.10, 实测值(%)： C 49.52, H 5.81, N 5.87。m/z: 458/460(M+), 256/258(M-glu)+, 93/95(CH2-Br) δH (CDCl3): 1.12-1.28(5H, 2t, 2×CH3CH2O), 2.11-2.44(4H, m, CH2CH2), 3.82-4.00(2H, m, CH2-N), 4.04-4.26(6H, m, 2×CH3CH2O, CH2-Br), 4.69-4.71(2H, m, CH-OH, αH), 7.35(2H, d, J=8.5, ArH), 7.86(2H, d, J=8.5, ArH)。IR(cm-1): 3 270, 2 936, 1 736, 1 608。
, 百拇医药
2.3 N-[4-(1, 2-环氧丙氨基)苯甲酰基]-L-谷氨酸二乙酯(4)
化合物(3)(0.2 g, 0.43 mmol)溶解在干燥甲醇里，室温下搅拌，加入0.104 mol.L-1甲醇钠(0.42 mol)，搅拌反应混合物3 h，过滤，蒸除溶剂，剩余物经柱层析纯化CH2Cl2-MeOH(体积比为9∶1)为洗脱剂，得油状产物94 mg，收率56%。元素分析：C19H26N2O6。理论值(%): C 60.31, H 6.92, N 7.40。实测值(%): C 60.19, H 6.71, N 7.38。m/z(EI): 378(M+), 321(M-C3H5O)+, 176(M-glu), δH (CDCl3): 1.12-1.27(6H, m, 2×CH3CH2O), 1.99-2.45(4H, m, CH2-CH2), 2.58-2.78(2H, m, CH2(O)CH), 3.12-3.26(2H, m, CH2N), 3.42-3.57(1H, m, CH(O)CH2), 3.99-4.21(4H, m, 2×CH3CH2O), 4.68-4.74(1H, m, αH), 6.54(2H, d, J=8.5, ArH), 7.62(2H, d, J=8.5,ArH)。 IR(cm-1): 3 377, 2 936, 1 734, 1 608, 1 514, 1 267(epoxide), 906(epoxide), 837(epoxide)。■
, 百拇医药
参考文献
[1]Matthews RG， Drummond JT. Providing one-carbonunits for biological methylations[J]. Chem Rev, 1990, 90, 1275-1290
[2]Drennan CL, Huang S, Matthew RG, et al. How a protein binds B12: A3.0 A X-ray structure of B12-binding domains of methionine synthase[J]. Science， 1994, 266： 1669-1674
[3]Dalton DR， Duta VP， Jones DC. Bromohydrin formation in dimethylsulfoxide[J]. J Am Chem Soc, 1968, 90： 5498-5501
收稿日期：1999-11-12, 百拇医药
单位：刘俊义(北京大学药学院化学生物学系，北京 100083)；Griff RJ(Department of Chemistry, University of Newcastle Upon Type, England)；Golding BT(Department of Chemistry, University of Newcastle Upon Type, England)
关键词：N-(4环氧丙氨基苯甲酰基)谷氨酸二乙酯；环氧化合物；化学合成；分子结构
北京医科大学学报000327 [中图分类号] Q517 [文献标识码] A
[文章编号] 1000-1530(2000)03-0285-02▲
