二肽N—甲酰甘氨酰—L—蛋氨酸的合成及表征

楊長安 盧嬰 夏云川

【摘要】本文首先采用甲酸和乙酸酐的混合物對甘氨酸甲酰化，制備N-甲酰甘氨酸；然后將L-蛋氨酸和甲醇在氯化亞砜催化作用下制備L-蛋氨酸甲酯鹽酸鹽；最后分別采用DMAP和NMM為催化劑，四氫呋喃作溶劑，DCC為縮合劑，制備N-甲酰甘氨酰-L-蛋氨酸；并采用液相色譜對中間體和目標產物進行了表征。

【關鍵詞】L-蛋氨酸；甘氨酸；二肽；N-甲酰甘氨酰-L-蛋氨酸；DCC縮合

我國飼料市場資源嚴重短缺，市場上僅有的飼料供不應求，而對飼料添加劑的需求也急速擴大[1，2]。蛋氨酸是合成蛋白質的一種非常重要的必需氨基酸，它在植物性蛋白中含量較少，主要存在于動物性蛋白中。蛋氨酸在體內不能直接合成或轉化速度不能滿足動物的正常生理需要，只能靠外源補充來滿足動物對它的需要。甘氨酸作為一種非必需氨基酸，雖然能在動物體內合，但一般動物對其的需求量大，單靠自身合成往往不能滿足其正常的生理需求，依靠外界補充甘氨酸對于改善動物飼料營養，促進動物生長發育具有重要意義[3]。

氨基酸二肽類化合物的合成是近年來一個新的研究熱點[4-6]。由于氨基酸二肽具有特殊的理化性質，使其在醫藥、臨床、化妝品、農藥、食品等方面有著非常廣泛的應用。最近研究表明，肽與氨基酸的吸收，存在兩種獨立的轉運機制，與氨基酸相比，小肽吸收具有轉運快，耗能低、不易飽和等特點，因此肽營養已成為蛋白質營養研究的新熱點。從動植物、微生物等中分離出的各種生物活性肽，具有抗氧化、抗生素、激素、激化以及調節道味等多種功能，可將其認為是一種新型營養性飼料添加劑。本文首先采用甲酸和乙酸酐的混合物對甘氨酸甲酰化，制備N-甲酰甘氨酸；然后將L-蛋氨酸和甲醇在氯化亞砜催化作用下制備L-蛋氨酸甲酯鹽酸鹽；最后分別采用DMAP和NMM為催化劑，四氫呋喃作溶劑，DCC為縮合劑，制備二肽N-甲酰甘氨酰-L-蛋氨酸。通過對反應條件進行優化，獲得了合成二肽N-甲酰甘氨酰-L-蛋氨酸的最佳工藝。

1 實驗部分

1.1 主要原料

L-蛋氨酸：分析純，上海源聚生物科技有限公司；甘氨酸：分析純，上海源聚生物科技有限公司；N-甲基嗎啡啉：分析純，中國醫藥集團上海化學試劑公司；4-氨基苯甲酸乙酯：分析純，國藥集團化學試劑有限公司；DCC：分析純，國藥集團化學試劑有限公司；四氫呋喃（THF）（AR）：湖南匯虹試劑有限公司，在氫化鋁鋰中加熱回流12h，干燥情況下蒸餾備用；其它試劑均為國產分析純。

1.2 儀器及測試

Aglient（安捷倫）高效液相色譜儀：色譜柱：C18 250×4.6mm 5μm；流動相：V（0.02M磷酸鹽水溶液）：V（乙腈）= 85：15，柱溫25℃，流速0.8 mL/min，檢測波長220 nm。[7]

1.3 目標產物的合成

首先采用甲酸和乙酸酐的混合物對甘氨酸甲酰化，制備N-甲酰甘氨酸；然后將L-蛋氨酸和甲醇在氯化亞砜催化劑作用下制備L-蛋氨酸甲酯鹽酸鹽；最后分別采用DMAP和NMM為催化劑，四氫呋喃作溶劑，DCC為縮合劑，制備N-甲酰甘氨酰-L-蛋氨酸.其合成路線如圖1所示。

1.3.1 N-甲酰甘氨酸的合成

將4.50 g（60 mmol）甘氨酸置于250 mL圓底燒瓶中；加入126 mL甲酸，緩慢升溫使之溶解；在45～50℃恒溫水浴條件下，緩慢恒速滴加醋酸酐42 mL，反應2 h后水浴旋轉蒸干溶劑，再加入適量冰水混合，蒸干，冷卻后有白色晶狀固體物質析出；最后將產物放在40℃真空干燥箱中，真空干燥。所得固體產物質量為5.48 g 。

1.3.2 L-蛋氨酸甲酯鹽酸鹽的合成

在250 mL三口燒瓶中，加入90 mL無水甲醇；置于-5 ℃～-10 ℃環境下冷卻10 min，恒滴緩慢加入二氯亞砜15 mL；攪拌30 min后，將8.94 g（60 mmol）甘氨酸加入其中；低速攪拌1 h后，緩慢升至室溫，常溫下攪拌24 h以上；減壓旋轉蒸干甲醇，得到的產物為白色的粉末狀固體，放在40 ℃的真空干燥箱中干燥24 h，所得固體產物質量為10.57 g 。

