一种L-肌肽的合成方法与流程

一种l-肌肽的合成方法
技术领域
1.本发明属于药物化学合成技术领域，具体涉及一种l-肌肽的合成方法。


背景技术：

2.l-肌肽（l-carnosine）是由β-丙氨酸和l-组氨酸缩合的一种天然的水溶性二肽，广泛地存在于脊椎动物的骨骼肌和中枢神经组织中，同时在心肌、肾、胃和嗅球等组织器官中也有存在，可简称β-丙氨酰-l-组氨酸，l-肌肽主要具有抗氧化功能，不仅能抑制金属离子和自由基的促氧化作用、供氢、供电子能力等活性，还能降低酯质氧化产物的浓度，及预防溃疡等重要的生理、药理功能，对于多种疾病如高血压、心脏病、老年痴呆、白内障、抗肿瘤等都具有一定的生物活性，在医药保健、食品及美容等领域具有非常广泛的应用。
3.有关l-肌肽化学合成方法，公开的文献及专利报道的比较多，归纳起来主要有两大类：（1）β-丙氨酸经氨基保护、羧基活化，再与保护的l-组氨酸缩合，最后脱保护基团得到l-肌肽。主要利用邻苯二甲酸酐与β-丙氨酸生成邻苯二甲酰-β-丙氨酸保护氨基，羧基与氯化亚砜反应生成邻苯二甲酰-β-丙氨酰氯，再与保护的l-组氨酸形成肽键、然后脱氨基的保护基团得到l-肌肽。该路线过程需要用到水合肼进行肼解邻苯二甲酰基脱保护，肼类属高毒类化合物，肼残留对产品质量影响大，而且肼解反应条件较苛刻，产生的副产物及杂质较复杂，使得收率较低，肽键形成过程中易消旋，影响产品纯度，溶剂消耗较大，不利于环保要求。
4.（2）使用不同的β-丙氨酸类似物或相似结构，构建与l-组氨酸缩合形成肽键，再进行官能团转化得到l-肌肽。常用的方法是在醇钠条件下，氰乙酸乙酯与l-组氨酸发生酰胺化反应，得到氰基乙酰-l-组氨酸，其氰基经催化氢化还原得到l-肌肽。该路线步骤较短，省去对不同基团的保护和脱保护的过程，避免消旋产生，但是醇钠条件需要无水操作，增加工业化难度，而且所用的氰乙酸乙酯为有毒物质，生产过程易造成环境污染。
5.针对现有工艺方法中存在的缺陷和不足，力图开发工艺简洁、经济环保的l-肌肽合成技术，尤其是寻求能够适应工业化生产的工艺方案，对该品种的经济和社会效益提高有着重要的现实意义。


技术实现要素：

6.针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种l-肌肽的合成方法，该方法工艺条件温和，有助于降低制备成本，并且有益于体现高效绿色环保而得以满足工业化放大生产的要求。
7.为达此目的，本发明采用以下技术方案：一方面，本发明提供一种l-肌肽的合成方法，所述方法包括以下步骤：（1）3-氨基丙酸甲酯与2-(三甲基硅烷基)乙氧甲基氯反应，得到化合物int-1，反应式如下：
；（2）化合物int-1进行酯水解反应，得到化合物int-2，反应式如下：；（3）化合物int-2与酰氯化试剂进行酰氯化反应生成酰氯中间体，所述的酰氯中间体与n,1-双(三甲基硅基)-l-组氨酸三甲基硅基酯进行酰胺化反应，得到化合物int-3，反应式如下：；（4）化合物int-3进行脱保护反应，得到化合物int-4，反应式如下：；（5）在四丁基氟化铵存在下，化合物int-4进行脱保护反应，得到l-肌肽，反应式如下：。
8.本发明的合成路线条件温和，不使用毒性大的试剂，绿色环保，有利于终产品原料药的质量控制和提高，所用试剂原料易得，并且收率达90%，技术方案合理并且对环境友好，可以大量生产来满足使用需求，适用于工业化生产。
9.优选地，步骤（1）所述3-氨基丙酸甲酯与2-(三甲基硅烷基)乙氧甲基氯的摩尔比为1:1-2，例如1:1、1:1.2、1:1.4、1:1.5、1:1.7、1:1.9或1:2。
10.优选地，步骤（1）所述反应在碱性物质存在下进行。