, http://www.100md.com 蛋氨酸合成酶(methionine synthase, MS)是催化合成细胞快速裂分所需的蛋氨酸，抑制MS将抑制细胞的快速分化。因此，蛋氨酸合成酶是一个优秀的抗肿瘤药物设计的靶点[1]。自从Matthew[2]于1994年完成了MS的晶体结构后，针对该酶的作用机制及抑制剂的研究掀起了一个高潮，在我们的研究工作中，N-(4-环氧丙氨基苯甲酰基)谷氨酸二乙酯(4)是合成MS抑制剂的重要中间体，同时(4)的一些衍生物很有可能也是胸腺嘧啶合成酶的抑制剂。由于化合物(4)的合成未见文献报道，我们设计了以对氨基苯甲酰基谷氨酸二乙酯(1)为原料，经亲核取代、双键加成和脱HBr反应合成了未见报道的化合物(2)(3)和(4)。合成路线如下：
1 结果与讨论
等物质量的对氨基苯甲酰基谷氨酸二乙酯(1)、溴丙烯和碳酸钾在丙酮里反应生成单烯丙基取代物(2)和二烯丙基取代物，溶剂和温度直接影响反应速度和化合物(2)的产率。实验发现用丙酮作溶剂在回流条件下比用乙腈作溶剂在60℃下反应进行得快。N-烯丙基取代物(2)和N,N-二烯丙基取代物的物质量的比为1∶1，升高反应温度原料转化加快，但二烯丙基取代物的比例增加。为了提高(2)的产率，降低二烯丙基取代物的比例，我们对实验步骤进行了修饰，将等物质的量的(1)和碳酸钾加入丙酮中，在回流及快速搅拌下，缓慢滴加烯丙溴，可使N-烯丙基取代物(2)和N, N-二烯丙基取代物的比例变为3∶1。混合物的分离可用柱层析，在得到化合物(2)后，曾试图直接氧化(2)中的双键制备环氧化合物(4)，即将(2)与间-氯过氧苯甲酸溶解在二氯甲烷中，在室温下反应2～3 h，TLC检测表明原料消失，反应液中只有一个产物斑点，并伴随有间氯苯甲酸的沉淀生成，经分离纯化后得黄色固体， 1H NMR光谱显示无环氧化合物结构的吸收峰。图谱与原料对氨基苯甲酰基谷氨酸二乙酯(1)非常相似。只是没有-NH2峰，质谱给出分子离子峰(M+)352，元素分析C16H20N2O7，根据分析结果确定该化合物为对-硝基苯甲酰基谷氨酸二乙酯，生成的机制如下：
, 百拇医药
由于化合物(2)分子中烯丙胺基的NH比双键更容易被间-氯过氧苯甲酸氧化，我们曾使用三氟乙酰基保护NH，以使氧化反应发生在双键上，但实验结果表明，在试用不同的反应条件后，双键上的氧化反应仍不发生。参照Dalton[3]报道的将双键转成环氧化合物的方法，将(2)溶解在DMSO中，加入等摩尔的N-溴代丁二酰亚胺(NBS)及水，在N2下搅拌反应15～20 min。双键化合物(2)很快就转为(3)，经提取分离后得一油状物，产率为65%， 1HNMR在4.12和4.70有两组典型的CH2Br和CHOH峰，质谱的分子离子峰458/460，并有一个93/95的CH2Br碎片峰。转化(3)到(4)用等物质的量的甲醇钠在甲醇里室温反应2～3 h，反应物已全部消失，分离纯化后得一油状物，产率56%，1HNMR在2.51～3.43处有一组复杂的多重峰为环氧化合物的典型峰，质谱378为分子离子峰，IR 1 267, 906, 837 cm-1处显示了环氧基吸收峰。从而确证了β-溴代醇(3)已转化成环氧化合物(4)。
, 百拇医药
2 实验
元素分析用Caro-Erba 1106型分析仪测定。1HNMR谱用Bruker WP200测定。MS用AEIMS9质谱仪测定。IR谱用Nicolet 20SXB仪测定。原料(1)购自Aldrich公司。
2.1 N-[4-(烯丙氨基)苯甲酰基]-L-谷氨酸二乙酯(2)
4-氨基苯甲酰基谷氨酸二乙酯(0.96 g, 3.0 mmol)溶解在干燥丙酮(20 ml)中，加入K2CO3(0.45 g, 3.0 mmol)，在回流及快速搅拌下滴加溴丙烯(0.36 g, 3.0 mmol)，混合物在回流下快速搅拌反应3 h，TLC检测有两个主要产物，减压除去溶剂，剩余物用乙酸乙酯提取(3×50 ml)，水洗乙酸乙酯提取液，无水Na2SO4干燥，蒸除溶剂后得油状物，硅胶柱层析，乙酸乙酯-石油醚(体积比为2∶1)为洗脱剂，得化合物(2)0.71 g,产率65%。元素分析：C19H26N2O5。理论值(%)：C 62.95, H 7.23, N 7.72, 实测值(%): C 62.79, H 7.18, N 7.66。m/z (EI): 362(M+), 160, δH(CDCl3): 1.14-1.25(6H, 2t, 2×CH3CH2O), 2.00-2.42(4H, m, CH2-CH2), 3.74(2H, d, J=4.5, CH2N), 4.00-4.21(4H, m, 2×CH3CH2O), 4.70-4.73(1H, m, αH), 5.13-5.24(2H, m, =CH2), 5.76-5.83(1H, m, =CH-), 6.50(2H, d, J=9, ArH), 7.64(2H, d, J=9, ArH)。
