D-脯氨酸催化的(3S,4S)-4-氨基-3-羥基-5-苯基戊酸衍生物的合成

包可婷， 張 偉， 李英霞， 胡 春

(1. 沈陽藥科大學 制藥工程學院，遼寧 沈陽 110016； 2. 復旦大學 藥學院，上海 201203)

·制藥技術·

D-脯氨酸催化的(3S,4S)-4-氨基-3-羥基-5-苯基戊酸衍生物的合成

包可婷1,2， 張 偉2， 李英霞2， 胡 春1*

(1. 沈陽藥科大學 制藥工程學院，遼寧 沈陽 110016； 2. 復旦大學 藥學院，上海 201203)

報道了一條合成(3S,4S)-4-氨基-3-羥基-5-苯基戊酸(Ahppa)衍生物的新路線。以氨基保護的L-苯丙氨酸為起始原料，依次經Weinreb胺縮合、還原、aldol縮合及溴仿4步反應合成了3個Ahppa衍生物，總收率5.8%～6.7%，其結構經1H NMR，13C NMR和ESI-MS確證。對反應條件進行了探討，結果表明：催化劑D-脯氨酸用量對反應收率影響不大，對立體選擇性影響較大；氨基上保護基體積較大有利于提高反應立體選擇性。

苯丙氨酸； 天冬氨酸蛋白酶抑制劑； (3S,4S)-4-氨基-3-羥基-5-苯基戊酸； D-脯氨酸； 催化； 藥物合成

β-羥基-γ-氨基酸是一種重要的非天然氨基酸，廣泛地存在于多種具有生物活性的天然產物中。例如廣為人知的抗癌藥物紫杉醇(Taxol)[1]、免疫調節劑Bestatin[2]、抗腫瘤多藥耐藥性的Hapalosin[3]、高活性的抗癌活性肽Dolastatin[4]及有抗病毒和抗腫瘤作用的Didemnin[5]等。

(3S,4S)-4-氨基-3-羥基-6-甲基庚酸(Statine)及其同源化合物(3S,4S)-4-氨基-3-羥基-5-苯基戊酸(Ahppa)是代表性的β-羥基-γ-氨基酸化合物，分別存在于天然肽Pepstatins[6]和Ahpatinins[7]中。Ahppa是天冬氨酸蛋白酶(如腎素、胃蛋白酶、組織蛋白酶D)抑制劑的關鍵結構單元，對大多數天冬氨酸蛋白酶的半數抑制濃度可達到納摩爾級[8]。Ahppa片段的高效合成有利于彌補天然產物的不足，從而利于天然產物的結構改造，因此得到了人們的極大關注。

Scheme 1

Martin等[9]通過不對稱羥基化途徑，以烯丙醇為原料經10步反應制得Ahppa，其中關鍵步驟為苯基鋰對環氧乙烷經親核取代開環制得含一個游離羥基的三羥基化合物。該方法選擇性較高好，但步驟太長，且原料不易獲得。Kondekar等[10]以苯乙醛為原料通過不對稱羥氨化途徑，經9步反應制得Ahppa，其中關鍵步驟為Sharpless不對稱羥氨化反應。該方法所用原料較便宜，但步驟較多，關鍵步驟收率64%。 Andrés等[11]以α-二芐基氨基醛為原料，通過Reformatsky反應合成(3S,4S)-Ahppa。該方法收率與ee值尚可，但所用氨基醛不夠穩定，需現制現用，限制了其應用。

鑒于已有Ahppa的合成路線復雜、成本較高等缺點，本文設計了一條合成Ahppa衍生物的新路線。以廉價易得的L-苯丙氨酸衍生物(1a～1c)為起始原料，與N-甲基-N-甲氧基胺(Weinreb胺)縮合制得(S)-2-氨基-N-甲氧基-N-甲基苯丙酰胺衍生物(2a～2c)； 2a～2c經LiAlH4還原制得(S)-2-氨基苯丙醛衍生物(3a～3c)；以丙酮為溶劑、D-脯氨酸為催化劑經不對稱aldol反應制得(4S,5S)-5-氨基-4-羥基-6-苯基-2-酮衍生物(4a～4c);再經溴仿反應合成了Ahppa衍生物 (5a～5c, Scheme 1)，總收率5.8%～6.7%，其結構經1H NMR，13C NMR和ESI-MS確證。