11.优选地，所述碱性物质为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钾、碳酸钠、碳酸铯、氢化钠、三乙胺、n,n-二异丙基乙胺、吡啶、4-二甲氨基吡啶或2,6-二甲基吡啶中的任意一种或至少两种的组合。
12.优选地，所述碱性物质与3-氨基丙酸甲酯的摩尔比为1-4:1，例如1:1、1.5:1、1.8:1、2:1、2.5:1、2.8:1、3:1、3.5:1、3.8:1或4:1。
13.优选地，步骤（1）所述反应的溶剂为乙腈、四氢呋喃、甲基叔丁基醚、甲苯或n,n-二甲基甲酰胺中的任意一种或至少两种的组合。
14.优选地，步骤（1）所述反应的温度为20-50℃（例如20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃或50℃），反应时间为6-12小时（例如6小时、7小时、9小时、10小时、11小时或12小时）。
15.在本发明中，步骤（2）所述酯水解反应的方法和条件为本领域此类反应的常规方法和条件。
16.优选地，步骤（2）所述酯水解反应在碱性物质存在下进行，所述碱性物质为氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化锂中的任意一种或至少两种的组合。
17.优选地，步骤（2）所述酯水解反应的温度为30-100℃（例如30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃或100℃），时间为1-12小时（例如1小时、3小时、5小时、7小时、9小时或12小时）。
18.优选地，步骤（3）所述酰氯化试剂为草酰氯、氯化亚砜、氯甲酸异丁酯、三氯氧磷、五氯化磷、三氯化磷、硫酰氯、乙酰氯、氯乙酰氯、特戊酰氯或苯甲酰氯中的任意一种或至少两种的组合。
19.优选地，所述酰氯化试剂与化合物int-2的摩尔比为1-2:1，例如1:1、1.2:1、1.4:1、1.5:1、1.7:1、1.9:1或2:1。
20.优选地，步骤（3）所述酰氯化反应的温度为20-80℃（例如20℃、30℃、40℃、50℃、60℃、70℃或80℃），反应时间为1-6小时（例如1小时、2小时、3小时、4小时、5小时或6小时）。
21.优选地，步骤（3）所述化合物int-2与n,1-双(三甲基硅基)-l-组氨酸三甲基硅基酯的摩尔比为(1-1.2): (1-1.2)，例如1:1、1:1.1、1:1.05、1:1.2、1.1:1或1.2:1。
22.优选地，步骤（3）所述酰胺化反应在碱性物质存在下进行。
23.优选地，所述碱性物质为n,n-二异丙基乙胺、三乙胺、二乙胺、乙二胺、吡啶、哌啶、三正丁胺、4-二甲氨基吡啶、2,6-二甲基吡啶、苯胺、苄胺、苯乙胺、n,n-二甲基苯胺、n,n-二乙基苯胺、三异丙胺、四甲基胍、二异丙胺、n-甲基吡咯烷酮、n-甲基吗啡啉、n-乙基吗啡啉、8-羟基喹啉、哌嗪、n-甲基哌嗪或二环己胺中的任意一种或至少两种的组合。
24.优选地，所述碱性物质与n,1-双(三甲基硅基)-l-组氨酸三甲基硅基酯的摩尔比为1-3:1，例如1:1、1.3:1、1.5:1、1.8:1、2:1、2.3:1、2.5:1、2.8:1或3:1。
25.优选地，步骤（3）所述酰胺化反应的溶剂为二氯甲烷、二氯乙烷、氯仿、四氢呋喃、甲基叔丁基醚、1,4-二氧六环或乙腈中的任意一种或至少两种的组合。
26.优选地，步骤（3）所述酰胺化反应的温度为50-80℃（例如50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃或80℃），反应时间为2-8小时（例如2小时、3小时、4小时、5小时、6小时、7小时或8小时）。
27.优选地，步骤（4）所述脱保护反应为水解脱保护反应或者醇解脱保护反应。
