基于DMC法的α-氨基酸-N-环内酸酐的绿色合成

摘要

针对传统方法合成α-氨基酸-N-环内酸酐(NCAs)毒性大、对环境不友好的问题,以氨基酸为原料,以乙酸锌为催化剂,以碳酸二甲酯(DMC)为环化剂,通过“一锅法”高效环保地合成了L-苯丙氨酸-N-羧基环内酸酐(Phe-NCA)、L-天冬氨酸-4-苄酯-羧基环内酸酐(H-Asp-Obzl-NCA)和Nε-苄氧羰基-L-赖氨酸环内酸酐(Cbz-Lys-NCA)等3种新型NCAs。通过GC-MS、NMR、FT-IR等对其进行定性表征;讨论了反应温度、反应物比例等因素对氨基酸转化率与NCAs产率的影响;并通过对比催化剂乙酸锌在反应前后的XPS和XRD等表征,分析乙酸锌的催化机理。结果表明:反应中氨基酸∶去质子碱∶催化剂的摩尔比为1:1.5:0.2,反应分别在160、120、140℃进行8 h后,去质子氨基酸与DMC在乙酸锌的作用下发生甲氧羰基化反应,进一步关环,Phe-NCA、H-Asp-Obzl-NCA和Cbz-Lys-NCA最佳产率可分别达到55.22%、56.30%和46.46%;乙酸锌的催化机理为Zn^(2+)与DMC中的羰基氧进行配位络合后实现氨基酸靶向甲氧羰基化,促进邻近COO-与羰基碳发生亲核取代,从而实现精准关环,得到NCAs。