劉志雷，胡繼文

(1.南昌航空大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，江西南昌 330063;2.中國(guó)科學(xué)院廣州化學(xué)研究所，廣東 廣州 510650)

氨基酸酰胺類(lèi)化合物是一類(lèi)重要的藥物中間體和合成試劑，由其可以衍生合成出多種具有殺菌抗腫瘤抗艾滋活性［1］、增強(qiáng)生物機(jī)體免疫性和抗疲勞性的化合物［2］，是合成多肽類(lèi)化合物的重要原料［3］、合成光學(xué)活性聚合物的重要單體［4］，同時(shí)也是選擇吸附、分離手性化合物的重要載體［5］，在化學(xué)、生物、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注。

改性氨基酸成酰胺類(lèi)化合物有兩種類(lèi)型:一是保護(hù)氨基酸中氨基，利用羧基與胺類(lèi)化合物反應(yīng)成酰胺鍵。目前合成此類(lèi)化合物的主要方法有:(1)先將羧基轉(zhuǎn)化為酯(琥珀酸酯［6］，甲酯鹽酸鹽［7］等)，再氨解制得，但此方法產(chǎn)率較低;(2)先將羧基轉(zhuǎn)化為酸酐［8］，再氨解制得，此方法產(chǎn)率較低而后處理較困難;(3)在酰胺化偶聯(lián)催化劑(DCC，HOBt［9］，Vilsmeier reagent［10］)作用下脫水制備，是一種常用合成方法，但后處理也較復(fù)雜。二是利用氨基酸中的氨基與其它羧基反應(yīng)成酰胺鍵，從而保留羧基功能基，合成此類(lèi)化合物的途徑主要有兩種:(1)首先保護(hù)羧基，利用酰胺化催化劑(DCC，HOBt等)使氨基酸中的氨基與其它羧基偶合，此種方法復(fù)雜，后處理困難;(2)首先將其它羧基化合物轉(zhuǎn)化為酰氯，然后直接與氨基酸中的氨基反應(yīng)，此種方法簡(jiǎn)單，后處理容易，是一種理想的反應(yīng)路線(xiàn)，但最大的問(wèn)題是能夠溶解氨基酸的溶劑很少，強(qiáng)極性高沸點(diǎn)的有機(jī)溶劑(如DMF，DMSO等)遇到酰氯會(huì)有很多副反應(yīng)并且后處理困難。水是最常用的溶劑，而酰氯遇水很容易發(fā)生水解反應(yīng)，并且，即使有酰氯與氨基反應(yīng)了，同時(shí)生成的HCl也會(huì)被氨基吸收成鹽，從而阻止了與酰氯的進(jìn)一步反應(yīng)，造成反應(yīng)產(chǎn)率低下。

本文針對(duì)溶解氨基酸的溶劑種類(lèi)少，使得其在沒(méi)有保護(hù)基的條件下制備酰胺類(lèi)化合物很困難的問(wèn)題，利用氨基酸中的氨基與酰氯反應(yīng)活性強(qiáng)于水與酰氯反應(yīng)的特點(diǎn)，以氫氧化鈉水溶液作為HCl的吸收劑，實(shí)現(xiàn)了在水溶液中的酰胺化反應(yīng)，合成了高純度的氨基酸酰胺類(lèi)化合物。同時(shí)利用保留的羧基與異丙醇進(jìn)行酯化反應(yīng)，展示了一種進(jìn)一步改性的方法。3，5-二硝基苯甲酰氯(1)與氨基酸(2a～2c)在NaOH溶液中反應(yīng)制得2-(3，5-二硝基苯甲酰胺基)-4-氨基酸(3a～3c);3與異丙醇進(jìn)行酯化反應(yīng)合成了2-(3，5-二硝基苯甲酰胺基)-4-氨基酸異丙醇酯(4a～4c，Scheme 1)，其結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR，13C NMR，MS及元素分析確證。

該方法具有產(chǎn)物純度高，操作簡(jiǎn)單，后處理簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

Bruker DRX 400 MHz型核磁共振儀(CDCl3為溶劑，TMS為內(nèi)標(biāo));Vario EL型元素分析儀;ZAB-HS型質(zhì)譜儀。

2a～2c，純度99.5%，上海吉爾生化有限公司，于室溫真空干燥24 h;3，5-二硝基苯甲酸，江蘇三益化工有限公司，乙醇重結(jié)晶;異丙醇，分析純，分子篩干燥后蒸餾;其余所用試劑和溶劑均為化學(xué)純或分析純，其中四氯化碳、二氯甲烷、四氫呋喃用前用CaH2或金屬Na回流無(wú)水處理后蒸餾。