28.在本发明中，所述水解脱保护反应为加入水，控制温度为20-30℃（例如20℃、23℃、25℃、28℃或30℃），进行水解反应0.5-1小时（例如0.5小时、0.8小时或1小时）。
29.在本发明中，所述醇解脱保护反应是使用甲醇、乙醇或异丙醇中的任意一种或至少两种的组合进行。
30.在本发明中，所述醇解脱保护反应的温度为20-30℃（例如20℃、23℃、25℃、28℃或30℃），时间为0.5-1小时（例如0.5小时、0.8小时或1小时）。
31.在本发明中，所述醇解脱保护反应的溶剂为二氯甲烷。
32.优选地，步骤（5）所述四丁基氟化铵与化合物int-4的摩尔比为2-5:1，例如2:1、2.5:1、3:1、3.5:1、4:1、4.5:1或5:1。
33.优选地，步骤（5）所述脱保护反应的溶剂为四氢呋喃、甲基叔丁基醚、1,4-二氧六环或乙腈中的任意一种或至少两种的组合。
34.优选地，步骤（5）所述脱保护反应的温度为40-80℃（例如40℃、50℃、60℃、70℃或80℃），反应时间为2-6小时（例如2小时、3小时、4小时、5小时或6小时）。
35.作为优选技术方案，本发明所述的一种l-肌肽的合成方法包括以下步骤：（1）在碱性物质存在下，3-氨基丙酸甲酯与2-(三甲基硅烷基)乙氧甲基氯以摩尔比为1:1-2，于20-50℃，反应6-12小时，得到化合物int-1；（2）在碱性物质存在下，化合物int-1进行酯水解反应，得到化合物int-2；（3）化合物int-2与酰氯化试剂以摩尔比1:1-2在20-80℃进行酰氯化反应1-6小时，生成酰氯中间体，在碱性物质存在下，所述的酰氯中间体与n,1-双(三甲基硅基)-l-组氨酸三甲基硅基酯以摩尔比(1-1.2): (1-1.2)于50-80℃，进行酰胺化反应2-8小时，得到化合物int-3；（4）化合物int-3进行水解或醇解脱保护反应，得到化合物int-4；（5）在四丁基氟化铵存在下，化合物int-4在40-80℃进行脱保护反应2-6小时，所述四丁基氟化铵与化合物int-4的摩尔比为2-5:1，得到l-肌肽。
36.相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：本发明的合成方法条件温和，不使用毒性大的试剂，绿色环保，有利于终产品原料药的质量控制和提高，所用试剂原料易得，并且收率高，技术方案合理并且对环境友好，可以大量生产来满足使用需求，适用于工业化生产。
具体实施方式
37.下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
38.实施例1在本实施例中，提供一种l-肌肽的合成方法，具体包括以下步骤：（1）制备化合物int-1：3-氨基丙酸甲酯（10g，97mmol）溶于乙腈（180ml），加入三乙胺（10g，99mmol），冰浴冷却，缓慢滴加2-(三甲基硅烷基)乙氧甲基氯（17g，0.1mol），升温20℃反应12h，减压浓缩除去有机溶剂，加入二氯甲烷萃取，食盐水洗，无水硫酸钠干燥，减压旋蒸至干，粗品经乙酸乙酯-正庚烷混合溶剂重结晶，真空干燥，得到化合物int-1（20g），收率88%；1h nmr(dmso，400 mhz)： (s，9h)，0.80 (t，j=6.8 hz，2h)，2.54 (t，j=7.1 hz，2h)，2.91 (t，j=7.5 hz，2h)，3.43 (t，j=7.1 hz，2h)，3.69 (s，3h)，4.81 (s，2h) ppm；（2）制备化合物int-2：化合物int-1（20g，86mmol）溶于乙醇（100ml）和水（70ml），冰浴冷却，缓慢加入氢
