CN114106012B - 一种化合物Biotin-PEG3-SS-DBCO制备方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于化学技术领域，公开了一种化合物Biotin‑PEG3‑SS‑DBCO、制备方法及其应用，将2,2'‑二硫二吡啶缓慢加到2‑氨基乙硫醇盐酸盐中反应得2‑(2‑吡啶基二硫基)乙胺盐酸盐；将巯基丙酸加到化合物2的甲醇溶液中得到3‑[(2‑氨基乙基)二硫代]丙酸盐酸盐；将五氟苯酚缓慢加到二苯并环辛炔‑羧基(化合物4)和EDCI的二氯甲烷溶溶液中，然后加入化合物3和三乙胺，制得二苯并环辛炔‑二硫键‑羧基,(化合物5)；将五氟苯酚缓慢加到化合物5和EDCI的二氯甲烷溶溶液中，然后加入生物素三聚乙二醇氨基(化合物7)和三乙胺中反应，纯化后得到化合物Biotin‑PEG3‑SS‑DBCO。本发明的制备方法简单，成本低廉。
Description
技术领域
本发明属于化学技术领域，公开了一种化合物Biotin-PEG3-SS-DBCO、制备方法及其应用。
背景技术
二苯并氮杂环辛炔(DBCO或ADIBO)是一种应变环辛炔，在常用的应变环辛炔中二阶反应速率常数高达0.36M-1s-1(Chem.Commun.,2010,46,97–99；Chem.Commun.,2013,49,11007)。截至目前，含有环辛炔醇、双环[6.1.0]壬炔(BCN)、DBCO-COOH和DBCO-NHS等试剂已经广泛应用于生物化学，其反应原理统称为由张力(应力)促进的叠氮-烷炔环化加成反应(strain-promoted azide-alkyne cycloaddition,简称SPAAC)，隶属于点击化学(Huisgen环化加成)。其特点是化合反应无须借助铜离子催化，在蛋白质修饰，特别是活体细胞的标记与三维成像(Angew.Chem.Int.Ed.2010,49,9422)等多方面(Chem.Rev.2013,113,4905)。这些试剂的成本昂贵超过1000美元/g，对于聚合物或材料化学来说是不可接受的高成本。(Org.Process Res.Dev.2019,23,12,2740)虽然已经开展了工作(WO2018089373)，以开发有效的可扩展的方法，较少反应性的应变环辛烷，如(2-环辛烷-1-乙氧基)乙酸。
就目前发表的合成方法看，均需要经过色谱纯化；同时所需材料多，成本高且制备规模小，收率不高。因此，亟需一种新的应变环辛烷的合成方法，以弥补现有技术的缺陷。化合物Biotin-PEG3-SS-DBCO是截至目前还没有公开文献报道过含有过硫键、可切割的生物素试剂之一。主要是体现在聚乙二醇链接剂的导入，可以作为官能团化的聚乙二醇链接剂修饰蛋白质，做诊断试剂，ADC挂载，脂质体的表面靶向分子挂载(Nature Communications(2013),4,3190)等用途。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种化合物Biotin-PEG3-SS-DBCO、制备方法及其应用。
本发明是这样实现的，一种化合物Biotin-PEG3-SS-DBCO的制备方法，所述化合物Biotin-PEG3-SS-DBCO的制备方法包括以下步骤：
步骤一，化合物2的合成：将2,2'-二硫二吡啶缓慢加到化合物1的适当溶液中反应得到白色固体化合物2；
步骤二，化合物3的合成：将巯基丙酸加到化合物2的适当溶液中，得到8.04g土灰色固体化合物3；
步骤三，化合物5的合成：将五氟苯酚加到化合物4和EDCI的适当溶溶液中反应后，再加入化合物3和三乙胺，后反应已完全，纯化得到白色固体化合物5；
步骤四，化合物6的合成：将五氟苯酚缓慢加到化合物5和EDCI的适当溶液中反应后，再加入化合物7和三乙胺，后反应已完全；纯化得到白色固体化合物6，化合物6为目标化合物Biotin-PEG3-SS-DBCO。
进一步，所述步骤一2,2'-二硫二吡啶为10g，45.390mmol；所述化合物1为4.91g，43.229mmol；所述甲醇为100ml。
进一步，所述步骤二巯基丙酸为4.11g，38.73mol；所述化合物2为8.63g，38.73mol；所述甲醇为100ml。
进一步，所述步骤二化合物3的合成，还包括其核磁特征：
1H NMR(400MHz,D2O)δ3.35(dd,J＝14.1,7.4Hz,2H),3.01–2.90(m,4H),2.79(dd,J＝8.6,4.8Hz,2H)。
进一步，所述步骤三五氟苯酚为6.03g，32.74mmol；所述化合物4为10g，32.74mmol；所述EDCI为6.90g，36.02mmol；所述二氯甲烷为100ml；所述化合物3为8.057g，37mmol；所述三乙胺为13.23g，130.98mmol。
进一步，所述化合物5的核磁数据为：
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.65(d,J＝7.2Hz,1H),7.53–7.45(m,1H),7.44–7.21(m,6H),6.51(t,J＝5.6Hz,1H),5.15(d,J＝13.9Hz,1H),3.69(d,J＝13.9Hz,1H),3.52(dt,J＝20.1,6.1Hz,1H),3.35(dt,J＝12.5,5.7Hz,1H),3.04–2.88(m,2H),2.84–2.69(m,4H),2.69–2.59(m,1H),2.44(ddd,J＝14.0,9.0,4.8Hz,1H),2.22(ddd,J＝14.8,6.9,5.0Hz,1H),1.99(ddd,J＝16.8,6.9,4.9Hz,1H)。
