合成n-馬來(lái)酰亞胺基烷基酸及其琥珀酰亞胺酯的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及化學(xué)合成領(lǐng)域，更特別涉及一種合成N-馬來(lái)酰亞胺基烷基酸及其琥 珀酰亞胺酯的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] N-馬來(lái)酰亞胺基烷基酸以及其琥珀酰亞胺酯是一類(lèi)含馬來(lái)酰亞胺結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì) 交聯(lián)劑，是一類(lèi)更具選擇特異性的雙功能交聯(lián)劑。結(jié)構(gòu)中包含的NHS基團(tuán)（針對(duì)_NH2)和 馬來(lái)酰亞胺（針對(duì)-HS)在生命科學(xué)研究中應(yīng)用極為廣泛。巧妙地運(yùn)用交聯(lián)劑可以在蛋白 質(zhì)相互作用研究、免疫學(xué)及癌癥治療等領(lǐng)域取得意想不到的收獲。
[0003] 目前N-馬來(lái)酰亞胺基烷基酸以及其琥珀酰亞胺酯合成路線(xiàn)主要有以下幾種：
[0004] (1)以馬來(lái)酸酐為原料，其與氨基烷酸反應(yīng)得到中間體A，中間體A與N-羥基 琥珀酰亞胺經(jīng)縮合劑DCC或DIC脫水關(guān)環(huán)得到N-馬來(lái)酰亞胺基烷基酸琥珀酰亞胺酯 (ManfredAugustin,WolfgangMuller，Journalofprakt.chemie.Band. 327,Heft5， 1985,S. 789-798)。該方法中第二步DCC、DIC脫水過(guò)程中容易引起羰基的烯醇互變，形成同 分異構(gòu)體雜質(zhì)。伴隨著DCC、DIC縮合后形成的脲副產(chǎn)物，導(dǎo)致最終產(chǎn)品純度不高，達(dá)不到生 物領(lǐng)域的應(yīng)用要求。
[0005] 反應(yīng)路線(xiàn)如下：
[0006]
[0007] (2)以馬來(lái)酸酐為原料，其與氨基烷酸反應(yīng)得到中間體A，中間體A在乙酸酐、乙酸 鈉條件下加熱脫水，得到N-馬來(lái)酰亞胺基烷基酸。N-馬來(lái)酰亞胺基烷基酸再與N-羥基琥 珀酰亞胺經(jīng)DCC或DIC縮合生成N-馬來(lái)酰亞胺基烷基酸琥珀酰亞胺酯。該方法中第二步 乙酸酐、乙酸鈉脫水關(guān)環(huán)時(shí)需要在較高溫度下進(jìn)行，導(dǎo)致生成的N-馬來(lái)酰亞胺基烷基酸中 的雙鍵發(fā)生聚合反應(yīng)，需要通過(guò)柱層析提純才能得到純度合格的N-馬來(lái)酰亞胺基烷基酸。 有專(zhuān)利報(bào)道通過(guò)加入阻聚劑可以有效降低聚合物的生成量，但由于未能從根本上避免聚合 物的生成，提純依然需要通過(guò)柱層析，操作困難，不利于規(guī)模化生產(chǎn)。
[0008] 反應(yīng)路線(xiàn)如下：
[0009]
[0010] (3)以馬來(lái)酸酐為原料，其與氨基烷酸反應(yīng)得到中間體A，中間體A與三乙胺在甲 苯中反應(yīng)，通過(guò)甲苯回流分水，關(guān)環(huán)得到N-馬來(lái)酰亞胺基烷基酸。N-馬來(lái)酰亞胺基烷基酸 再與N-羥基琥珀酰亞胺經(jīng)DCC或DIC縮合生成N-馬來(lái)酰亞胺基烷基酸琥珀酰亞胺酯。由 于中間體A在甲苯中溶解度很差，加熱過(guò)程中形成油狀物粘在瓶底，需要加入大量的甲苯 才能保證反應(yīng)順利進(jìn)行。收率不高且單位產(chǎn)出低，不利于工業(yè)化生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 為克服現(xiàn)有技術(shù)中的上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種合成N-馬來(lái)酰亞胺基烷基酸 及其琥珀酰亞胺酯的方法，該方法工藝簡(jiǎn)單，收率高，且產(chǎn)品純度高，適合工業(yè)化生產(chǎn)。
