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

包可婷， 张 伟， 李英霞， 胡 春

(1. 沈阳药科大学 制药工程学院，辽宁 沈阳 110016； 2. 复旦大学 药学院，上海 201203)

·制药技术·

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

包可婷1,2， 张 伟2， 李英霞2， 胡 春1*

(1. 沈阳药科大学 制药工程学院，辽宁 沈阳 110016； 2. 复旦大学 药学院，上海 201203)

报道了一条合成(3S,4S)-4-氨基-3-羟基-5-苯基戊酸(Ahppa)衍生物的新路线。以氨基保护的L-苯丙氨酸为起始原料，依次经Weinreb胺缩合、还原、aldol缩合及溴仿4步反应合成了3个Ahppa衍生物，总收率5.8%～6.7%，其结构经1H NMR，13C NMR和ESI-MS确证。对反应条件进行了探讨，结果表明：催化剂D-脯氨酸用量对反应收率影响不大，对立体选择性影响较大；氨基上保护基体积较大有利于提高反应立体选择性。

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

β-羟基-γ-氨基酸是一种重要的非天然氨基酸，广泛地存在于多种具有生物活性的天然产物中。例如广为人知的抗癌药物紫杉醇(Taxol)[1]、免疫调节剂Bestatin[2]、抗肿瘤多药耐药性的Hapalosin[3]、高活性的抗癌活性肽Dolastatin[4]及有抗病毒和抗肿瘤作用的Didemnin[5]等。

(3S,4S)-4-氨基-3-羟基-6-甲基庚酸(Statine)及其同源化合物(3S,4S)-4-氨基-3-羟基-5-苯基戊酸(Ahppa)是代表性的β-羟基-γ-氨基酸化合物，分别存在于天然肽Pepstatins[6]和Ahpatinins[7]中。Ahppa是天冬氨酸蛋白酶(如肾素、胃蛋白酶、组织蛋白酶D)抑制剂的关键结构单元，对大多数天冬氨酸蛋白酶的半数抑制浓度可达到纳摩尔级[8]。Ahppa片段的高效合成有利于弥补天然产物的不足，从而利于天然产物的结构改造，因此得到了人们的极大关注。

Scheme 1

Martin等[9]通过不对称羟基化途径，以烯丙醇为原料经10步反应制得Ahppa，其中关键步骤为苯基锂对环氧乙烷经亲核取代开环制得含一个游离羟基的三羟基化合物。该方法选择性较高好，但步骤太长，且原料不易获得。Kondekar等[10]以苯乙醛为原料通过不对称羟氨化途径，经9步反应制得Ahppa，其中关键步骤为Sharpless不对称羟氨化反应。该方法所用原料较便宜，但步骤较多，关键步骤收率64%。 Andrés等[11]以α-二苄基氨基醛为原料，通过Reformatsky反应合成(3S,4S)-Ahppa。该方法收率与ee值尚可，但所用氨基醛不够稳定，需现制现用，限制了其应用。

鉴于已有Ahppa的合成路线复杂、成本较高等缺点，本文设计了一条合成Ahppa衍生物的新路线。以廉价易得的L-苯丙氨酸衍生物(1a～1c)为起始原料，与N-甲基-N-甲氧基胺(Weinreb胺)缩合制得(S)-2-氨基-N-甲氧基-N-甲基苯丙酰胺衍生物(2a～2c)； 2a～2c经LiAlH4还原制得(S)-2-氨基苯丙醛衍生物(3a～3c)；以丙酮为溶剂、D-脯氨酸为催化剂经不对称aldol反应制得(4S,5S)-5-氨基-4-羟基-6-苯基-2-酮衍生物(4a～4c);再经溴仿反应合成了Ahppa衍生物 (5a～5c, Scheme 1)，总收率5.8%～6.7%，其结构经1H NMR，13C NMR和ESI-MS确证。

1 实验部分

1．1 仪器与试剂

Rudolph Autopol IV-T型自动旋光仪；Varian 400型和Varian 600型核磁共振仪(以CDCl3为溶剂，TMS为内标)；Agilent 1100型质谱仪。

薄层色谱用硅胶板，烟台黄海公司；其余所用试剂均为分析纯，其中THF经金属钠回流重蒸处理，二氯甲烷经氢化钙回流重蒸处理。

1．2 合成

(1) 2a～2c的合成 (以2a为例)

将1a 1.0 g (3.77 mmol) 加入100 mL反应瓶中，冰浴冷却下加入二氯甲烷50 mL，搅拌反应10 min；依次加入Weinreb胺441 mg(4.52 mmol)，N,N-二异丙基乙胺(DIPEA) 1.6 mL(9.42 mmol), 1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐(EDCI·HCl)867 mg(4.52 mmol)和1-羟基苯并三唑(HOBt)611 mg(4.52 mmol)，加毕，于室温反应2 h(TLC监测)。加入1 mol·L-1盐酸淬灭反应，用乙酸乙酯萃取，合并萃取液，依次用饱和碳酸氢钠溶液和饱和食盐水洗涤，无水硫酸钠干燥，减压浓缩，残余物经硅胶柱层析(洗脱剂：A=V(石油醚)∶V(乙酸乙酯)=5 ∶1)纯化得2a。

