專(zhuān)利名稱(chēng)：內(nèi)核為炔基、外層為氨基酸的樹(shù)狀分子及其Huisgen 1,3-偶極環(huán)加成合成方法與應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及Huisgen 1，3_偶極環(huán)加成反應(yīng)在樹(shù)狀分子合成中的應(yīng)用，具體而言涉及一種內(nèi)核為炔基、外層為氨基酸的樹(shù)狀分子及其制備方法。
背景技術(shù)：
樹(shù)狀分子是由多官能團(tuán)的單體通過(guò)逐步反應(yīng)得到的、高度支化的一種大分子。其 結(jié)構(gòu)主要包括三個(gè)部分，分別為引發(fā)反應(yīng)的內(nèi)核、處于樹(shù)狀分子最外端的外表層以及位于內(nèi)核和外表層之間的內(nèi)臂。它的結(jié)構(gòu)具有高度的對(duì)稱(chēng)性和規(guī)整性，分子的形狀及外層所帶的官能團(tuán)的數(shù)量都可以精確的控制；與傳統(tǒng)的高分子相比，樹(shù)狀分子的分子量分布具有單分散性。PAMAM是目前非常常見(jiàn)的一種樹(shù)狀大分子，其合成的基元反應(yīng)主要包括兩個(gè)，一個(gè)是氨基和不飽和雙鍵之間的邁克爾加成反應(yīng)，另一個(gè)是氨基與甲酯或乙酯間的轉(zhuǎn)酯化反應(yīng)。在PAMAM的合成中，為了減少由于位阻增大而引起樹(shù)狀分子結(jié)構(gòu)中可能存在的缺陷，通常其中一種反應(yīng)原料須大量過(guò)量。這不僅浪費(fèi)反應(yīng)原料，而且過(guò)量的反應(yīng)原料不易清除干凈，而易產(chǎn)生副反應(yīng)，為樹(shù)狀分子的提純帶來(lái)困難。此外，當(dāng)在PAMAM外表層連接功能性配體時(shí)，則可能會(huì)因?yàn)榭臻g位阻的存在而使所合成的外層帶功能性配體的樹(shù)狀分子存在結(jié)構(gòu) 缺陷。針對(duì)PAMAM合成中所存在的這些問(wèn)題，本發(fā)明合成的基元反應(yīng)為羥基與對(duì)硝基苯基氯甲酸酯間的酯化反應(yīng)及氨基與對(duì)硝基苯基活性酯間的轉(zhuǎn)酯化反應(yīng)。由于兩個(gè)基元反應(yīng)活性較高，反應(yīng)原料基本無(wú)需過(guò)量，反應(yīng)中生成的對(duì)硝基苯酚等副產(chǎn)物，可通過(guò)氫氧化鈉、碳酸氫鈉等除去，易于提純。由于所合成的樹(shù)狀分子外層帶有疊氮基，可在亞銅離子的催化作用下，通過(guò)樹(shù)狀分子外層的疊氮基與配體中的炔基間的Huisgen 1,3-偶極環(huán)加成反應(yīng)，方便快速的連接上配體，反應(yīng)專(zhuān)一性好、反應(yīng)效率高，所得到的樹(shù)狀分子結(jié)構(gòu)規(guī)整，基本沒(méi)有結(jié)構(gòu)缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種結(jié)構(gòu)規(guī)整、易于提純、反應(yīng)專(zhuān)一性好、0反應(yīng)效率高的內(nèi)核為炔基、外層為氨基酸的樹(shù)狀分子及其制備方法。本發(fā)明另一目的在于提供所述內(nèi)核為炔基、外層為氨基酸的樹(shù)狀分子在制備蛋白分離或者血液凈化材料中的應(yīng)用。本發(fā)明中的樹(shù)狀分子可以通過(guò)其內(nèi)核的炔基與疊氮化瓊脂糖等載體間的Huisgen1，3-偶極環(huán)加成反應(yīng)，制得以氨基酸為配體的親和吸附材料。通過(guò)氨基酸配體與蛋白質(zhì)分子間的靜電力、疏水力、氫鍵等相互作用，所制備的親和吸附材料可以與蛋白質(zhì)產(chǎn)生吸附作用，用于蛋白質(zhì)的分離提純或人體血液凈化。由于所制備的親和吸附材料以樹(shù)枝狀大分子為間隔臂，使引入該類(lèi)間隔臂后的載體比引入線型間隔臂的載體的外表面具有更多的活性位點(diǎn)，增加了配基密度，從而可以提高所制備的免疫吸附材料的吸附性能。