甘胺酸甲酯的合成与应用转化

甘胺酸甲酯，英文名为methyl glycinate，常温常压下为无色或者浅黄色液体。甘胺酸甲酯属于氨基酸类衍生物，可作为有机合成和医药化学中间体和家用杀虫剂、除虫菊酯及制药工业原料，例如用作制备菊 酸和二氯菊酸，杀菌剂异菌脲的中间体等。此外，甘胺酸甲酯还可应用于生物活性分子，药物分子的修饰和衍生化。

溶解性

甘胺酸甲酯极易溶解于常见的有机溶剂例如氯仿，丙酮以及乙酸乙酯，但是在水中溶剂性较差。

医药用途

甘胺酸甲酯可用于杀虫剂、除虫菊酯及制药工业中的原料药的合成制备，也可用于农药分子的修饰。

合成方法

图1  甘胺酸甲酯的合成路线

将2-氨基乙酸（6.66mmol）和三甲基氯硅烷（1.45g，13.3mmol）的混合物在室温下搅拌10分钟，然后向该混合物中加入甲醇（6毫升），在室温下将反应混合物搅拌48小时，反应结束后过滤产生的固体，用乙酸乙酯洗涤该固体。在真空下干燥该固体即可得到目标产物分子。[1]

图2  甘胺酸甲酯的合成路线

在0度下，将甘氨酸（2g，2.66 10-2 mol）加入SOCl2（2.33mL；3.2 10-2 mol）在甲醇中的溶液里，然后在室温下搅拌该混合物过夜，反应结束后在真空下蒸发反应混合物，再将残余物溶解在甲醇中并再次真空蒸发，重复该过程三次。最后将残留物从甲醇和乙醚的混合物中重新结晶，得到2-甲氧基-2-氧代乙胺。[2]

应用转化

图3  甘胺酸甲酯的应用转化

在圆底烧瓶中加入适量的甘胺酸甲酯、5当量的HCOOH和3当量的HCHO，将该反应混合物加热至回流，并保持回流状态反应24小时。反应结束后，将该混合物冷却至室温，再用NaOH溶液调节反应混合物的pH值，使其呈碱性，分离上面的有机层，所得的有机层在100度下真空蒸馏即可得到产品。[3]

图4  甘胺酸甲酯的应用转化

将NaN3水溶液（0.50M，40毫升，20毫摩尔NaN3）和叔丁基甲基醚（40毫升）装入一个100毫升的圆柱形塑料瓶中，然后将甘胺酸甲酯（24毫摩尔）溶于MeCN（2毫升），在冰水浴中，将所得的粘稠甘胺酸甲酯乙腈溶液迅速加入搅拌的NaN3/H2O/MTBE混合物中，用额外的MeCN（2毫升）冲洗用于制备反应物溶液的小瓶并加入到反应混合物中，所得的混合体系搅拌若干个小时得到溶液A。将氨氯地平（1.0mmol）、FSO2N3溶液、溶液A和KHCO3溶液（3.0M，1.33ml，含4.0mmol KHCO3）依次加入到50毫升的玻璃圆底烧瓶,然后在室温条件下搅拌反应混合物5分钟，同时通过LC-MS监测反应进度。反应结束后，往反应混合物中加入EtOAc（40毫升），并依次用盐水（60毫升×6）、水（60毫升×2）和盐水（60毫升）洗涤该混合物，分离出有机层并将其在Na2SO4上干燥，过滤除去干燥剂并通过旋转蒸发浓缩滤液，再往残余物中加入CH2Cl2（40毫升），然后用1M活性盐酸酸化反应混合物，直到pH=1。依次用盐水（60ml x 6，含0.1M HCl和0.1M LiCl）、0.1M HCl水溶液（60ml x 2）和盐水（60ml，含0.1M HCl）洗涤该混合物，分离出有机层并将其在Na2SO4上干燥，过滤除去干燥剂并将滤液蒸发浓缩，所得的残余物通过硅胶色谱法（石油醚/CH2Cl2/丙酮）分离纯化即可得到氨基转变为叠氮基团的衍生物分子。[4]

储存条件

甘胺酸甲酯化学性质较为稳定，但是其沸点较低（66度），存在一定的挥发性；并且分子中含有氨基结构，可以和酸性挥发物结合成盐。因此，甘胺酸甲酯需要避开酸性挥发物密封保存在低温且干燥的环境中。

参考文献

[1] Kim, In-Hae et al Journal of Medicinal Chemistry, 62(21), 9576-9592; 2019

[2] Pallandre, Jean-Rene et al European Journal of Medicinal Chemistry, 103, 163-174; 2015

[3] Chen, Hongyi et al Asian Journal of Organic Chemistry, 9(5), 773-777; 2020

[4] Meng, Genyi et al Nature (London, United Kingdom), 574(7776), 86-89; 2019