进一步，所述步骤四五氟苯酚为1.24g，6.72mmol；所述化合物5为3g，6.402mmol；所述EDCI为1.35g，7.04mmol；所述二氯甲烷为30ml；所述化合物7为6.40g，37mmol；所述三乙胺为2.59g，25.60mmol；
所述化合物6的核磁数据为：
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.69–7.61(m,1H),7.57–7.47(m,1H),7.44–7.23(m,6H),7.16(d,J＝4.7Hz,1H),7.00(s,1H),6.67(s,1H),6.10(s,1H),5.52(d,J＝16.5Hz,1H),5.14(d,J＝13.9Hz,1H),4.51–4.34(m,1H),4.31–4.21(m,1H),3.78–3.28(m,15H),3.13(dd,J＝12.0,7.2Hz,1H),3.00–2.37(m,10H),2.30–1.36(m,14H)。
进一步，所述化合物Biotin-PEG3-SS-DBCO制备的反应过程如下：
本发明的另一目的在于提供一种应用上述的制备方法制备得到的化合物Biotin-PEG3-SS-DBCO，所述化合物Biotin-PEG3-SS-DBCO代表的一类化合物的特征在于的结构通式如下：
本发明的另一目的在于提供一种所述化合物在制备环辛炔醇、BCN、DBCO-COOH和DBCO-NHS试剂上的应用。
结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：
本发明提供的制备方法简单，仅个别步骤需经过色谱纯化，成本低廉。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的Biotin-PEG3-SS-DBCO的制备方法流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种化合物Biotin-PEG3-SS-DBCO及其制备方法，下面结合附图对本发明作详细的描述。
图1是本发明实施例提供的化合物Biotin-PEG3-SS-DBCO的制备方法流程图。
本发明实施例提供的化合物Biotin-PEG3-SS-DBCO的制备方法包括以下步骤：
步骤一，化合物2的合成：室温下，将2,2'-二硫二吡啶缓慢加到化合物1的甲醇溶液中，加完室温过夜，反应液旋干过柱子得到7.83g白色固体；步骤一2,2'-二硫二吡啶为10g，45.390mmol；所述化合物1为4.91g，43.229mmol；所述甲醇为100ml。
步骤二，化合物3的合成：将巯基丙酸缓慢加到化合物2的甲醇溶液中，室温过夜后，直接旋干，加入150ml水，水相用200ml DCM洗涤多次，拉干水相得到8.04g土灰色固体；步骤二巯基丙酸为4.11g，38.73mol；所述化合物2为8.63g，38.73mol；甲醇为100ml。
步骤三，化合物5的合成：室温下，将五氟苯酚缓慢加到化合物4和EDCI的二氯甲烷溶液中，室温1h后加入化合物3和三乙胺，室温3h后反应已完全；反应液加入50ml水，二氯甲烷萃取，水洗3次，拉干过柱子得到10.07g白色固体；步骤三五氟苯酚为6.03g，32.74mmol；所述化合物4为10g，32.74mmol；所述EDCI为6.90g，36.02mmol；所述二氯甲烷为100ml；所述化合物3为8.057g，37mmol；所述三乙胺为13.23g，130.98mmol。
步骤四，化合物6的合成：室温下，将五氟苯酚缓慢加到化合物5和EDCI的二氯甲烷溶液中，室温1h后加入化合物7和三乙胺，室温3h后反应已完全；反应液加入50ml水，二氯甲烷萃取，水洗3次，拉干过柱子得到2.4g白色固体，即得化合物6。
步骤四五氟苯酚为1.24g，6.72mmol；所述化合物5为3g，6.402mmol；所述EDCI为1.35g，7.04mmol；所述二氯甲烷为30ml；所述化合物7为6.40g，37mmol；所述三乙胺为2.59g，25.60mmol。
下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步描述。
1.化合物2的合成
室温下，将2,2'-二硫二吡啶(10g，45.390mmol)缓慢加到化合物1(4.91g，43.229mmol)的甲醇(100ml)溶液中去，加完室温过夜，反应液旋干过柱子得到7.83g白色固体，收率83.1％。
2.化合物3的合成
将巯基丙酸(4.11g，38.73mol)缓慢加到化合物2(8.63g，38.73mol)的甲醇(100ml)溶液中，室温过夜后，直接旋干，加入150ml水，水相用200ml DCM洗涤多次，拉干水相得到8.04g土灰色固体，收率95.4％。
1H NMR(400MHz,D2O)δ3.35(dd,J＝14.1,7.4Hz,2H),3.01–2.90(m,4H),2.79(dd,J＝8.6,4.8Hz,2H).