本發(fā)明由疊氮鈉與環(huán)氧氯丙烷的開(kāi)環(huán)反應(yīng)得到含2個(gè)疊氮基的疊氮化合物1，3-二疊氮基-2-丙醇，再通過(guò)這一疊氮化合物上的羥基與對(duì)硝基苯基氯甲酸酯之間的酯化反應(yīng)、氨基和對(duì)硝基苯基活性酯間的轉(zhuǎn)酯化反應(yīng)合成外層為疊氮基的樹(shù)狀分子；通過(guò)被保護(hù)的氨基酸和炔丙醇間的酯化反應(yīng)或與炔丙溴間的取代反應(yīng)合成炔基化氨基酸；通過(guò)Huisgen 1，3-偶極環(huán)加成反應(yīng)將炔基化氨基酸和外層為疊氮基的樹(shù)狀分子偶聯(lián)起來(lái)；由炔丙醇和偶聯(lián)后的產(chǎn)物間的轉(zhuǎn)酯化反應(yīng)及三氟乙酸對(duì)氨基的脫保護(hù)反應(yīng)得到目標(biāo)產(chǎn)物。其合成的具體過(guò)程如下(I)外層為疊氮基的樹(shù)狀分子的合成(a) 1，3-二疊氮基-2-丙醇的合成
將疊氮鈉溶于水中，加入乙腈及環(huán)氧氯丙烷；然后升溫反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)束后，經(jīng)萃取、干燥和旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，得到含2個(gè)疊氮基的疊氮化合物1，3-二疊氮基-2-丙醇。反應(yīng)方程如下
權(quán)利要求
1.內(nèi)核為炔基、外層為氨基酸的樹(shù)狀分子，其特征在于其結(jié)構(gòu)通式(I)為
2.權(quán)利要求I所述的內(nèi)核為炔基、外層為氨基酸的樹(shù)狀分子的Huisgen1，3_偶極環(huán)加成合成方法，其特征在于包括如下的步驟及工藝條件 (I)外層為疊氮基的樹(shù)狀分子的合成 將疊氮鈉溶于水中，加入乙腈及環(huán)氧氯丙烷；在60 95°C下反應(yīng)24 48小時(shí)后，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去反應(yīng)體系中的乙腈，并用乙酸乙酯萃??；將萃取后的油相干燥，再經(jīng)抽濾和減壓蒸餾，得到I，3-二疊氮基-2-丙醇；所述疊氮鈉與環(huán)氧氯丙烷的摩爾比為3 1.5 2; 將1，3_ 二疊氮基-2-丙醇溶于二氯甲烷中，在-5 10° C下滴加溶于二氯甲烷的對(duì)硝基苯基氯甲酸酯；在-5 10° C下反應(yīng)30 60分鐘后加入三乙胺及4-二甲氨基吡啶；在15 35° C下反應(yīng)12 72小時(shí)后,分別用鹽酸溶液與飽和碳酸氫鈉溶液萃取；將萃取后的油相干燥，再經(jīng)抽濾、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)和柱層析純化，得到外層為疊氮基的0. 5代樹(shù)狀分子； 將三乙胺、4- 二甲氨基吡啶和溶于二氯甲烷的外層為疊氮基的0. 5代樹(shù)狀分子加入溶于N，N- 二甲基甲酰胺的2-羥基-1，3-丙二胺中；在15 35° C下反應(yīng)I小時(shí) 24小時(shí)后，反應(yīng)液分別用鹽酸溶液及氫氧化鈉溶液萃??；將萃取后的油相干燥，再經(jīng)抽濾、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)和柱層析純化，得到外層為疊氮基的I代樹(shù)狀分子； 以外層為疊氮基的I代樹(shù)狀分子為起始反應(yīng)物，重復(fù)外層為疊氮基的0. 5代樹(shù)狀分子的合成步驟，得到外層為疊氮基的I. 5代樹(shù)狀分子； 以外層為疊氮基的I. 5代樹(shù)狀分子為起始反應(yīng)物，重復(fù)外層為疊氮基的I代樹(shù)狀分子的合成步驟，得到外層為疊氮基的2代樹(shù)狀分子； 以外層為疊氮基的2代樹(shù)狀分子為起始反應(yīng)物，重復(fù)外層為疊氮基的0. 