1 實驗部分

1．1 儀器與試劑

Rudolph Autopol IV-T型自動旋光儀；Varian 400型和Varian 600型核磁共振儀(以CDCl3為溶劑，TMS為內標)；Agilent 1100型質譜儀。

薄層色譜用硅膠板，煙臺黃海公司；其余所用試劑均為分析純，其中THF經金屬鈉回流重蒸處理，二氯甲烷經氫化鈣回流重蒸處理。

1．2 合成

(1) 2a～2c的合成 (以2a為例)

將1a 1.0 g (3.77 mmol) 加入100 mL反應瓶中，冰浴冷卻下加入二氯甲烷50 mL，攪拌反應10 min；依次加入Weinreb胺441 mg(4.52 mmol)，N,N-二異丙基乙胺(DIPEA) 1.6 mL(9.42 mmol), 1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亞胺鹽酸鹽(EDCI·HCl)867 mg(4.52 mmol)和1-羥基苯并三唑(HOBt)611 mg(4.52 mmol)，加畢，于室溫反應2 h(TLC監測)。加入1 mol·L-1鹽酸淬滅反應，用乙酸乙酯萃取，合并萃取液，依次用飽和碳酸氫鈉溶液和飽和食鹽水洗滌，無水硫酸鈉干燥，減壓濃縮，殘余物經硅膠柱層析(洗脫劑：A=V(石油醚)∶V(乙酸乙酯)=5 ∶1)純化得2a。

用類似方法合成2b與2c。

(2) 4a～4c的合成(以4a為例)

在反應瓶中加入THF 50 mL和2a 930 mg(3.02 mmol)，冰浴條件下分3批加入LiAlH4126 mg (3.32 mmol)，反應1 h(TLC監測)。加水126 μL淬滅反應，加入15%氫氧化鈉溶液126 μL，攪拌15 min；加水378 μL，攪拌15 min(反應體系出現白色沉淀)，加入無水硫酸鎂4.5 g，攪拌30 min；過濾除去沉淀，濾液減壓濃縮得白色固體3a； ESI-MSm/z： 272.1 {[M+Na]+}，不經純化直接進行下步反應。

在反應瓶中依次加入丙酮50 mL和3a，攪拌使其溶解；加入D-脯氨酸140 mg(1.21 mmol)，于室溫反應3 d(TLC監測)。加入飽和NH4Cl溶液淬滅反應，用乙酸乙酯萃取，合并萃取液，用無水硫酸鈉干燥，減壓濃縮，殘余物經硅膠柱層析(洗脫劑：A=3 ∶1)純化得白色固體4a。

用類似方法合成白色固體4b和4c。

(3) 5a～5c的合成(以5a為例)

在反應瓶中加入(3S,4S)-4a 100 mg(0.323 mmol)和二氧六環1 mL，冰浴冷卻，避光，攪拌下加入Br262 μL(1.212 mmol)和氫氧化鈉溶液1.3 mL(3.394 mmol)，于0 ℃反應1 h；于10 ℃反應過夜。以酸化的KI為指示劑，加入固體亞硫酸氫鈉，直至溶液棕色褪去。用乙酸乙酯洗滌數次，棄去有機層，水相用1 mol·L-1鹽酸調至pH 3，用乙酸乙酯萃取，合并有機相，用無水硫酸鈉干燥，減壓濃縮，殘余物經硅膠制備色譜(展開劑：A=3 ∶1)純化得白色固體5a。