用类似方法合成2b与2c。

(2) 4a～4c的合成(以4a为例)

在反应瓶中加入THF 50 mL和2a 930 mg(3.02 mmol)，冰浴条件下分3批加入LiAlH4126 mg (3.32 mmol)，反应1 h(TLC监测)。加水126 μL淬灭反应，加入15%氢氧化钠溶液126 μL，搅拌15 min；加水378 μL，搅拌15 min(反应体系出现白色沉淀)，加入无水硫酸镁4.5 g，搅拌30 min；过滤除去沉淀，滤液减压浓缩得白色固体3a； ESI-MSm/z： 272.1 {[M+Na]+}，不经纯化直接进行下步反应。

在反应瓶中依次加入丙酮50 mL和3a，搅拌使其溶解；加入D-脯氨酸140 mg(1.21 mmol)，于室温反应3 d(TLC监测)。加入饱和NH4Cl溶液淬灭反应，用乙酸乙酯萃取，合并萃取液，用无水硫酸钠干燥，减压浓缩，残余物经硅胶柱层析(洗脱剂：A=3 ∶1)纯化得白色固体4a。

用类似方法合成白色固体4b和4c。

(3) 5a～5c的合成(以5a为例)

在反应瓶中加入(3S,4S)-4a 100 mg(0.323 mmol)和二氧六环1 mL，冰浴冷却，避光，搅拌下加入Br262 μL(1.212 mmol)和氢氧化钠溶液1.3 mL(3.394 mmol)，于0 ℃反应1 h；于10 ℃反应过夜。以酸化的KI为指示剂，加入固体亚硫酸氢钠，直至溶液棕色褪去。用乙酸乙酯洗涤数次，弃去有机层，水相用1 mol·L-1盐酸调至pH 3，用乙酸乙酯萃取，合并有机相，用无水硫酸钠干燥，减压浓缩，残余物经硅胶制备色谱(展开剂：A=3 ∶1)纯化得白色固体5a。

用类似方法合成白色固体5b与5c。

2 结果与讨论

2.1 D-脯氨酸的用量对反应立体选择性的影响

分别用0.05～1.00 eq. D-脯氨酸与1.00 eq.2a在丙酮溶剂中反应，用HPLC计算两种非对映异构体的比例，考察D-脯氨酸的用量对反应收率和立体选择性(通过1H NMR测定，ABX系统中α-亚甲基上两个氢的化学位移不同，在顺式异构体中，亚甲基的低场质子与邻位氢有较小的耦合常数，在反式异构体中，亚甲基的低场质子与邻位氢有较大的耦合常数[12])的影响，结果见表1。由表1可以看出，当n(D-脯氨酸)∶n(2a)分别为0.05～1.00时，反应总收率均在40%左右，而SS与SR构型的比例则在3.0～4.0之间，从而说明，D-脯氨酸的用量对反应的总收率影响不大，但对立体选择性影响较大。以n(D-脯氨酸)∶n(2a)为0.4时效果最佳。

表1 D-脯氨酸的用量对反应立体选择性的影响

adetermined by1H NMR。

2.2 底物拓展

以0.40 eq. D-脯氨酸为催化剂与2a～2c在丙酮中进行aldol反应，对该反应的底物进行拓展，结果见Scheme 1。从Scheme 1可以看出，不同的底物对反应的立体选择性有一定的影响，当氨基采用为Boc和Cbz等体积较大的保护基时，SS与SR构型的比例为4.0左右，当氨基上为体积较小的EtOCO保护基时，SS与SR构型的比例有所下降，收率也有所下降。说明氨基保护基的体积越大，立体选择性越好。

建立了一条合成带取代基的Ahppa片段的新路线。该路线以L-苯丙氨酸衍生物为起始原料，通过4步反应得到目标产物。对反应条件进行了探讨，结果表明：反应中催化剂D-脯氨酸的用量对反应收率影响不大，但对反应立体选择性影响较大，氨基上体积较大的保护基有利于提高反应立体选择性。该合成路线具有原料廉价易得、反应条件温和及路线简短等优点，为合成带取代基的Ahppa片段段提供了一种新方法，但由于最后一步溴仿反应收率不高，因此该方法还需要进一步优化。

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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

国家自然科学基金资助项目(81573340)； 复旦大学卓学人才计划资助项目

包可婷(1991-)，女，汉族，浙江兰溪人，硕士研究生，主要从事新药设计与合成研究。 E-mail： baoketing1126@163.com

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

O623.736; R914.5

A

10.15952/j.cnki.cjsc.1005-1511.2016.04.16006