3.化合物5的合成
室温下，将五氟苯酚(6.03g，32.74mmol)缓慢加到化合物4(10g，32.74mmol)和EDCI(6.90g，36.02mmol)的二氯甲烷(100ml)溶液中去，室温1h后加入化合物3(8.057g，37mmol)和三乙胺(13.23g，130.98mmol)，室温3h后反应已完全。反应液加入50ml水，二氯甲烷萃取，水洗3次，拉干过柱子得到10.07g白色固体，收率65.6％。
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.65(d,J＝7.2Hz,1H),7.53–7.45(m,1H),7.44–7.21(m,6H),6.51(t,J＝5.6Hz,1H),5.15(d,J＝13.9Hz,1H),3.69(d,J＝13.9Hz,1H),3.52(dt,J＝20.1,6.1Hz,1H),3.35(dt,J＝12.5,5.7Hz,1H),3.04–2.88(m,2H),2.84–2.69(m,4H),2.69–2.59(m,1H),2.44(ddd,J＝14.0,9.0,4.8Hz,1H),2.22(ddd,J＝14.8,6.9,5.0Hz,1H),1.99(ddd,J＝16.8,6.9,4.9Hz,1H).
4.化合物6的合成
室温下，将五氟苯酚(1.24g，6.72mmol)缓慢加到化合物5(3g，6.402mmol)和EDCI(1.35g，7.04mmol)的二氯甲烷(30ml)溶液中去，室温1h后加入化合物7(6.40g，37mmol，此化合物是从武汉博仁凯润药业有限公司购买，具体信息请参照www.borenpharm.com)和三乙胺(2.59g，25.60mmol)，室温3h后反应已完全。反应液加入50ml水，二氯甲烷萃取，水洗3次，拉干过柱子得到2.4g白色固体，收率43.1％。
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.69–7.61(m,1H),7.57–7.47(m,1H),7.44–7.23(m,6H),7.16(d,J＝4.7Hz,1H),7.00(s,1H),6.67(s,1H),6.10(s,1H),5.52(d,J＝16.5Hz,1H),5.14(d,J＝13.9Hz,1H),4.51–4.34(m,1H),4.31–4.21(m,1H),3.78–3.28(m,15H),3.13(dd,J＝12.0,7.2Hz,1H),3.00–2.37(m,10H),2.30–1.36(m,14H).
以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种化合物Biotin-PEG3-SS-DBCO的制备方法，其特征在于，所述化合物Biotin-PEG3-SS-DBCO的制备方法包括以下步骤：
步骤一，化合物2的合成：将2,2'-二硫二吡啶缓慢加到化合物1的适当溶液中反应得到白色固体化合物2；
步骤二，化合物3的合成：将巯基丙酸加到化合物2的适当溶液中，得到土灰色固体化合物3；
步骤三，化合物5的合成：将五氟苯酚加到化合物4和EDCI的适当溶溶液中反应后，再加入化合物3和三乙胺，反应完全后，纯化得到白色固体化合物5；
步骤四，化合物6的合成：将五氟苯酚缓慢加到化合物5和EDCI的适当溶液中反应后，再加入化合物7和三乙胺，反应完全后；纯化得到白色固体化合物6，化合物6为目标化合物Biotin-PEG3-SS-DBCO；
所述化合物Biotin-PEG3-SS-DBCO制备的反应过程如下：
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