一種二茂鐵衍生物的合成方法
【專利摘要】本發明涉及一種二茂鐵衍生物的合成方法。該二茂鐵衍生物是以二茂鐵為原料，經鋰試劑和聯硼酸頻哪醇酯處理得到鹵代二茂鐵，通過付-克酰基化、克萊門森還原法、堿性條件水解得到鹵代二茂鐵烷基醇，再與硝基苯基氯甲酸酯、N-羥基丁二酰亞胺反應而得二茂鐵琥珀酰亞胺碳酸酯，然后通過與醇胺試劑縮合而得二茂鐵烷基醇酰胺碳酸酯，再與亞膦酰胺試劑發生取代、氧化等反應得到二茂鐵含膦試劑，再與5-氯汞-2’-脫氧尿苷反應得到脫氧尿苷二茂鐵含膦試劑，再通過DMT-Cl修飾脫氧尿苷的5’端得到DMT修飾脫氧尿苷二茂鐵含膦試劑，最后進一步與亞膦酰胺試劑發生取代反應，得到可用于標記特殊核苷酸的二茂鐵衍生物。本發明操作安全、方便，產物純度高、產率高。與其他合成方法相比，本發明的適用范圍更廣。
【專利說明】一種二茂鐵衍生物的合成方法
【技術領域】[0001]本發明涉及一種二茂鐵衍生物的合成方法，屬于有機化學【技術領域】，亦屬于生物化學【技術領域】。
【背景技術】[0002]二茂鐵衍生物在生物學、醫學、微生物學等領域具有廣闊的應用前景。主要基于二茂鐵衍生物獨特的結構與性質:芳香性使其更易發生取代反應；夾心結構使其具有一定的厚度，能阻止二茂鐵衍生物接近某些酶的活性部位，具有較強選擇性；親油性使其能順利通過細胞膜，與細胞內各種酶、DNA、RNA等物質起作用，因而有可能作為治療某些疾病的藥物。另外，二茂鐵衍生物具有獨特的電化學、光化學特性。基于此特性，可以制備各類型的生物傳感器，如將癌癥患者的癌細胞提取培養，再利用生物傳感器準確測定各類癌藥物對癌細胞的抑制作用，可以快速檢測并篩選出更有效的治療癌癥的藥物。本發明合成的二茂鐵衍生物也可在生物傳感器上得到應用，特別在標記特殊核苷酸的應用中前景最好。本發明合成的二茂鐵衍生物目前未見報道，下面介紹一些二茂鐵衍生物應用于生物傳感器方面的文獻，這些文獻與本發明有相關性，但本質上的差別如下:[0003]Tao以二茂鐵、叔丁基鋰、六氯乙烷為原料，最終制備了一氯代二茂鐵衍生物(TaoC L.US7, 820, 391B2, 2010-10-26)，但Tao制備的一氯代二茂鐵衍生物與本發明有五處本質上的差別:一是Tao制備的一氯代二茂鐵的產率(35%左右)與純度(90%)均低于本發明。本發明制備的一氯代二茂鐵產率達到70%以上，純度大于99%，且本發明沒有用到六氯乙烷；二是在制備一氯代二茂鐵的步驟中Tao利用洗滌、過濾的方式，預將二茂鐵除去，但Tao的操作危險(如過濾過程中操作不好，則叔丁基鋰遇水很容易燃燒)且復雜，且并不能除掉較多的二茂鐵，導致最終產物產率與純度均低。本發明采用二茂鐵為原料、叔丁基鋰、聯硼酸頻那醇酯作為原料，采用柱層析的方法很容易將二茂鐵除盡，最終的一氯代二茂鐵不會含有二茂鐵，繼而不會影響下步合成，也不會影響最終產物的純度。三是Tao的發明沒有涉及溴代二茂鐵衍生物與碘代二茂鐵衍生物的合成方法，合成方法適用普遍性差。本發明只需用不同的CuX2(X代表Cl、Br、I)即可制備對應的一鹵代二茂鐵。四是Tao的該方法不適用于制備二鹵代二茂鐵(Tao是以另外方式制備二氯代二茂鐵衍生物)，而本發明的方法也適用于制備二鹵代二茂鐵，只需將叔丁基鋰換成正丁基鋰，其他條件不變，即可制備相應的二鹵代二茂鐵。五是本發明制備的二茂鐵衍生物與Tao制備的二茂鐵衍生物并不是一種物質。[0004]Blackburn等人以二茂鐵、硼酸三丁酯為原料，制備了一氯代二茂鐵，產率很低僅為23%，且Blackburn等人不僅合成原料與本發明不同，而且沒有制備出與本發明結構相同的二茂鐵衍生物。(Blackburn G, Kayyem J F，Tao C L, et al.US2003 / 0143556A1,2003-7-31)。[0005]SUnkel等人以二茂鐵、叔丁基鋰、六氯乙烷為原料，制備了一氯代二茂鐵。他們與Tao不同點在于:沒采用洗滌、過濾的方式除去二茂鐵，因此最終生成的一氯代二茂鐵中含有大量的二茂鐵，而二茂鐵與一氯代二茂鐵無法分離，導致合成的一氯代二茂鐵的純度很低，根本無法進行D2、D3、D4等的合成；另外，他們僅做了 Dl的合成。(Silnkel K，Bernhartzeder S.Journal of Organometallic Chemistry,2011，716，146-149)。