[0012] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
[0013] 在一方面，本發(fā)明提供了一種合成N-馬來(lái)酰亞胺基烷基酸的方法，包括以下步 驟：
[0014] 式（II)化合物與4-硝基三氟乙酸苯酯在堿存在的條件下，在有機(jī)溶劑中發(fā)生關(guān) 環(huán)反應(yīng)，得到式（III)的N-馬來(lái)酰亞氨基烷基酸；
[0015]
[0016] 其中，X選自1至10的整數(shù)。
[0017] 優(yōu)選地，在步驟（a)中，堿選自三乙胺、二異丙基乙胺和三正丁胺中的一種或幾 種。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解的是，此處所提到的堿并不限于上述幾種，其他能起到相當(dāng)作用 的堿是可容易想到的。
[0018] 優(yōu)選地，在步驟（a)中，有機(jī)溶劑選自二氯甲烷、乙腈、乙酸乙酯、N，N-二甲基甲酰 胺、二甲亞砜和二氧六環(huán)中的一種或幾種，但不局限于此。
[0019] 優(yōu)選地，在步驟（a)中，關(guān)環(huán)反應(yīng)在-5-10°C下進(jìn)行。
[0020] 更優(yōu)選地，在步驟（a)中，關(guān)環(huán)反應(yīng)的時(shí)間為2-5小時(shí)。
[0021] 進(jìn)一步地，該方法還包括以下合成式（II)化合物的步驟（a'）：
[0022] 馬來(lái)酸酐與式（I)的氨基烷酸在有機(jī)溶劑中，在回流條件下反應(yīng)得到式（II)化合 物，
[0023]
[0024] 其中，X選自1至10的整數(shù)。
[0025] 優(yōu)選地，在步驟（a'）中，有機(jī)溶劑選自乙酸、二氧六環(huán)、N，N_二甲基甲酰胺（DMF) 中的一種或幾種，但不局限于此。
[0026] 優(yōu)選地，在步驟（a'）中，反應(yīng)時(shí)間為1. 5-4小時(shí)。
[0027] 在另一方面，本發(fā)明還提供了一種合成N-馬來(lái)酰亞胺基烷基酸琥珀酰亞胺酯的 方法，包括以下步驟：
[0028] (a)式（II)化合物與4-硝基三氟乙酸苯酯在堿存在的條件下，在有機(jī)溶劑中發(fā)生 關(guān)環(huán)反應(yīng)，得到式（III)的N-馬來(lái)酰亞氨基烷基酸，
[0029]
[0030](b)式（III)的N-馬來(lái)酰亞氨基烷基酸與酰化試劑在有機(jī)溶劑中，在回流溫度下 反應(yīng)得到式（IV)的酰氯中間體，式（IV)的酰氯中間體與N-羥基琥珀酰亞胺在有機(jī)溶劑 中，在喊存在的條件下在10-30°C下發(fā)生反應(yīng)，優(yōu)選1CK20°C，得到式（V)的N-馬來(lái)酰亞胺 基烷基酸琥珀酰亞胺酯；
[0031]
[0032] 其中，X選自1至10的整數(shù)。
[0033] 優(yōu)選地，?；噭椴蒗Ｂ然蚵然瘉嗧?，但不限于它們。
[0034] 優(yōu)選地，在步驟（a)中，關(guān)環(huán)反應(yīng)在-5-10°C下進(jìn)行。
[0035] 更優(yōu)選地，在步驟（a)中，關(guān)環(huán)反應(yīng)的時(shí)間為2-5小時(shí)。
[0036] 優(yōu)選地，在步驟（b)中，?；噭椴蒗Ｂ然蚵然瘉嗧?，但不限于此。
[0037] 優(yōu)選地，在步驟（a)和（b)中，有機(jī)溶劑獨(dú)立地選自二氯甲烷、乙腈、乙酸乙酯、N， N-二甲基甲酰胺、二甲亞砜和二氧六環(huán)中的一種或幾種。
[0038] 優(yōu)選地，在步驟（a)和（b)中，堿獨(dú)立地選自三乙胺、二異丙基乙胺和三正丁胺中 的一種或幾種。
[0039] 進(jìn)一步地，該方法還包括以下合成式（II)化合物的步驟：