, 百拇医药
2.2 N-[4-(2-羟基-3-溴丙氨基)苯甲酰基]-L-谷氨酸二乙酯(3)
化合物(2)(0.5 g, 1.38 mmol)溶解在DMSO(2 ml)和H2O(50 mg, 2.77 mmol)中，在N2气下快速搅拌，并加入NBS(0.4 g, 2.75 mmol)，反应混合物在室温下搅拌1 h，加入H2O(2 ml)，用CH2Cl2(3×20 ml)提取反应液，合并有机层，水洗，Na2SO4干燥，蒸除溶剂得黄色油，硅胶柱层析，CH2Cl2-MeOH (体积比为9∶1)为洗脱剂，得纯化合物(3)，0.41 g, 产率65%。元素分析：C19H27N2O6Br,理论值(%)：C 49.68, H 5.92, N 6.10, 实测值(%)： C 49.52, H 5.81, N 5.87。m/z: 458/460(M+), 256/258(M-glu)+, 93/95(CH2-Br) δH (CDCl3): 1.12-1.28(5H, 2t, 2×CH3CH2O), 2.11-2.44(4H, m, CH2CH2), 3.82-4.00(2H, m, CH2-N), 4.04-4.26(6H, m, 2×CH3CH2O, CH2-Br), 4.69-4.71(2H, m, CH-OH, αH), 7.35(2H, d, J=8.5, ArH), 7.86(2H, d, J=8.5, ArH)。IR(cm-1): 3 270, 2 936, 1 736, 1 608。
, 百拇医药
2.3 N-[4-(1, 2-环氧丙氨基)苯甲酰基]-L-谷氨酸二乙酯(4)
化合物(3)(0.2 g, 0.43 mmol)溶解在干燥甲醇里，室温下搅拌，加入0.104 mol.L-1甲醇钠(0.42 mol)，搅拌反应混合物3 h，过滤，蒸除溶剂，剩余物经柱层析纯化CH2Cl2-MeOH(体积比为9∶1)为洗脱剂，得油状产物94 mg，收率56%。元素分析：C19H26N2O6。理论值(%): C 60.31, H 6.92, N 7.40。实测值(%): C 60.19, H 6.71, N 7.38。m/z(EI): 378(M+), 321(M-C3H5O)+, 176(M-glu), δH (CDCl3): 1.12-1.27(6H, m, 2×CH3CH2O), 1.99-2.45(4H, m, CH2-CH2), 2.58-2.78(2H, m, CH2(O)CH), 3.12-3.26(2H, m, CH2N), 3.42-3.57(1H, m, CH(O)CH2), 3.99-4.21(4H, m, 2×CH3CH2O), 4.68-4.74(1H, m, αH), 6.54(2H, d, J=8.5, ArH), 7.62(2H, d, J=8.5,ArH)。 IR(cm-1): 3 377, 2 936, 1 734, 1 608, 1 514, 1 267(epoxide), 906(epoxide), 837(epoxide)。■
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参考文献
[1]Matthews RG， Drummond JT. Providing one-carbonunits for biological methylations[J]. Chem Rev, 1990, 90, 1275-1290
[2]Drennan CL, Huang S, Matthew RG, et al. How a protein binds B12: A3.0 A X-ray structure of B12-binding domains of methionine synthase[J]. Science， 1994, 266： 1669-1674
[3]Dalton DR， Duta VP， Jones DC. Bromohydrin formation in dimethylsulfoxide[J]. J Am Chem Soc, 1968, 90： 5498-5501
收稿日期：1999-11-12, 百拇医药