【發明內容】
[0006]本發明的目的是提供能用于標記特殊核苷酸的一類二茂鐵衍生物的一種合成方法。該方法操作安全、方便，適用普遍性強；另外，本發明合成的中間產物(鹵代二茂鐵)的產率、純度較其他文獻高，使合成DA更順利。
[0007]為了實現上述目的，本發明的技術方案為:一種二茂鐵衍生物的合成方法分為八步進行，即中間體01，02，03，04，05，06，07及產物DA的合成。Dl的合成是以二茂鐵為原料，經鋰試劑和聯硼酸頻哪醇酯處理得到鹵代二茂鐵；D2的合成是以Dl為原料，通過付-克酰基化、克萊門森還原法、堿性條件水解得到鹵代二茂鐵烷基醇；D3是以D2、硝基苯基氯甲酸酯、N-羥基丁二酰亞胺為原料合成而得二茂鐵琥珀酰亞胺碳酸酯；D4是以D3與醇胺試劑縮合而得二茂鐵烷基醇酰胺碳酸酯；D5的合成是以D4、DO為原料，再與亞膦酰胺試劑發生取代、氧化等反應得到二茂鐵含膦試劑；D6的合成是D5與5-氯汞-2’ -脫氧尿苷(Kassis AI, Foulon C F，Adelstein S J.US5574148, 1996-11-12)反應得到脫氧尿苷二茂鐵含膦試劑；D7的合成是以D6為原料，通過DMT-Cl修飾脫氧尿苷的5’端得到DMT修飾脫氧尿苷二茂鐵含膦試劑；DA的合成是以D7為原料進一步與亞膦酰胺試劑發生取代反應，最終得到了可用于標記特殊核苷酸的二茂鐵衍生物。
[0008]本發明的合成 方法可用下述反應式表示:
[0009]
【權利要求】
1.一種二茂鐵衍生物的合成方法，其特征在于合成路線為八步，即中間體Dl，D2，D3，D4，D5，D6，D7及產物DA的合成，具體反應式為:
2.根據權利要求1所述的一種二茂鐵衍生物的合成方法，其特征還在于具體合成步驟如下:1)在無水無氧條件下，將二茂鐵用無水四氫呋喃溶解，在-5_0°C的條件下加入鋰試劑反應0.5-1小時，升溫至室溫反應1-2小時，然后降溫至-78-50°C后加入聯硼酸頻哪醇酯反應0.5-1小時，自然升溫至室溫反應1-2小時；將反應用冰水淬滅,再將淬滅后的溶液經洗滌、過濾、萃取、旋干、柱層析、重結晶得到硼酸二茂鐵，再用有機溶劑溶解硼酸二茂鐵并加入CuX2水溶液，在50-70°C條件下反應1-2小時，反應結束。將反應結束后得到的產物進行洗滌、過濾、萃取、旋干、柱層析、重結晶處理得Dl ;其中鋰試劑與二茂鐵的摩爾比為1-2: 1，聯硼酸頻哪醇酯與二茂鐵的摩爾比為1-2: I,CuX2與二茂鐵的摩爾比為3-6: I。2)在無水無氧條件下，將Dl用無水DCM溶解，在0°C條件下加入酰鹵試劑和無水三氯化鋁反應1-2小時，再加入還原劑反應1-2小時后，用冰水淬滅，洗滌、萃取、過濾、旋干；將旋干后的物質用N、N- 二甲基甲酰胺和丙酮溶解，加入碘化鉀在95±5°C條件下反應2-3小時，降溫至室溫加入4-5mol / L氫氧化鈉溶液反應0.5-1小時，反應結束。將反應結束后得到的粗產物進行洗滌、過濾、萃取、旋干、柱層析、旋干，再經真空干燥12-24小時得D2;其中酰鹵息劑與Dl的摩爾比為1-2: 1，三氯化鋁與Dl的摩爾比為1-1.5: 1，還原劑與Dl的摩爾比為1.5-2: 1，碘化鉀與Dl的摩爾比為1.5-2: I。3)在無水無氧條件下，將D2用無水吡啶溶解，加入硝基苯基氯甲酸酯在65-70°C下反應0.5-1小時，再加入N-羥基丁二酰亞胺、三乙胺反應0.5-1小時后冷卻至室溫，洗滌、萃取、過濾、旋干，再經真空干燥12-24小時得D3 ;其中硝基苯基氯甲酸酯與D2的摩爾比為1-2: 1，N-羥基丁二酰亞胺與D2的摩爾比為1-2: 1，三乙胺與D2的摩爾比為0.1-0.5:1。4)在無水無氧條件下，將未經柱層析的D3用無水DCM溶解，加入醇胺試劑在室溫下反應3-4小時后，洗滌、萃取、過濾、旋干、柱層析、旋干，再經真空干燥12-24小時得D4 ;其中醇胺試劑與D2的摩爾比為1-2: I。