CN114213283B - 一锅法制备[2-[1-(Fmoc-氨基)乙氧基]乙氧基]乙酸的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种一锅法制备[2‑[1‑(Fmoc‑氨基)乙氧基]乙氧基]乙酸的方法，属于合成技术领域。方法具体为以二甘醇胺为原料，采用二碳酸二叔丁酯对其进行氨基保护后，加入溴乙酸乙酯进行醚化反应，然后经过水解、脱保护、Fomc基氨基保护、析晶的工序，一锅法制备得到[2‑[1‑(Fmoc‑氨基)乙氧基]乙氧基]乙酸；其中，醚化反应中使用的溶剂为2‑甲基四氢呋喃、环戊基甲醚中至少一种。本发明制备得到的产品纯度＞99％，本发明具有收率高、操作简便、生产成本较低等特点，可有效解决现有制备[2‑[1‑(Fmoc‑氨基)乙氧基]乙氧基]乙酸的方法较为复杂、收率低、不环保的问题。
Description
技术领域
本发明属于合成技术领域，涉及一种一锅法制备[2-[1-(Fmoc-氨基)乙氧基]乙氧基]乙酸的方法。
背景技术
[2-[1-(Fmoc-氨基)乙氧基]乙氧基]乙酸是合成抗艾滋病药物艾拉博特以及糖尿病治疗药物索玛鲁肽的关键中间体化合物，这种修饰性PEG以及其同系物同时还可以应用于药物研发中，例如可以将其通过偶联反应修饰蛋白质类药物、肽类化合物、脂质体，以及小分子药物等。经过修饰的化合物往往会具有如下优点：1、更长的半衰期；2、较低的最大血药浓度；3、血药浓度波动较小；4、较少的酶降解作用；5、较少的免疫原性及抗原性；6、较小的毒性；7、更好的溶解性；8、用药频率减少；9、提高病人的依从性，提高生活质量，降低治疗费用；10、脂质体对肿瘤有更强的被动靶向作用等。此外，修饰性PEG还能够用于生物大分子和细胞的纯化和分析，同时也能够在修饰糖类后作为新的药物材料或者药物载体等。
关于[2-[1-(Fmoc-氨基)乙氧基]乙氧基]乙酸的合成，2002年最早出现文献报道，该报道路线将二甘醇胺作为起始原料，氨基用Boc和Cbz进行保护，醚化反应用四氢呋喃作为溶剂且在氢化钠或叔丁醇钾的作用下与溴乙酸叔丁酯或溴乙酸乙酯进行醚化反应，然后后处理，进行水解、脱保护基，最后上Fmoc萃取、浓缩、析晶得到产品。然而，由于在醚化反应完毕，需进行萃取浓缩操作后才可进行水解过程，操作过程过于繁琐，增加生产成本，而且析晶方法除杂效果差导致最终收率较低。
2019年8月2日CN110078644A公开了一种[2-[1-(Fmoc-氨基)乙氧基]乙氧基]乙酸的制备方法，该方法将邻苯二甲酸酐作为氨基保护，所得中间体与卤代乙酸或卤代乙酸酯进行醚化反应后，进行脱保护或者脱保护和水解，与Fomc基氨基保护试剂反应后纯化，得到[2-[1-(Fmoc-氨基)乙氧基]乙氧基]乙酸。该方法虽然能够获得较高的产率，但邻苯二甲酸酐与二甘醇胺反应温度较高，增加安全风险，而且整个反应萃取步骤多，溶剂萃取后溶剂为混合溶剂无法回收，不符合绿色化学，析晶过程太过繁琐且收率低。