5代樹(shù)狀分子的合成步驟，得到外層為疊氮基的2. 5代樹(shù)狀分子； 以外層為疊氮基的2. 5代樹(shù)狀分子為起始反應(yīng)物，重復(fù)外層為疊氮基的I代樹(shù)狀分子的合成步驟，得到外層為疊氮基的3代樹(shù)狀分子；以外層為疊氮基的3代樹(shù)狀分子為起始反應(yīng)物，重復(fù)外層為疊氮基的0. 5代樹(shù)狀分子的合成步驟，得到外層為疊氮基的3. 5代樹(shù)狀分子； (2)炔基化的叔丁氧羰基-氨基酸的合成 將氨基酸加入體積比為I : I I : 5的水和I，4-二氧六環(huán)混合溶液中，并加入三乙胺，當(dāng)氨基酸完全溶解后，在-5 10° C下滴加溶于1，4_ 二氧六環(huán)的二碳酸二叔丁酯，滴加完畢后，在-5 10° C下繼續(xù)反應(yīng)30 6 0分鐘 ；然后，在15 35° C下反應(yīng)3 48小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后，減壓蒸餾，調(diào)節(jié)pH至I 7 ;再經(jīng)萃取、干燥和減壓蒸餾，得到化合物叔丁氧羰基-氨基酸；所述氨基酸、三乙胺和二碳酸二叔丁酯的摩爾比為I : I 4 : I 3 ; 將叔丁氧羰基-氨基酸溶于無(wú)水二氯甲烷中，在-5 10° C下加入炔丙醇和溶于無(wú)水二氯甲烷的二環(huán)己基碳二亞胺；反應(yīng)30 60分鐘后，撤去冰?。簧郎刂?5 35° C下反應(yīng)12 48小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后，經(jīng)過(guò)濾、減壓蒸餾和柱層析純化，得到炔基化的叔丁氧羰基-氨基酸；所述叔丁氧羰基-氨基酸、炔丙醇和二環(huán)己基碳二亞胺的摩爾比為I : I ·2 I 2 ; 或者將叔丁氧羰基-氨基酸溶于N，N- 二甲基甲酰胺中，加入無(wú)水碳酸鉀；在氮?dú)夥諊率覝胤磻?yīng)30 60分鐘后，加入炔丙溴；于室溫下反應(yīng)12 48小時(shí)，加入二氯甲烷，再用水萃??；萃取后將油相干燥、抽濾、減壓蒸餾和柱層析純化，得到炔基化的叔丁氧羰基-氨基酸；所述叔丁氧羰基-氨基酸、無(wú)水碳酸鉀和炔丙溴的摩爾比為I : I 2 : I 2 ; (3)內(nèi)核為對(duì)硝基苯基、外層為叔丁氧羰基-氨基酸的樹(shù)狀分子的合成 將抗壞血酸、硫酸銅及外層為疊氮基的0. 5代、I. 5代、2. 5代或3. 5代樹(shù)狀分子加入溶于DMF的所述炔基化的叔丁氧羰基-氨基酸中；于15 35° C下反應(yīng)4 24小時(shí)后，力口入二氯甲烷稀釋反應(yīng)體系，再用水萃??；萃取后的油相用無(wú)水硫酸鎂干燥；然后，經(jīng)抽濾、旋轉(zhuǎn)干燥，得到I代、2代、3代或4代內(nèi)核為對(duì)硝基苯基、外層為叔丁氧羰基-氨基酸的樹(shù)狀分子； (4)內(nèi)核為炔基、外層為叔丁氧羰基-氨基酸的樹(shù)狀分子的合成 將三乙胺，溶于二氯甲烷中的I代、2代、3代或4代內(nèi)核為對(duì)硝基苯基、外層為叔丁氧羰基-氨基酸的樹(shù)狀分子、4- 二甲氨基吡啶加入炔丙醇中，在15 35° C下反應(yīng)I 24小時(shí)后，反應(yīng)體系用鹽酸溶液及氫氧化鈉溶液萃取；然后，經(jīng)干燥、抽濾和旋轉(zhuǎn)干燥，得到內(nèi)核為炔基、外層為叔丁氧羰基-氨基酸的I代、2代、3代或4代樹(shù)狀分子； (5)內(nèi)核為炔基、外層為氨基酸的樹(shù)狀分子的合成 將內(nèi)核為炔基、外層為叔丁氧羰基-氨基酸的I代、2代、3代或4代樹(shù)狀分子溶于二氯甲烷中，加入三氟乙酸，在15 35° C下反應(yīng)I 12小時(shí)后，蒸餾除去三氟乙酸與二氯甲烷，分別得內(nèi)核為炔基、外層為氨基酸的I代、2代、3代或4代樹(shù)狀分子。