5)在無水無氧條件下，將D4用無水DCM溶解，在(TC條件下加入N，N-二異丙基乙基胺(DIPEA)和2-氰乙基N，N-二異丙基氯代亞磷酰胺(DCPC)反應1_2小時，再升溫至室溫反應0.5-1小時，再降溫至(TC加入DO反應1-2小時，然后加入用無水乙腈(ACN)溶解的三氟甲基磺酸咪唑反應0.5-1小時，再加入氧化劑氧化0.5-1小時，升溫至室溫反應2-3小時，反應結束。將反應結束后得到的粗產物進行洗滌、過濾、萃取、旋干、柱層析、旋干，再經真空干燥12-24小時得D5;其中DIPEA與D4的摩爾比為1-1.5: I，DCPC與D4的摩爾比為1-1.2: I，DO與D4的摩爾比為1-1.5: I，三氟甲基磺酸咪唑與D4的摩爾比為1-1.5: 1，氧化劑與D4的摩爾比為1-1.5:1。其中，DO的具體合成步驟為:在無水無氧條件下，將N-丙烯酰氧基琥珀酰亞胺和醇胺試劑投入反應瓶中用無水DCM溶解，在室溫條件下攪拌3-4小時后，洗滌、萃取、過濾、旋干、柱層析、旋干，再經真空干燥干燥12-24小時得DO ;其中醇胺試劑與N-丙烯酰氧基琥珀酰亞胺的摩爾比為1-2: I。6)在無水無氧條件下，將D5和氯鉬酸鋰投入反應瓶中用無水ACN溶解，加入5-氯汞-2’-脫氧尿苷在50-60°C條件下反應0.5-1小時，反應結束。將反應結束后得到的粗產物進行洗滌、過濾、萃取、旋干、柱層析、旋干，再經真空干燥12-24小時得D6 ;其中氯鉬酸鋰與D5的摩爾比為0.1-0.5: 1，5_氯汞-2’-脫氧尿苷與D5的摩爾比為1-1.2: I。7)在無水無氧條件下，將D6和4-二甲氨基吡啶(DMAP)投入反應瓶中用無水吡啶溶解，加入4，4’_ 二甲氧基三苯基氯甲烷(DMT-Cl)，在室溫反應3-4小時，反應結束。將反應結束后得到的粗產物進行洗滌、過濾、萃取、旋干、柱層析、旋干，再經真空干燥12-24小時得D7 ;其中DMAP與D6的摩爾比為0.02-0.1: I，DMT-Cl與D6的摩爾比為1-1.2: I。8)在無水無氧條件下，將D7投入反應瓶中用無水DCM溶解，在0°C條件下加入DIPEA和DCPC反應1-2小時，再升溫至室溫反應2-3小時，反應結束。將反應結束后得到的粗產物進行洗滌、過濾、萃取、旋干、柱層析、旋干，再經真空干燥12-24小時得DA ;其中DIPEA與D7的摩爾比為1-1.5: I，DCPC與D7的摩爾比為1-1.2: I。
3.根據權利要求2所述的一種二茂鐵衍生物的合成方法，其特征在于步驟I)中的鋰試劑是叔丁基鋰或正丁基鋰；其中，二茂鐵上的一鹵取代使用叔丁基鋰，二茂鐵上的二鹵取代使用正丁基鋰。
4.根據權利要求2所述的一種二茂鐵衍生物的合成方法，其特征在于步驟I)中的有機溶劑可以是乙醚或DCM，或乙醚、甲苯和乙醇三者的混合物，或DCM、甲苯和乙醇三者的混合物。
5.根據權利要求2所述的一種二茂鐵衍生物的合成方法，其特征在于步驟2)中的酰鹵試劑是3-氯丙酰氯或3-溴丙酰氯。`
6.根據權利要求2所述的一種二茂鐵衍生物的合成方法，其特征在于步驟2)中的還原劑是硼烷四氫呋喃或鋅汞齊。
7.根據權利要求2所述的一種二茂鐵衍生物的合成方法，其特征在于步驟4)中的醇胺試劑是3-氨基-2, 2- 二甲基-1-丙醇或3-氨基-1-丙醇。
8.根據權利要求2所述的一種二茂鐵衍生物的合成方法，其特征在于步驟5)中的氧化劑可以是2-過氧化丁酮、過氧化叔丁醇、二叔丁基過氧化物或雙氧水。
9.根據權利要求2所述的一種二茂鐵衍生物的合成方法，其特征在于真空干燥的壓力為 5_25pa。
【文檔編號】C07F17/02GK103601761SQ201310460226
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年9月24日 優先權日:2013年9月24日
【發明者】陳華云, 李明, 程琛, 肖湘文, 陳俊 申請人:中山大學達安基因股份有限公司