因此，针对现有技术中的问题，本发明研究了一种新的[2-[1-(Fmoc-氨基)乙氧基]乙氧基]乙酸的制备方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有制备[2-[1-(Fmoc-氨基)乙氧基]乙氧基]乙酸的方法较为复杂、产品收率低、不绿色环保的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一锅法制备[2-[1-(Fmoc-氨基)乙氧基]乙氧基]乙酸的方法，以二甘醇胺为原料，采用二碳酸二叔丁酯对其进行氨基保护后，加入溴乙酸乙酯进行醚化反应，然后经过水解、脱保护、Fomc基氨基保护、析晶的工序，一锅法制备得到[2-[1-(Fmoc-氨基)乙氧基]乙氧基]乙酸；其中，醚化反应中使用的溶剂为2-甲基四氢呋喃、环戊基甲醚中至少一种。
上述采用二碳酸二叔丁酯进行氨基保护为：在碱性试剂存在的条件下，将二甘醇胺和二碳酸二叔丁酯加入溶剂进行反应得到待醚化中间体
其中，二甘醇胺∶二碳酸二叔丁酯＝1mol∶1-1.5mol，二甘醇胺∶碱性试剂＝1mol∶1-4mol。
进一步的是，上述二甘醇胺∶碱性试剂＝1mol∶1-1.5mol，二甘醇胺∶溶剂(V/V)＝1∶0.5-2。
更进一步是，上述碱性试剂为三乙胺；溶剂为乙醇、甲醇、乙腈、二氯甲烷中任意一种。
进一步的是，控制上述反应温度为10-50℃，反应时间为2-24h。
上述加入溴乙酸乙酯进行醚化反应为：将待醚化中间体和溶剂混合均匀后加入碱性试剂在低温下搅拌反应，然后在低温下加入溴乙酸乙酯和溶剂的混合物，自然升温反应得到醚化中间体
其中，待醚化中间体∶溴乙酸乙酯＝1mol∶1.1-2mol；待醚化中间体∶碱性试剂＝1mol∶1.1-2mol；溶剂为2-甲基四氢呋喃、环戊基甲醚中至少一种。
进一步的是，上述与待醚化中间体混合的溶剂∶待醚化中间体(V/V)＝4-10∶1；与溴乙酸乙酯混合的溶剂∶待醚化中间体(V/V)＝0.8-2∶1。
更进一步的是，上述碱性试剂为氢化钠和/或叔丁醇钾。
更进一步的是，上述反应在氮气保护下进行，碱性溶剂的加入方式为分批加入，低温温度为＜5℃。
上述水解工序为：直接向醚化中间体中加入氢氧化钠和/或氢氧化钾溶液进行水解，静置后分液得到水解后中间体
其中，待醚化中间体∶氢氧化钠和/或氢氧化钾＝1mol∶1.1-2mol。
进一步的是，上述氢氧化钠和/或氢氧化钾溶液的溶度为1-3mol/L。
更进一步的是，上述水解反应后静置分层，分液得到有机相和水相，水相中为水解后中间体；将有机相旋蒸浓缩得到溶剂，将溶剂回收后循环使用。
所述脱保护为将水解后中间体加入盐酸进行脱保护，得到脱保护反应液
其中，待醚化中间体∶盐酸＝1mol∶2-4mol。
进一步的是，上述盐酸溶液的溶度为12mol/L。
上述Fomc基氨基保护为：调节脱保护反应液的pH为8-10，然后加入溶剂、Fomc基氨基保护试剂进行反应
其中，待醚化中间体∶Fomc基氨基保护试剂＝1∶0.5-2mol；Fomc基氨基保护试剂为Fmoc-OSu(FmocN-hydroxysuccinimide este，芴甲氧羰酰琥珀酰亚胺)和/或Fmoc-Cl(9-FluorenylmethylChloroformate，芴甲氧羰酰氯)。
进一步的是，上述反应使用碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾中至少一种调节pH。
