膦酰二肽钠的应用及制备

发布日期:2020/2/3 10:17:36

背景及概述^[1]

膦酰二肽钠是1972年首先由日本科学家Umezawa等从链霉菌的培养液中分离得到的一种含磷的天然糖肽类化合物。目前，膦酰二肽钠（膦酰二肽钠）作为常规的生物试剂，每年有大量的市场需求。但是该化合物依赖生物提取，需要大量从美国和日本进口，价格相当昂贵。由此可见，利用化学方法大量、高效的合成高纯度的该天然产物在实际应用方面都有着重要的意义。从膦酰二肽钠（膦酰二肽钠）发现至今的近三十年时间里，有关该化合物化学合成方法的报道非常有限，而且产率非常低。

应用^[1-2]

膦酰二肽钠（膦酰二肽钠）能够在嗜热菌蛋白酶（Thermolysin）的活性位点形成非常强的键合，对嗜热菌蛋白酶有非常强的抑制作用。嗜热菌蛋白酶及其家族金属蛋白酶（Thermolysin-likeproteinases，TLPs）具有良好的热稳定性和蛋白质切割活性，广泛的应用于生物化学、分子生物学、遗传学、免疫学、肿瘤学、细胞工程等众多生物和医学前沿领域。膦酰二肽钠（膦酰二肽钠）是从链霉素培养液中分离得到的一种含磷的天然糖肽类化合物。该化合物作为嗜热菌蛋白酶与内皮素转化酶等金属蛋白酶的抑制剂在生物医学前沿领域里有着广泛应用，是一种重要的生化试剂。例如，嗜热菌蛋白酶被用来进行蛋白质序列分析、蛋白质纯化、细胞外组织解离、肽键逆向合成、生物催化转化等等。因此，作为与嗜热菌蛋白酶配合使用的强力抑制剂，膦酰二肽钠（膦酰二肽钠）在这些领域亦有着广泛的应用。

制备^[1]

一种通过氢亚磷酸二酯中间体合成膦酰二肽钠（膦酰二肽钠）的方法，包括以下步骤：

步骤1：O-苄基-O-(α-L-2，3，4-三乙酰基)-L-鼠李糖-1-亚磷酰二异丙胺4的合成：将580mg（2.0mmol，1.0当量）2，3，4-三乙酰-α-L-鼠李糖2和0.51ml（3.4mmol，1.7当量）干燥DBU溶于10ml干燥的乙醚中，在冰浴条件下逐滴加入溶有820mg（3.0mmol，1.5当量）苄氧基二异丙基氨基亚磷酰氯3的乙醚溶液5ml。体系逐渐有白色沉淀析出，滴加完毕后继续反应30分钟。减压浓缩反应液，残余物用乙腈（5ml）减压共沸两次。残余物溶于乙酸乙酯（5ml），滤除不溶物。滤液浓缩得淡黄色油状亚磷酰胺中间体4粗品，不需进一步纯化，直接用于下一步反应。

步骤2：O-苄基-O-(α-2，3，4-三乙酰基)-L-鼠李糖-1-氢亚磷酸二酯5的合成：向亚磷酰胺中间体4粗品的乙腈溶液（10ml）中加入1H-四氮唑280mg（4.0mmol，2.0当量）和水72μL（4mmol，2.0当量）。室温搅拌30分钟后，减压浓缩反应液。残余物溶于50ml二氯甲烷，依次用2%的稀盐酸和水各30ml洗涤。有机相经无水硫酸钠干燥，减压浓缩至干得到淡黄色油状氢亚磷酸二酯中间体5粗品625mg，不需进一步纯化，直接用于下一步反应。

步骤3：N-(O-苄基-O-(α-2，3，4-三乙酰基-L-鼠李糖-1-)磷酰)-L-亮-L-色二肽苄酯7的合成：向溶有326mg（0.8mmol，0.8当量）L-亮-L-色二肽苄酯6的5ml乙腈溶液中加入0.21ml（158mg，1.5mmol，1.5当量）三乙胺，0.48ml（769mg，5.0mmol，5.0当量）四氯化碳。将444mg（1.0mmol，1.0当量）的氢亚磷酸二酯中间体5粗品溶于5ml的乙腈中，在冰浴的条件下，逐滴加入反应瓶中。滴加完毕，继续反应30分钟。减压浓缩反应液。残余物溶于乙酸乙酯（5ml），滤除不溶物。滤液浓缩得淡黄色油状膦酰二肽钠（膦酰二肽钠）前体7粗品。硅胶柱层析分离（石油醚：乙酸乙酯：2：1至1：1），得无色油状的膦酰二肽钠（膦酰二肽钠）前体7纯品517mg，产率：76%。

步骤4：N-(O-α-L-鼠李糖-1-)磷酰)-L-亮-L-色二肽二钠盐（膦酰二肽钠（膦酰二肽钠））1的合成：向溶有85mg（0.1mmol，1当量）前体7的20ml无水甲醇中加入（10%底物质量）9mg5%钯碳后，向体系通入氢气在常压下进行氢化。室温搅拌1小时后，向反应中逐滴加入（2.0当量，0.1M）的甲醇钠甲醇溶液，中和至pH=7。中和完毕后，再缓慢逐滴加入（3.0当量，0.1M）甲醇钠甲醇溶液。室温搅拌2小时后，用（3.0当量，0.1M）的盐酸甲醇溶液中和至pH=7。过滤除去钯碳，减压浓缩反应液，残留物真空干燥，得到58mg白色粉末状粗品。经葡聚糖凝胶LH-20层析纯化（洗脱剂：甲醇），得55mg的白色粉末状膦酰二肽钠（膦酰二肽钠）1纯品，产率：94%，熔点：176-179℃。