1.2 合成

(1)1的合成

在兩口圓底燒瓶中加入3，5-二硝基苯甲酸30.02 g(0.142 mol)，于室溫真空干燥過(guò)夜。加入二氯亞砜30 mL(0.423 mol)，接上冷凝管和氣體吸收裝置(30%氫氧化鈉溶液)，于90℃(油浴)回流反應(yīng)12 h。蒸除過(guò)量二氯亞砜，殘余物真空干燥后用無(wú)水四氫呋喃150 mL溶解，過(guò)濾，濾液旋蒸除溶得淡棕色針狀晶體1 28.8 g，收率87.7%。

(2)3的合成(以3a為例)

將 L-苯丙氨酸(2a)1.0 g(6.0 mmol)用 0.2 mol·L-1NaOH 溶液(30 mL)溶解;加入 1 1.52 g(6.6 mmol)，攪拌下滴加 2 mol·L-1NaOH 溶液使反應(yīng)液pH保持在8～9直至1全部溶解;反應(yīng)40 min。用5 mol·L-1鹽酸酸化至 pH 1 ～2，析出白色固體，過(guò)濾，濾餅用水洗滌(3×200 mL)，真空干燥得2-(3，5-二硝基苯甲酰胺基)-3-苯基丙酸(3a)1.91 g。

用類(lèi)似的方法合成白色固體3b和3c。

3a:收率 88.7%;1H NMR δ:3.20(d，J=4.8 Hz，2H，1'-H)，4.92(t，1H，4-H)，6.75(d，J=7.2 Hz，1H，NH)，7.09 ～7.32(m，5H，PhH)，8.79(s，2H，ArH)，9.11(s，1H，ArH);13C NMR δ:37.2，55.8，119.6，125.2，126.1，127.3，129.2，135.8，147.4，167.8，175.2;MS(MALDI-TOF)m/z:360.1{［M+H］+};Anal.calcd for C16H13N3O7:C 53.48，H 3.62，N 11.70;found C 53.62，H 3.96，N 11.81。

3b:收率 84.7%;1H NMR δ:0.89 ～ 0.96(d，J=2.8 Hz，6H，2'，3'-H)，1.78 ～1.93(m，1H，1'-H)，4.67(m，1H，4-H)，7.53(d，J=2.8 Hz，1H，NH)，8.81(s，2H，ArH)，9.08(s，1H，ArH);13C NMR δ:19.2，32.2，57.6，125.5，129.5，135.7，147.7，168.2，176.3;MS(MALDITOF)m/z:312.1{［M+H］+};Anal.calcd for C12H13N3O7:C 46.30，H 4.18，N 13.50;found C 46.47，H 4.32，N 13.7。

3c:收率 85.1%;1H NMR δ:0.87 ～ 0.93(d，J=2.4 Hz，6H，3'，4'-H)，1.66 ～1.86(m，1H，2'-H)，4.68(m，1H，4-H)，7.52(d，J=4.8 Hz，1H，NH)，8.82(s，2H，ArH)，9.09(s，1H，ArH);13C NMR δ:21.3，25.1，42.5，57.3，125.8，129.5，135.3，147.7，168.5，176.4;MS(MALDI-TOF)m/z:326.1{［M+H］+};Anal.calcd for C13H15N3O7:C 48.00，H 4.62，N 12.92;found C 48.07，H 4.73，N 13.14。

(3)4的合成(以4a為例)

在圓底燒瓶中加入異丙醇30 mL，攪拌下于0℃加入二氯亞砜 1.19 g(10 mmol)，攪拌 15 min;加入 3a 0.75 g(2.09 mmol)，攪拌使其溶解，密封于室溫反應(yīng)10 h。析出大量白色沉淀，過(guò)濾，濾餅真空干燥，用二氯甲烷溶解，經(jīng)中性氧化鋁柱層析(洗脫劑:二氯甲烷)純化，四氯化碳重結(jié)晶得白色針狀結(jié)晶2-(3，5-二硝基苯甲酰胺基)-3-苯基丙酸異丙醇酯(4a)0.79 g。

用類(lèi)似的方法合成白色固體4b和4c。

4a:收率 94.3%;1H NMR δ:1.27(d，J=4.8 Hz，6H，2，3-H)，3.28(d，J=3.6 Hz，2H，1'-H)，5.02(t，1H，4-H)，5.10(m，1H，1-H)，6.75(d，J=4.8 Hz，1H，NH)，7.12 ～7.30(m，5H，PhH)，8.83(s，2H，ArH)，9.15(s，1H，ArH);Anal.calcd for C19H19N3O7:C 56.86，H 4.74，N 10.47;found C 56.91，H 4.92，N 10.65。

