N-碘代乙酰基-N′-生物素-3,6-二氧雜辛烷-1,8-二胺的簡便合成*

王立霞，向俊鋒，唐亞林

(中國科學院 化學研究所 國家分子科學中心 分子動態與穩態結構實驗室，北京 100190)

·研究簡報·

N-碘代乙酰基-N′-生物素-3,6-二氧雜辛烷-1,8-二胺的簡便合成*

王立霞，向俊鋒，唐亞林

(中國科學院 化學研究所 國家分子科學中心 分子動態與穩態結構實驗室，北京 100190)

報道N-碘代乙酰基-N′-生物素-3,6-二氧雜辛烷-1,8-二胺(4)的簡便合成方法。以3,6-二氧雜辛烷-1,8-二氨和D-生物素為原料，經4步反應，高收率(74.9%)地合成了4，其結構經1H NMR確證。

3,6-二氧雜辛烷-1,8-二氨;D-生物素;N-碘代乙酰基-N′-生物素-3,6-二氧雜辛烷-1,8-二胺；合成

PEG類修飾劑，因其具有毒性小、無抗原性、親水性和生物相容性良好等優點，被廣泛應用于蛋白質等生物大分子的化學修飾[1]。D-生物素是人和動物新陳代謝中不可缺少的一種水溶性B族維生素，其不僅在脂肪酸生化合成和糖酵解等多種生化反應中扮演重要角色，也是分子生物學中常用的分子探針標記物[2]。將PEG類修飾劑和D-生物素引入到同一個化合物結構中，使其兼具親水性和親生物性，引起了材料和藥物化學工作者濃厚的研究興趣[3-4]。

N-碘代乙酰基-N′-生物素-3,6-二氧雜辛烷-1,8-二胺(4)是該類化合物的典型代表，除良好的親水性和親生物性等特性外，還具有很強的反應活性，可被進一步引入到復雜的有機化合物結構中[5-6]。

2000年，Hawrot小組[7]以3,6-二氧雜辛烷-1,8-二氨和D-生物素為原料，經5步反應合成了4。該方法操作復雜，產率較低且其中4步反應均需柱層析純化。

為減少反應步驟，簡化后處理，提高反應產率，本文以3,6-二氧雜辛烷-1,8-二氨和D-生物素(D-biotin)為原料，經4步反應，高收率(74.9%)地合成了4(Scheme 1),其結構經1H NMR確證。改進后的方法縮短了反應路線，簡化了反應后處理，總收率從33.6%提高至74.9%。

1 實驗部分

1．1 儀器與試劑

AVANCE 400MHz型核磁共振儀(CDCl3為溶劑，TMS為內標)。

所用試劑均為分析純,使用前按標準方法純化。

1．2 合成

(1)N-Boc-3,6-二氧雜辛烷-1,8-二胺(1)的合成[8]

在燒瓶中加入3,6-二氧雜辛烷-1,8-二氨10.0g(67.5mmol)和氯仿100mL，攪拌使其溶解；氮氣保護，攪拌下于0℃緩慢滴加二碳酸二叔丁基酯(Boc)2O 1.475g(6.75mmol)的干燥氯仿(100mL)溶液，滴畢，于0℃反應0.5h～1h；于室溫反應12h。旋干溶劑，加水100mL，用二氯甲烷(3×100mL)萃取，合并有機相，用飽和食鹽水洗滌，無水硫酸鎂干燥，旋干溶劑得亮黃色油狀物11.68g，收率100%；1H NMRδ：3.60(s,4H),3.54～3.48(m,4H),3.31～3.28(m,2H),2.86(t,J=5.2Hz,2H)，1.42(s,9H)。

(2)N-Boc-N′-生物素-3,6-二氧雜辛烷-1,8-二胺(2)的合成[9]