氧化钠（7g，0.18mol）的水（400ml）溶液，保温40℃反应1h，滴加10%醋酸溶液，加入二氯甲烷萃取，分层，收集有机相，用食盐水洗，无水硫酸钠干燥，减压旋蒸至干，得到化合物int-2（17g），收率90%；1h nmr(dmso，400 mhz)：(s，9h)，0.80 (t，j=6.8 hz，2h)，2.52 (t，j=7.1 hz，2h)，2.90 (t，j=7.5 hz，2h)，3.42 (t，j=7.1 hz，2h)，4.83 (s，2h) ppm；（3）制备化合物int-3：将化合物int-2（17g，77mmol）置于冰浴冷却下，滴加草酰氯（10g, 79mmol），搅拌下缓慢升温，至20℃反应6h，减压旋蒸浓缩至干得油状物，溶于二氯甲烷（500ml），加入n,1-双(三甲基硅基)-l-组氨酸三甲基硅基酯（371.70g，1mol），冰浴冷却，缓慢加入吡啶（7g，88mmol），升温80℃反应2h，减压旋蒸至干，二氯甲烷萃取，用食盐水洗，无水硫酸钠干燥，减压旋蒸至干，得到的粗品，经乙酸乙酯-石油醚混合溶剂重结晶，得到化合物int-3（38g），收率86%；1h nmr(dmso，400 mhz)：(s，9h)，0.08 (s，18h)，0.20 (s，9h)，0.80 (t，j=6.6 hz，2h)，2.43 (t，j=7.5 hz，2h)，2.90 (t，j=7.0 hz，2h)，3.02 (m，2h)，3.35 (t，j=6.9 hz，2h)，4.57 (dd，2h)，4.80 (m，1h)，7.01 (s，1h)，7.81 (s，1h) ppm。 (c=1.0，meoh)；（4）制备化合物int-4：化合物int-3（38g，66mmol）溶于二氯甲烷（500ml），冰浴冷却，缓慢滴加异丙醇（80ml），保温20℃反应1h，抽滤，滤饼水洗，粗品经乙酸乙酯-石油醚混合溶剂重结晶，真空干燥，得到化合物int-4（22g），收率93%；1h nmr(dmso，400 mhz)：(s，9h)，0.80 (t，j=6.6 hz，2h)，2.44 (t，j=7.5 hz，2h)，2.91 (t，j=7.0 hz，2h)，3.02 (m，2h)，3.34 (t，j=6.9 hz，2h)，4.58 (dd，2h)，4.80 (m，1h)，6.95 (s，1h)，7.85 (s，1h) ppm。 (c=1.0，meoh)；（5）制备l-肌肽：化合物int-4（22g，62mmol）溶于四氢呋喃（250ml），加入四丁基氟化铵（33g, 0.13mol），升温40℃反应6h，降至室温，抽滤过硅藻土，收集滤液，减压浓缩除去有机溶剂，加入二氯甲烷萃取，食盐水洗，无水硫酸钠干燥，减压旋蒸至干，得到l-肌肽（13g），收率93%；1h nmr(dmso，400 mhz)： (t，j=7.5 hz，2h)，3.03 (t，j=7.0 hz，2h)，3.12 (m，2h)，4.72 (m，1h)，6.96 (s，1h)，7.73 (s，1h) ppm。 (c=1.0，meoh)。
39.实施例2：（1）制备化合物int-1：3-氨基丙酸甲酯（15g，0.15mol）溶于四氢呋喃（200ml），加入碳酸钾（50g，0.36mol），冰浴冷却，缓慢滴加2-(三甲基硅烷基)乙氧甲基氯（36g，0.22mol），升温30℃反应9h，减压浓缩除去有机溶剂，加入二氯甲烷萃取，食盐水洗，无水硫酸钠干燥，减压旋蒸至干，粗品经乙酸乙酯-正庚烷混合溶剂重结晶，真空干燥，得到化合物int-1（30g），收率88%；（2）制备化合物int-2：化合物int-1（30g，0.13mol）溶于甲醇（180ml）和水（90ml），冰浴冷却，缓慢加入氢氧化钾（15g，0.27mol）的水（100ml）溶液，保温30℃反应1h，滴加10%醋酸溶液，加入二氯甲烷萃取，分层，收集有机相，用食盐水洗，无水硫酸钠干燥，减压旋蒸至干，得到化合物int-2