4b:收率 89.5%;1H NMR δ:1.01(d，J=3.2 Hz，6H，2'，3'-H)，1.30(d，J=4.8 Hz，6H，2，3-H)，2.35(m，1H，1'-H)，4.77(d，J=7.6 Hz，1H，4-H)，5.16(m，1H，1-H)，7.03(d，J=4.8 Hz，1H，NH)，8.93(s，2H，ArH)，9.16(s，1H，ArH);Anal.calcd for C15H19N3O7:C 50.99，H 5.38，N 11.90;found C 51.06，H 5.72，N 12.31。

4c:收率 93.6%;1H NMR δ:0.99(d，J=3.6 Hz，6H，3'，4'-H)，1.30(d，J=4.8 Hz，6H，2，3-H)，1.74(m，1H，2'-H)，4.82(t，1H，NH)，5.11(m，1H，1-H)，7.15(d，J=4.8 Hz，1H，NH)，8.90(s，2H，ArH)，9.15(s，1H，ArH);Anal.calcd for C16H21N3O7:C 52.32，H 5.72，N 11.44;found C 52.36，H 5.83，N 11.62。

2 結(jié)果與討論

在3的合成中，由于絕大部分氨基酸只溶解于水和少數(shù)強(qiáng)極性無(wú)活潑氫的有機(jī)溶劑，如DMF，DMSO，使其反應(yīng)受到極大地限制。通常情況下，與遇水反應(yīng)的化合物，如酰鹵、氯硅烷等反應(yīng)時(shí)需要在無(wú)水的條件下進(jìn)行，而酰鹵化合物在DMF和DMSO中副反應(yīng)很多，而且后處理困難，不易進(jìn)行。根據(jù)Fmoc保護(hù)的氨基酸酰氯化合物可以與甲胺水溶液反應(yīng)生成酰胺類(lèi)化合物的報(bào)道［11］，實(shí)驗(yàn)中我們大膽地嘗試了利用NaOH堿性水溶液作為溶劑，溶解氨基酸后直接與酰氯化合物反應(yīng)，利用氨基與酰鹵反應(yīng)的速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于水與之反應(yīng)速率的原理，實(shí)現(xiàn)了對(duì)氨基酸的酰胺化，并且保留了羧基功能基。反應(yīng)過(guò)程中，保持體系的堿性環(huán)境非常重要，這種堿性條件不僅更有利于溶解氨基酸，而且會(huì)起到吸收酰氯與氨基反應(yīng)生成的氯化氫的作用，保證了氨基不會(huì)成鹽，不會(huì)影響與酰鹵的反應(yīng)，保證較高產(chǎn)率。同時(shí)，NaOH堿性水溶液的濃度也不易過(guò)高，以防止生成的酰胺鍵的水解，通過(guò)優(yōu)化，選擇在 0.2 mol·L-1NaOH溶液中反應(yīng)1 h，得到高產(chǎn)率的酰胺類(lèi)化合物。

1H NMR 分析表明，6.75，7.53 和 7.52 處分別出現(xiàn)了苯丙氨酸、纈氨酸和亮氨酸與酰氯反應(yīng)生成的酰胺基中NH的特征吸收峰，同時(shí)，碳譜、質(zhì)譜以及元素分析等表征都表明合成的3純度較高。

通過(guò)這種簡(jiǎn)易的合成氨基酸酰胺類(lèi)化合物的方法，保留了羧基活性基，可以進(jìn)一步進(jìn)行酯化反應(yīng)等。本文利用此活性基與異丙醇進(jìn)行酯化反應(yīng)，得到一種同時(shí)含有酰胺鍵和酯鍵的化合物，在藥物中間體、手性分離等領(lǐng)域具有重要作用。

為了進(jìn)一步證明此種方法的普適性，我們選擇了其它酰鹵類(lèi)化合物如二溴丙酰溴與己二酰氯等作為研究對(duì)象，采用相似的方法，將二溴丙酰溴與己二酰氯分別定量加入到溶有亮氨酸的0.2 mol·L-1NaOH溶液中，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，二溴丙酰溴并沒(méi)有與其中的氨基反應(yīng)，而主要是發(fā)生了水解反應(yīng)，可能是由于其活性太強(qiáng)的原因，等不到與氨基碰撞反應(yīng)就水解了;而己二酰氯與芳香族的3，5-二硝基苯甲酰氯相似，主要發(fā)生了酰胺化反應(yīng)，說(shuō)明此種方法具有一定普適性。

3 結(jié)論

利用氨基酸中氨基與酰氯反應(yīng)速率比水與其反應(yīng)速率快的原理，在0.2 mol·L-1NaOH 溶液中成功實(shí)現(xiàn)了酰胺化反應(yīng)。該方法具有制備過(guò)程簡(jiǎn)單，產(chǎn)率高，產(chǎn)物容易提純等優(yōu)點(diǎn)。并保留了羧基功能基，為進(jìn)一步改性提供了條件。

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