在燒瓶中依次加入D-biotin 4.4g(18mmol)，O-苯并氮唑-四甲基脲六氟磷酸酯(HBTU)6g(16mmol)，N，N-二異丙基乙胺(DIPEA)3.5mL和干燥DMF 332mL，于室溫攪拌使其溶解；緩慢滴入3g(12mmol)1中，滴畢，反應1h。旋干溶劑得棕黃色油狀物，經硅膠柱層析[洗脫劑：V(丙酮)∶V(甲醇)=10∶1]純化得黃色油狀物25.3g，收率91.3%；1H NMR(CD3OD)δ：4.53～4.50(m,1H),4.34～4.31(m,1H),3.64(s,4H),3.54(tt,J=12.8Hz,5.6Hz,4H),3.40(t,J=5.6Hz,2H),3.25(t,J=5.6Hz,2H),2.95(dd,J=12.4Hz,5.2Hz,1H),2.70(d,J=12.8Hz,1H),2.24(t,J=7.6Hz,2H),1.73～1.63(m,7H),1.40(s,9H)。

(3)N-生物素-3,6-二氧雜辛烷-1,8-二胺(3)的合成[9]

在反應瓶中加入25.3g(11mmol)和三氟乙酸50mL，攪拌使其溶解；加入苯甲醚0.5mL，于室溫反應1h。旋干溶劑得棕色油狀物3(未經純化和表征，直接進行下步反應)。

(4)4的合成[7]

在反應瓶中加入3150mg(0.4mmol)和干燥的四氫呋喃5mL，于室溫攪拌使其溶解；依次滴加碘代乙酸酐354mg(1mmol)和DIPEA 129mg(1mol)，滴畢，反應1h。旋干溶劑后經快速柱層析[洗脫劑：V(二氯甲烷)∶V(甲醇)=10∶1]純化得白色固體4177mg，收率82%；1H NMR(D2O)δ：4.65～4.63(m,1H),4.47～4.45(m,1H),3.80(s,2H),3.73(s,4H),3.67(s,4H),3.44(s,4H),3.02(dd,J=8.0Hz,4.0Hz,1H),2.81(d,J=12.0Hz,1H),2.31(t,J=4.0Hz,2H),1.79～1.42(m,7H)。

2 結果與討論

合成1時，因價格便宜，可加入過量3,6-二氧雜辛烷-1,8-二氨，反應結束后，經水洗和萃取即可制得1，收率100%；合成2時，在HBTU和DIPEA作用下，經成熟的酸胺縮合反應，短時間即可高收率(91.3%)的制得2；合成3時，在三氟乙酸和少量苯甲醚作用下順利脫去保護基Boc就可直接用于下步反應；合成4時，參考了Hawrot小組[7]所采用的方法，在DIPEA作用下，引入碘代乙酰基合成4，收率82%。

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FacileSynthesisofN-iodoacetyl-N′-biotinyl-3,6-dioxaoctane-1,8-diamine

WANG Li-xia,XIANG Jun-feng,TANG Ya-lin

(State Key Laboratory for Structural Chemistry of Unstable and Stable Species,Beijing National Laboratory for Molecular Sciences,Institute of Chemistry,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100190,China)

A facile and effective method of synthesizingN-iodoacetyl-N′-biotinyl-3,6-dioxaoctane-1,8-diamine(4)was reported.4with yield of 74.9% was synthesized from 3,6-dioxaoctane-1,8-diamine and D-biotin by a four-step reaction.The structure was confirmed by1H NMR.

3,6-dioxaoctane-1,8-diamine;D-biotin;N-iodoacetyl-N′-biotinyl-3,6-dioxaoctane-1,8-diamine;synthesis

2013-08-30；

2014-09-20

國家自然科學基金資助項目(21302188,81072576)

王立霞(1984-)，女，漢族，山東聊城人，博士研究生，助理研究員，主要從事有機合成及超分子化學的研究。

唐亞林，研究員，博士生導師，E-mail：tangyl@iccas.ac.cn

O626.1；O623.73

A

1005-1511(2014)06-0800-03