（27g），收率96%；（3）制备化合物int-3：将化合物int-2（27g，0.12mol）置于冰浴冷却下，滴加氯化亚砜（22g，0.18mol），搅拌下缓慢升温，至50℃反应3h，减压旋蒸浓缩至干得油状物，溶于四氢呋喃（600ml），加入n,1-双(三甲基硅基)-l-组氨酸三甲基硅基酯（46g，0.12mol），冰浴冷却，缓慢加入三乙胺（25g，0.25mol），升温60℃反应5h，减压旋蒸至干，二氯甲烷萃取，用食盐水洗，无水硫酸钠干燥，减压旋蒸至干，得到的粗品，经乙酸乙酯-石油醚混合溶剂重结晶，得到化合物int-3（64g），收率91%；（4）制备化合物int-4：化合物int-3（60g，0.1mol）溶于二氯甲烷（800ml），冰浴冷却，缓慢滴加水（70g，3.9mol），保温20℃反应1h，抽滤，滤饼水洗，粗品经乙酸乙酯-石油醚混合溶剂重结晶，真空干燥，得到化合物int-4（36g），收率96%；（5）制备l-肌肽：化合物int-4（36g，0.1mol）溶于甲基叔丁基醚（500ml），加入四丁基氟化铵（90g，0.34mol），升温60℃反应4h，降至室温，抽滤过硅藻土，收集滤液，减压浓缩除去有机溶剂，加入二氯甲烷萃取，食盐水洗，无水硫酸钠干燥，减压旋蒸至干，得到l-肌肽（21g），收率92%。
40.实施例3：（1）制备化合物int-1：3-氨基丙酸甲酯（25g，0.24mol）溶于甲基叔丁基醚（400ml），加入氢氧化钾（54g，0.96mol），冰浴冷却，缓慢滴加2-(三甲基硅烷基)乙氧甲基氯（80g，0.48mol），升温50℃反应6h，减压浓缩除去有机溶剂，加入二氯甲烷萃取，食盐水洗，无水硫酸钠干燥，减压旋蒸至干，粗品经乙酸乙酯-正庚烷混合溶剂重结晶，真空干燥，得到化合物int-1（52g），收率92%；（2）制备化合物int-2：化合物int-1（50g，0.21mol）溶于异丙醇（300ml）和水（150ml），冰浴冷却，缓慢加入氢氧化锂（10g，0.42mol）的水（200ml）溶液，保温25℃反应1h，滴加10%醋酸溶液，加入二氯甲烷萃取，分层，收集有机相，用食盐水洗，无水硫酸钠干燥，减压旋蒸至干，得到化合物int-2（45g），收率96%；（3）制备化合物int-3：将化合物int-2（40g，0.18mol）置于冰浴冷却下，滴加氯甲酸异丁酯（50g, 0.37mol），搅拌下缓慢升温，至80℃反应1h，减压旋蒸浓缩至干得油状物，溶于甲基叔丁基醚（600ml），加入n,1-双(三甲基硅基)-l-组氨酸三甲基硅基酯（68g，0.18mol），冰浴冷却，缓慢加入n,n-二异丙基乙胺（70g，0.54mol），升温50℃反应8h，减压旋蒸至干，二氯甲烷萃取，用食盐水洗，无水硫酸钠干燥，减压旋蒸至干，得到的粗品，经乙酸乙酯-石油醚混合溶剂重结晶，得到化合物int-3（91g），收率87%；（4）制备化合物int-4：化合物int-3（90g，0.16mol）溶于二氯甲烷（1000ml），冰浴冷却，缓慢滴加乙醇（200g，4.3mol），保温30℃反应0.5h，抽滤，滤饼水洗，粗品经乙酸乙酯-石油醚混合溶剂重结晶，真空干燥，得到化合物int-4（53g），收率95%；
（5）制备l-肌肽：化合物int-4（50g，0.14mol）溶于乙腈（600ml），加入四丁基氟化铵（180g，0.69mol），升温80℃反应2h，降至室温，抽滤过硅藻土，收集滤液，减压浓缩除去有机溶剂，加入二氯甲烷萃取，食盐水洗，无水硫酸钠干燥，减压旋蒸至干，得到l-肌肽（29g），收率91%。
41.申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的合成方法，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。