1.3.3 二肽N-甲酰甘氨酰-L-蛋氨酸的合成

將3.09 g（30 mmol）N-甲酰甘氨酸和3.89 g（31.8 mmol）4-二甲氨基吡啶（DMAP）置于250 mL圓底燒瓶中；加入150 mL無水THF（四氫呋喃），置于-5 ℃～ -10 ℃環境中；緩慢滴加7.42 g（36 mmol）DCC（二環己基碳二亞胺）的無水四氫呋喃溶液，反應2 h。另取5.99 g（30 mmol）L-蛋氨酸甲酯鹽酸鹽，置于另一250 mL圓底燒瓶中；向其中加入120 mL四氫呋喃，3.60 g（35.6 mmol）N-甲基嗎啡啉（NMM），攪拌1h。

將上述處理的蛋氨酸甲酯鹽酸鹽轉移到裝有N-甲酰甘氨酸的三口瓶中，混合攪拌10 min后，轉移到常溫下攪拌24 h；將反應液過濾，取濾液，蒸干溶劑。加乙酸乙酯300 mL，分別用1.0 mol.L-1的檸檬酸、飽和碳酸鈉水溶液洗滌2次，飽和氯化鈉洗滌1次，蒸干有機相；加入60 mL甲醇和1.0 mol.L-1的氫氧化鈉30.0 mL；反應20分鐘后，利用水浴旋轉蒸發儀蒸出甲醇，用乙酸乙酯進行萃取，水層用 2.0 mol.L-1的檸檬酸調節pH=2；靜置過夜，過濾，水洗至中性，40 ℃下真空干燥，得白色晶狀固體物質11.27 g。

2 結果與討論

2.1 N-甲酰甘氨酸的合成

取7.51g（0.1 mol）甘氨酸，采用乙酸酐做催化劑，在恒溫水浴（45℃ ～ 50℃）條件下，反應時間均為8h。控制不同的甲酸用量，考察甲酸用量對反應收率的影響，其結果如下表所示。

由上表可知，N-甲酰甘氨酸的最佳合成條件為：溫度50 ℃，甲酸用量為210 mL，乙酸酐用量為70 mL，得產物收率為79.92%，產物熔點測定值為190 ℃～195 ℃。

2.2 L-蛋氨酸甲酯鹽酸鹽的合成

取L-蛋氨酸0.10 mol，采用氯化亞砜做催化劑，在冰鹽浴（-5℃～ 10℃）條件下，與無水甲醇進行酯化反應，無水甲醇同時做反應物以及溶劑，故在保證反應完全的前提下，以節約成本為最佳選擇。調節氯化亞砜的用量，考察氯化亞砜用量對反應收率的影響，其結果如下表所示。

由上表可知：L-蛋氨酸甲酯鹽酸鹽的最佳合成條件為：溫度-5?～ -10℃，甲醇用量為150 mL，氯化亞砜用量為0.1 mol（甘氨酸用量為0.1 mol），得產物收率為88.32%，產物熔點測定值為：115 ℃～ 118 ℃。

2.3 二肽N-甲酰甘氨酰-L-蛋氨酸的合成

在二肽的合成階段，N-甲酰甘氨酸在4-二甲基氨基吡啶（DMAP）催化條件下活化；L-蛋氨酸甲酯鹽酸鹽在N-甲基嗎啡啉（NMM）催化條件下活化，然后通過DCC縮合反應制備N-甲酰甘氨酰-L-蛋氨酸，其實驗結果如下表所示：

由上表可知，合成條件：溫度在-5 ℃～ -10 ℃條件下，兩種原料各自活化，并在該低溫條件下混合，然后常溫反應；反應物的配比為：N-甲酰甘氨酸與L-蛋氨酸甲酯鹽酸鹽的摩爾比為1：1，N-甲酰甘氨酸與DMAP的摩爾比為1：1.1，L-蛋氨酸甲酯鹽酸鹽用量與NMM的摩爾比為1：1.2，收率80.26%。

2.4 產物的液相色譜數據

液相色譜檢測結果表明：目標產物N-甲酰甘氨酰-L-蛋氨酸的含量為86.85%。

3 結論

本文首先采用甲酸和乙酸酐的混合物對甘氨酸甲酰化，制備N-甲酰甘氨酸；然后將L-蛋氨酸和甲醇在氯化亞砜催化作用下制備L-蛋氨酸甲酯鹽酸鹽；最后分別采用DMAP和NMM為催化劑，四氫呋喃作溶劑，DCC為縮合劑，成功合成了二肽N-甲酰甘氨酰-L-蛋氨酸。實驗結果表明：

（1）N-甲酰甘氨酸的最佳合成條件：溫度50 ℃，甲酸用量為210 mL，乙酸酐用量為70 mL，收率79.92% 。

（2）L-蛋氨酸甲酯鹽酸鹽的最佳合成條件：溫度-5?～ -10℃，甲醇用量為150 mL，氯化亞砜用量為0.1 mol（甘氨酸用量為0.1 mol），收率88.32%。

（3）二肽N-甲酰甘氨酰-L-蛋氨酸的合成條件：溫度在-5 ℃～ -10 ℃條件下，N-甲酰甘氨酸與L-蛋氨酸甲酯鹽酸鹽的摩爾比為1：1，N-甲酰甘氨酸與DMAP的摩爾比為1：1.1，L-蛋氨酸甲酯鹽酸鹽用量與NMM的摩爾比為1：1.2。目標產物N-甲酰甘氨酰-L-蛋氨酸的含量為86.85%，收率80.26%。

參考文獻：

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