3.權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，步驟(2)所述氨基酸為丙氨酸、纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、脯氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、蛋氨酸、甘氨酸、絲氨酸、蘇氨酸、半胱氨酸、酪氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、氨基酸、賴(lài)氨酸、精氨酸、L-組氨酸、天冬氨酸或谷氨酸。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于步驟(I)所述1，3_二疊氮基-2-丙醇、對(duì)硝基苯基氯甲酸酯、三乙胺和4-二甲氨基吡啶的摩爾比為I : I 2 : I 3 : 0.001 0.I。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于步驟(I)所述三乙胺、4-二甲氨基吡啶、外層為疊氮基的0. 5代、I. 5代、2. 5代或3. 5代樹(shù)狀分子、2-羥基-1，3-丙二胺的摩爾比為I 3 0. 001 0. I I 0. 5。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于步驟(3)所述外層為疊氮基的0.5代、I.5代、2. 5代或3. 5代樹(shù)狀分子、炔基化的叔丁氧羰基-氨基酸、抗壞血酸和硫酸銅的摩爾比為I: m 2m : 0. 12m 0. 24m : 0. 06m 0. 12m ;其中，m為樹(shù)狀分子外層疊氮基的個(gè)數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于步驟(4)所述I代、2代、3代或4代內(nèi)核為對(duì)硝基苯基、外層為叔丁氧羰基-氨基酸的樹(shù)狀分子、三乙胺、4- 二甲氨基吡啶和炔丙醇的摩爾比為I : I 3 0.001 0.1 I I. 5。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于步驟(5)所述內(nèi)核為炔基、外層為叔丁氧羰基-氨基酸的I代、2代、3代或4代樹(shù)狀分子與三氟乙酸的摩爾比為I : I I. 5m ;其中，m為樹(shù)狀分子外層叔丁氧羰基-氨基酸的數(shù)量。·
9.權(quán)利要求I所述所述內(nèi)核為炔基、外層為氨基酸的樹(shù)狀分子在制備蛋白質(zhì)分離或者血液凈化用的親和吸附材料中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了內(nèi)核為炔基、外層為氨基酸的樹(shù)狀分子及其Huisgen 1，3-偶極環(huán)加成合成方法與應(yīng)用。該樹(shù)狀分子制備過(guò)程中合成了的外層為疊氮基的0.5代、1.5代、2.5代或3.5代樹(shù)狀分子；將該樹(shù)狀分子和組成催化體系的抗壞血酸/硫酸銅加入溶于DMF的炔基化的叔丁氧羰基-氨基酸中，使外層為疊氮基的樹(shù)狀分子與炔化氨基酸之間通過(guò)Huisgen1，3-偶極環(huán)加成反應(yīng)而鍵接在一起；于15～35°C下反應(yīng)4～24小時(shí)后，加入二氯甲烷稀釋反應(yīng)液，并用水萃取。本發(fā)明反應(yīng)專(zhuān)一性好，反應(yīng)效率高，樹(shù)狀分子外層帶有多個(gè)氨基酸配體，使制備的吸附材料較常見(jiàn)的空間臂為單活性位點(diǎn)的吸附材料蛋白分離或血液凈化效果更好。
文檔編號(hào)C07D249/04GK102731417SQ201210219679
公開(kāi)日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2012年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月28日
發(fā)明者李光吉, 黃恩德 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)