更进一步的是，上述待醚化中间体∶Fomc基氨基保护试剂＝1mol∶0.6-1mol；待醚化中间体∶溶剂(V/V)＝1∶3-6；溶剂为水和乙醇，水和乙醇的体积比为1∶1。
上述析晶工序为：将Fomc基氨基保护后的反应液减压浓缩去除乙醇后，用盐酸或硫酸调节pH为2-3，加入晶种进行析晶，将析出的固体过滤干燥，得到纯净的[2-[1-(Fmoc-氨基)乙氧基]乙氧基]乙酸。
进一步的是，所述晶种为[2-[1-(Fmoc-氨基)乙氧基]乙氧基]乙酸晶种。
上述所有反应通过TLC监控反应是否完成。
通过上述方法制备得到[2-[1-(Fmoc-氨基)乙氧基]乙氧基]乙酸纯度＞99％。
本发明的有益效果是：现有技术中，醚化反应步骤使用溶剂均采用四氢呋喃、乙腈等与水互溶的溶剂，在反应后处理时均需进行淬灭、萃取、浓缩等操作后再进行下步反应，且浓缩后溶液为混合溶液无法进行回收使用。本发明的醚化反应步骤是采用2-甲基四氢呋喃或环戊基甲醚作为反应溶剂，反应结束直接加碱即可进行水解反应，水解反应完毕后，直接静置分层，有机相将杂质带走且有机相浓缩后可将2-甲基四氢呋喃和环戊基甲醚回收，大大节约了成本，水相调酸后直接进行氨基脱保护反应，反应操作简洁。
并且在现有技术中，上Fmoc反应完成后，需用大量溶剂将产品从水中萃取出浓缩后再进行重结晶，此操作步骤复杂、消耗溶剂量大，且重结晶收率较低。而本发明在上Fmoc反应完成后，将大部分乙醇浓缩掉，调pH为2-3后加入晶种进行析晶，即可得到高纯度的[2-[1-(Fmoc-氨基)乙氧基]乙氧基]乙酸。
本发明采用一锅法制备[2-[1-(Fmoc-氨基)乙氧基]乙氧基]乙酸，在一个反应器中使反应物连续进行多步反应，提高了反应效率，节能耗且对环境友好；制备得到的产品纯度＞99％，收率高、操作简便；同时，本申请的溶剂在萃取后均可回收利用，生产成本较低且符合绿色化学，适合工业化生产。
具体实施方式
本发明的技术方案，具体可以按照以下方式实施。
一锅法制备[2-[1-(Fmoc-氨基)乙氧基]乙氧基]乙酸的方法，以二甘醇胺为原料，采用二碳酸二叔丁酯对其进行氨基保护后，加入溴乙酸乙酯进行醚化反应，然后经过水解、脱保护、Fomc基氨基保护、析晶的工序，一锅法制备得到[2-[1-(Fmoc-氨基)乙氧基]乙氧基]乙酸；其中，醚化反应中使用的溶剂为2-甲基四氢呋喃、环戊基甲醚中至少一种。
上述一锅法制备[2-[1-(Fmoc-氨基)乙氧基]乙氧基]乙酸的方法，具体包括如下步骤：
a.以二碳酸二叔丁酯对二甘醇胺进行氨基保护，通过浓缩得到氨基保护的待醚化中间体；
b.将步骤a得到的待醚化中间体与溴乙酸乙酯进行醚化反应，得到醚化中间体；
c.将步骤b得到的醚化中间体加入溶液中进行水解反应，得到水解后中间体；
d.将步骤c得到的水解后中间体加入盐酸进行脱保护；
e.将步骤d的产物与Fomc基氨基保护试剂进行氨基保护反应后析晶，得到[2-[1-(Fmoc-氨基)乙氧基]乙氧基]乙酸。
上述步骤a中，以二碳酸二叔丁酯对二甘醇胺进行氨基保护为在碱性试剂存在的条件下，将二甘醇胺和二碳酸二叔丁酯加入溶剂进行反应得到待醚化中间体，其中，二甘醇胺∶二碳酸二叔丁酯＝1mol∶1-1.5mol，二甘醇胺∶碱性试剂＝1mol∶1-4mol；优选的是，二甘醇胺∶碱性试剂＝1mol∶1-1.5mol。