[0040] (a'）馬來(lái)酸酐與式（I)的氨基烷酸在有機(jī)溶劑中，在回流條件下反應(yīng)得到式（II) 化合物，
[0041 ]
[0042] 其中，X選自1至10的整數(shù)。
[0043] 在步驟（a'），有機(jī)溶劑選自乙酸、二氧六環(huán)、N，N-二甲基甲酰胺（DMF)中的一種 或幾種。
[0044] 優(yōu)選地，反應(yīng)時(shí)間為1 ? 5-4小時(shí)。
[0045] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明提供了一種合成N-馬來(lái)酰亞胺基 烷基酸及N-馬來(lái)酰亞胺基烷基酸琥珀酰亞胺酯的方法。在本發(fā)明中，合成N-馬來(lái)酰亞胺 基烷基酸的步驟中，利用4-硝基三氟乙酸苯酯與式（II)化合物生成活潑酯，再通過(guò)酯交換 進(jìn)行關(guān)環(huán)反應(yīng)，4-硝基三氟乙酸苯酯和堿可以有效地提高關(guān)環(huán)的效率，降低同分異構(gòu)體的 雜質(zhì)含量，工藝簡(jiǎn)單，收率較高。此外，在合成N-馬來(lái)酰亞胺基烷基酸琥珀酰亞胺酯的步驟 中，通過(guò)?；噭Ⅳ人嶂苽涑甚Ｂ戎虚g體，然后酰氯中間體與N-羥基琥珀酰亞胺反應(yīng)， 避免使用現(xiàn)有方法中DCC、DIC縮合試劑帶來(lái)的脲副產(chǎn)物殘留，后處理簡(jiǎn)單且產(chǎn)品純度高， 適合工業(yè)化生產(chǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0046] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0047] 實(shí)施例1
[0048] 合成式（II)化合物，其中X為1。
[0049]
[0050] 向1000ml的三口瓶中加入馬來(lái)酸酐（98g，lmol)與乙酸600ml，然后加入甘氨酸 (75g，leq)，反應(yīng)加熱至90°C反應(yīng)2h至反應(yīng)液澄清，反應(yīng)液分批倒入至1. 2L冰水中，析出白 色固體，過(guò)濾，濾餅水洗兩遍，鼓風(fēng)烘干后得到白色固體粉末162g，收率93. 6%。
[0051] 實(shí)施例2
[0052] 合成式（II)化合物，其中X為3。
[0053]
[0054] 向1000ml的三口瓶中加入馬來(lái)酸酐（98g，lmol)與DMF600ml，然后加入4-氨基 丁酸（103g，leq)，反應(yīng)加熱至120°C反應(yīng)1. 5h至反應(yīng)液澄清，反應(yīng)液分批倒入至1. 2L冰水 中，析出白色固體，過(guò)濾，濾餅水洗兩遍，鼓風(fēng)烘干后得到白色固體粉末191g，收率95. 0%。
[0055] 實(shí)施例3
[0056] 合成式（II)化合物，其中X為10。
[0057]
[0058] 向1000ml的三口瓶中加入馬來(lái)酸酐（98g，lmol)與二氧六環(huán)600ml，然后加入 1卜氨基i--酸（201g，leq)，反應(yīng)加熱至110°C反應(yīng)4h至反應(yīng)液澄清，反應(yīng)液分批倒入至 1. 2L冰水中，析出白色固體，過(guò)濾，濾餅水洗兩遍，鼓風(fēng)烘干后得到白色固體粉末271g，收 率 90. 3%。
[0059] 實(shí)施例4
[0060] 合成N-馬來(lái)酰亞胺基乙酸，即式（III)化合物，其中X為1。
[0061]
[0062] 向1000ml的三口燒瓶中，加入式（II)化合物（162g，0. 94mol，X= 1)以及二氯 甲烷400ml，然后加入三乙胺（284. 8g，2. 82mol)，冰鹽攪拌冷卻至-2 °C，滴加4-硝基三氟 乙酸苯酯（353. 4g，1. 5mol)溶于300ml二氯甲烷的溶液，控制溫度低于-5-10°C，滴完保溫 攪拌3h。反應(yīng)液濃縮干，加入水400ml，攪拌下用濃鹽酸調(diào)節(jié)PH至3-4,過(guò)濾除去4-硝基 苯酚，濾