用類似方法合成白色固體5b與5c。

2 結果與討論

2.1 D-脯氨酸的用量對反應立體選擇性的影響

分別用0.05～1.00 eq. D-脯氨酸與1.00 eq.2a在丙酮溶劑中反應，用HPLC計算兩種非對映異構體的比例，考察D-脯氨酸的用量對反應收率和立體選擇性(通過1H NMR測定，ABX系統中α-亞甲基上兩個氫的化學位移不同，在順式異構體中，亞甲基的低場質子與鄰位氫有較小的耦合常數，在反式異構體中，亞甲基的低場質子與鄰位氫有較大的耦合常數[12])的影響，結果見表1。由表1可以看出，當n(D-脯氨酸)∶n(2a)分別為0.05～1.00時，反應總收率均在40%左右，而SS與SR構型的比例則在3.0～4.0之間，從而說明，D-脯氨酸的用量對反應的總收率影響不大，但對立體選擇性影響較大。以n(D-脯氨酸)∶n(2a)為0.4時效果最佳。

表1 D-脯氨酸的用量對反應立體選擇性的影響

adetermined by1H NMR。

2.2 底物拓展

以0.40 eq. D-脯氨酸為催化劑與2a～2c在丙酮中進行aldol反應，對該反應的底物進行拓展，結果見Scheme 1。從Scheme 1可以看出，不同的底物對反應的立體選擇性有一定的影響，當氨基采用為Boc和Cbz等體積較大的保護基時，SS與SR構型的比例為4.0左右，當氨基上為體積較小的EtOCO保護基時，SS與SR構型的比例有所下降，收率也有所下降。說明氨基保護基的體積越大，立體選擇性越好。

建立了一條合成帶取代基的Ahppa片段的新路線。該路線以L-苯丙氨酸衍生物為起始原料，通過4步反應得到目標產物。對反應條件進行了探討，結果表明：反應中催化劑D-脯氨酸的用量對反應收率影響不大，但對反應立體選擇性影響較大，氨基上體積較大的保護基有利于提高反應立體選擇性。該合成路線具有原料廉價易得、反應條件溫和及路線簡短等優點，為合成帶取代基的Ahppa片段段提供了一種新方法，但由于最后一步溴仿反應收率不高，因此該方法還需要進一步優化。

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Synthesis of (3S,4S)-4-amino-3-hydroxy-5-phenylpentanoic Acid Derivatives Catalyzed by D-proline

BAO Ke-ting1,2, ZHANG Wei2, LI Ying-xia2, HU Chun1*

(1.School of Pharmaceutical Engineering, Shenyang Pharmaceutical University, Shenyang 110016, China;2. School of Pharmacy, Fudan University, Shanghai 201203, China)

A new route for the synthesis of (3S,4S)-4-amino-3-hydroxy-5-phenylpentanoic acid derivatives was reported. The target compounds with overall yields of 5.8%～6.7% were synthesized by condensation with Weinreb amide, reduction, aldol condensation reaction and bromine imitation reaction, using amino-protected L-phenylalanine as starting material. The structures were confirmed by1H NMR，13C NMR and ESI-MS. The exploration of reaction conditions showed that the loading amount of D-proline had no evident effect on the yield, but on stereoselectivity. Larger size protecting groups in substrate can enhanced the stereo-selectivity.

phenylalanine; aspartic protease inhibitor; (3S,4S)-4-amino-3-hydroxy-5-phenylpentanoic acid; D-proline; catalysis; drug synthesis

2016-01-05

國家自然科學基金資助項目(81573340)； 復旦大學卓學人才計劃資助項目

包可婷(1991-)，女，漢族，浙江蘭溪人，碩士研究生，主要從事新藥設計與合成研究。 E-mail： baoketing1126@163.com

胡春，教授，博士生導師， Tel. 024-23986403， E-mail： chunhu1999@163.com

O623.736; R914.5

A

10.15952/j.cnki.cjsc.1005-1511.2016.04.16006