为了保证实验能够进行，因此优选的是，上述二甘醇胺∶溶剂(V/V)＝1∶0.5-2；更优选的是，上述碱性试剂为三乙胺；溶剂为乙醇、甲醇、乙腈、二氯甲烷中任意一种；控制上述反应温度为10-50℃，反应时间为2-24h。
上述步骤b中，加入溴乙酸乙酯进行醚化反应为：将待醚化中间体和溶剂混合均匀后加入碱性试剂在低温下搅拌反应，然后在低温下加入溴乙酸乙酯和溶剂的混合物，自然升温反应得到醚化中间体；其中，待醚化中间体∶溴乙酸乙酯＝1mol∶1.1-2mol；待醚化中间体∶碱性试剂＝1mol∶1.1-2mol；溶剂为2-甲基四氢呋喃、环戊基甲醚中至少一种。
优选的是，上述与待醚化中间体混合的溶剂∶待醚化中间体(V/V)＝4-10∶1；与溴乙酸乙酯混合的溶剂∶待醚化中间体(V/V)＝0.8-2∶1；更优选的是，上述碱性试剂为氢化钠和/或叔丁醇钾；上述反应在氮气保护下进行，碱性溶剂的加入方式为分批加入，低温温度为＜5℃。
上述步骤c中，水解反应为：直接向醚化中间体中加入氢氧化钠和/或氢氧化钾溶液进行水解，静置后分液得到水解后中间体；其中，待醚化中间体∶氢氧化钠和/或氢氧化钾＝1mol∶1.1-2mol。
优选的是，上述氢氧化钠和/或氢氧化钾溶液的溶度为1-3mol/L。
为了降低生产成本，满足绿色化学要求，因此优选的是，上述水解反应后静置分层，分液得到有机相和水相，水相中为水解后中间体；将有机相旋蒸浓缩得到溶剂，将溶剂回收后循环使用。
上述步骤d中，待醚化中间体∶盐酸＝1mol∶2-4mol；优选的是，上述盐酸溶液的溶度为12mol/L。
上述步骤e中，Fomc基氨基保护为调节脱保护工序的产物pH为8-10，然后加入溶剂、Fomc基氨基保护试剂进行反应；其中，待醚化中间体∶Fomc基氨基保护试剂＝1mol∶0.6-1mol；Fomc基氨基保护试剂为Fmoc-OSu(Fmoc N-hydroxysuccinimide este，芴甲氧羰酰琥珀酰亚胺)和/或Fmoc-Cl(9-Fluorenylmethyl Chloroformate，芴甲氧羰酰氯)。
优选的是，上述反应使用碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾中至少一种调节pH；更优选的是，上述待醚化中间体∶溶剂(V/V)＝1∶3-6；溶剂为水和乙醇，水和乙醇的体积比为1∶1。
上述步骤e中，析晶工序为：将Fomc基氨基保护的产物减压浓缩去除乙醇后，用盐酸或硫酸调节pH为2-3，加入晶种进行析晶，将析出的固体过滤干燥，得到纯净的[2-[1-(Fmoc-氨基)乙氧基]乙氧基]乙酸。
优选的是，所述晶种为[2-[1-(Fmoc-氨基)乙氧基]乙氧基]乙酸晶种。
由于醚化中间体不能量化，因此本发明所有试剂的加入量均以待醚化中间体计量。为了保证反应充分，因此优选的是，上述所有反应通过TLC监控反应是否完成。
通过上述方法制备得到[2-[1-(Fmoc-氨基)乙氧基]乙氧基]乙酸纯度＞99％。
下面通过实际的例子对本发明的技术方案和效果做进一步的说明。
实施例
实施例1
一锅法制备[2-[1-(Fmoc-氨基)乙氧基]乙氧基]乙酸，具体实验步骤如下：
a.依次向200mL三口瓶中加入13g二甘醇胺、13.7g三乙胺混匀，然后将28.4g二碳酸二叔丁酯用10g甲醇溶解后，滴加进三口瓶，滴毕在20-30℃下反应3h，TLC监控至原料消失，减压浓缩至干，得到待醚化中间体24.9g，收率为98.1％；
b.在氮气保护下，向步骤a得到的待醚化中间体中加入125g 2-甲基四氢呋喃后搅拌，控制温度为＜5℃，分批加入7.3gNaH后搅拌反应2h，然后滴加30.5g溴乙酸乙酯和25g2-甲基四氢呋喃的混合物，滴毕自然升温反应过夜，取样TLC监控，反应完毕得到醚化中间体；
c.缓慢加入90mL 2mol/L氢氧化钠水溶液，加毕搅拌常温反应，1h后取样TLC监控，水解完毕后，静置10min分层分液，将有机相旋蒸后得到2-甲基四氢呋喃，回收2-甲基四氢呋喃，水相中为水解后中间体，重新将水相加入至反应釜进行下一步反应；
d.向反应釜中加入42.5g浓盐酸进行脱保护，反应2h后取样TLC监测反应完成；
e.加碳酸氢钠固体调节步骤d的产物pH约为9，然后加入100mL水、100ml乙醇，分批加入30.8gFmoc-osu，反应6h后TLC监控，反应完毕后；减压浓缩掉大部分乙醇，盐酸调pH为3，加入晶种进行析晶，析出固体后继续析晶2h，过滤，干燥，得到28.6g白色固体，即[2-[1-(Fmoc-氨基)乙氧基]乙氧基]乙酸。
结果检测：所得[2-[1-(Fmoc-氨基)乙氧基]乙氧基]乙酸纯度为99.5％，收率为60％
实施例2
一锅法制备[2-[1-(Fmoc-氨基)乙氧基]乙氧基]乙酸，具体实验步骤如下：
a.依次向200mL三口瓶中加入17.9g二甘醇胺、18.9g三乙胺混匀，然后将39.2g二碳酸二叔丁酯用14g甲醇溶解后，滴加进三口瓶，滴毕在30-40℃下反应3h，TLC监控至原料消失，减压浓缩至干，得到待醚化中间体34.9g，收率为99.9％；
b.在氮气保护下，向步骤a得到的待醚化中间体中加入180g环戊基甲醚后搅拌，控制温度为＜5℃，分批加入28g叔丁醇钾后搅拌反应2h，然后滴加43g溴乙酸乙酯和35g环戊基甲醚的混合物，滴毕自然升温反应过夜，取样TLC监控，反应完毕得到醚化中间体；
c.缓慢加入170mL 2mol/L氢氧化钠水溶液，加毕搅拌常温反应，5h后取样TLC监控，水解完毕后，静置10min分层分液，将有机相旋蒸后得到环戊基甲醚，回收环戊基甲醚，水相中为水解后中间体，重新将水相加入至反应釜进行下一步反应；
d.向反应釜中加入60g浓盐酸进行脱保护，反应2h后取样TLC监测反应完成；
e.加碳酸氢钠固体调节步骤d的产物pH约为9，然后加入140mL水、140ml乙醇，分批加入42.5gFmoc-osu，反应6h后TLC监控，反应完毕后；减压浓缩掉大部分乙醇，盐酸调pH为2，加入晶种进行析晶，析出固体后继续析晶2h，过滤，干燥，得到41.6g白色固体，即[2-[1-(Fmoc-氨基)乙氧基]乙氧基]乙酸。
结果检测：所得[2-[1-(Fmoc-氨基)乙氧基]乙氧基]乙酸纯度99.6％，收率为63.2％。
Claims (7)
1.一锅法制备[2-[1-(Fmoc-氨基)乙氧基]乙氧基]乙酸的方法，其特征在于：以二甘醇胺为原料，采用二碳酸二叔丁酯对其进行氨基保护后，加入溴乙酸乙酯进行醚化反应，然后经过水解、脱保护、Fmoc基氨基保护、析晶的工序，一锅法制备得到[2-[1-(Fmoc-氨基)乙氧基]乙氧基]乙酸；其中，醚化反应中使用的溶剂为2-甲基四氢呋喃、环戊基甲醚中至少一种；
所述加入溴乙酸乙酯进行醚化反应为：将待醚化中间体和溶剂混合均匀后加入碱性试剂在低温下搅拌反应，然后在低温下加入溴乙酸乙酯和溶剂的混合物，自然升温反应得到醚化中间体
其中，待醚化中间体∶碱性试剂＝1mol∶1.1-2mol；待醚化中间体∶溴乙酸乙酯＝1mol∶1.1-2mol；溶剂为2-甲基四氢呋喃、环戊基甲醚中至少一种；加入溴乙酸乙酯进行醚化反应步骤中的碱性试剂为氢化钠和/或叔丁醇钾；
所述水解工序为：直接向醚化中间体中加入氢氧化钠和/或氢氧化钾溶液进行水解，静置后分液得到水解后中间体
其中，待醚化中间体∶氢氧化钠和/或氢氧化钾＝1mol∶1.1-2mol；
所述析晶为将Fmoc基氨基保护后的反应液减压浓缩去除乙醇后，用盐酸或硫酸调节pH为2-3，加入晶种进行析晶，将析出的固体过滤干燥，得到纯净的[2-[1-(Fmoc-氨基)乙氧基]乙氧基]乙酸。
2.根据权利要求1所述的一锅法制备[2-[1-(Fmoc-氨基)乙氧基]乙氧基]乙酸的方法，其特征在于：所述采用二碳酸二叔丁酯对其进行氨基保护为：在碱性试剂存在的条件下，将二甘醇胺和二碳酸二叔丁酯加入溶剂进行反应得到待醚化中间体
其中，二甘醇胺∶二碳酸二叔丁酯＝1mol∶1-1.5mol，二甘醇胺∶碱性试剂＝1mol∶1-4mol。
3.根据权利要求2所述的一锅法制备[2-[1-(Fmoc-氨基)乙氧基]乙氧基]乙酸的方法，其特征在于：采用二碳酸二叔丁酯对其进行氨基保护步骤中碱性试剂为三乙胺；溶剂为乙醇、甲醇、乙腈、二氯甲烷中任意一种。
4.根据权利要求1所述的一锅法制备[2-[1-(Fmoc-氨基)乙氧基]乙氧基]乙酸的方法，其特征在于：水解反应后静置分层，分液得到有机相和水相，水相中为水解后中间体，将有机相旋蒸浓缩得到溶剂，将溶剂回收后循环使用。
5.根据权利要求1所述的一锅法制备[2-[1-(Fmoc-氨基)乙氧基]乙氧基]乙酸的方法，其特征在于：所述脱保护为：将水解后中间体加入盐酸进行脱保护，得到脱保护反应液
其中，待醚化中间体∶盐酸＝1mol∶2-4mol。
6.根据权利要求1所述的一锅法制备[2-[1-(Fmoc-氨基)乙氧基]乙氧基]乙酸的方法，其特征在于：所述Fmoc基氨基保护为：调节脱保护反应液的pH为8-10，然后加入溶剂、Fmoc基氨基保护试剂进行反应
其中，待醚化中间体∶Fmoc基氨基保护试剂＝1mol∶0.5-2mol，Fmoc基氨基保护试剂为Fmoc-OSu和/或Fmoc-Cl。
7.根据权利要求6所述的一锅法制备[2-[1-(Fmoc-氨基)乙氧基]乙氧基]乙酸的方法，其特征在于：Fmoc基氨基保护步骤中使用碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾中至少一种调节pH。
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