基本描述

BOC-N-甲基-L-丙氨酸，英文名為boc-N-methyl-L-alanine，CAS號(hào)為16948-16-6，分子式是C9H17NO4，分子量是203.2356，其是常用的化工中間體一種。另外，BOC-N-甲基-L-丙氨酸不僅可用于蛋白質(zhì)的合成，在食品領(lǐng)域還可以用作增味劑、防腐劑、保鮮劑，在醫(yī)藥領(lǐng)域可用于藥物原料，在日化領(lǐng)域可用于溫和表面活性劑合成[1]。目前，BOC-N-甲基-L-丙氨酸的生產(chǎn)方法主要有化學(xué)合成法、水解提取法、酶轉(zhuǎn)化法以及微生物發(fā)酵法。化學(xué)合成法生產(chǎn)的BOC-N-甲基-L-丙氨酸質(zhì)量較差，生產(chǎn)過程易造成環(huán)境污染；水解提取法生產(chǎn)過程較復(fù)雜，不適宜規(guī)?；凸I(yè)化生產(chǎn)[2]。

圖1 BOC-N-甲基-L-丙氨酸的結(jié)構(gòu)式。

合成

圖2 BOC-N-甲基-L-丙氨酸的合成路線[3。

加入l - boc -丙氨酸(5 g, 26.4 mmol)的四氫呋喃(80 mL)溶液，在0℃下，分次加入細(xì)粉KOH (10.4 g, 187 mmol)，然后加入四丁基硫酸氫銨(0.5 g，重量10%)。然后，滴加硫酸二甲酯(10 mL, 105 mmol)超過15分鐘。再攪拌30分鐘，加入水(50 mL)。室溫?cái)嚢?h后，加入20%氫氧化銨水溶液(20 mL)。用乙醚(100 mL)稀釋反應(yīng)，分離水層，用飽和NaHCO3水溶液(2 × 40 mL)提取有機(jī)層。混合水層用1M KHSO4酸化至pH為1，用乙酸乙酯(2x200 mL)提取。有機(jī)層經(jīng)過組合、干燥(Na2SO4)、過濾和濃縮。生成的產(chǎn)物鑒定為BOC-N-甲基-L-丙氨酸。黃油，產(chǎn)量4.3 g, 80%。1 h - nmr (500 MHz, CDCl3): 1.43 - -1.55 (m, 12 h), 2.91 (br年代,3 h), 4.54 - -4.58 (m, 1 h), 4.89-4.93 (m, 1 h)。

圖3 BOC-N-甲基-L-丙氨酸的合成路線[4]。

將（L）-丙氨酸（4g）和碳酸鈉（9.5g，90mmol，2當(dāng)量）溶解在H2O/THF混合物（60ml，1:1）中。將反應(yīng)混合物冷卻至0℃。向反應(yīng)混合物中加入Boc2O（10.8g）。讓反應(yīng)升溫至室溫。攪拌反應(yīng)混合物24小時(shí)。通過小心加入100ml 1M HCl酸化反應(yīng)混合物，直至達(dá)到pH=2。

用5×80ml EtOAc萃取反應(yīng)混合物。用鹽水洗滌合并的有機(jī)層。在無水硫酸鎂上干燥合并的有機(jī)層。蒸發(fā)合并的有機(jī)層得到產(chǎn)品BOC-N-甲基-L-丙氨酸。(400 MHz, DMSO-d6) Mixture of rotamers: δ 1.21 (d, J = 7.3 Hz, 3H, H3), 1.30-1.44 (m, 9H, tBu), 3.77-3.97(m, 1H, H2), 6.66-6.74 (m, 1H, NH), 7.06 (d, J = 7.5 Hz, 1H, NH), 12.37 (s, 1H, COOH). (101 MHz, DMSO-d6) δ 17.1 (q, C3), 28.2 (q, tBu), 48.8 (d, C2), 77.9 (s, tBu), 155.3 (s, N-CO-O), 174.7 (COOH).

圖4 BOC-N-甲基-L-丙氨酸的合成路線[5]。

在氬氣下將（L）-N-Boc-丙氨酸（6g）溶于無水THF（100ml）中。將反應(yīng)混合物冷卻至0℃。將氫化鈉（60%在礦物油中，3.8克，95.2毫摩爾，3當(dāng)量）分三份加入混合物中。將反應(yīng)混合物在0℃攪拌1小時(shí)。通過注射器向混合物中加入甲基碘（16 mL，254 mmol）。讓反應(yīng)升溫至室溫。將反應(yīng)混合物連續(xù)攪拌16小時(shí)。用300ml水淬滅反應(yīng)。用100ml Et2O萃取混合物。分離有機(jī)層。用30ml飽和NaHCO3萃取有機(jī)層。用6M HCl酸化合并的水層至pH=3。用3×100毫升EtOAc萃取合并的水層。用2×50毫升飽和Na2S2O3洗滌合并的有機(jī)層。在無水硫酸鈉上干燥合并的有機(jī)層。蒸發(fā)合并的有機(jī)層得到白色固體產(chǎn)品BOC-N-甲基-L-丙氨酸。核磁數(shù)據(jù)如下：(400 MHz, DMSO-d6) Mixture of rotamers: δ 1.24-1.33 (m, 3H, H3), 1.32-1.45 (m, 9H, tBu),2.73 (s, 3H, NCH3), 4.17-4.39 (m, 1H, H2), 4.44-4.68 (m, 1H, H2). (101 MHz, DMSO-d6) Mixture of rotamers: δ 14.6 (q, C3), 15.2 (q, C3), 27.9 (q, tBu), 28.0 (q, tBu), 30.6 (q, NMe), 31.5 (q, NMe), 53.2 (d, CH), 54.8 (d, CH), 79.0 (s, tBu), 154.6 (s, N-CO-O), 155.0 (s, N-CO-O), 173.3 (s, CO), 173.4 (s, CO).

應(yīng)用

BOC-N-甲基-L-丙氨酸可用于合成綠色環(huán)保的溫和氨基酸表面活性劑的中間體。相較于傳統(tǒng)的有機(jī)化學(xué)表面活性劑，其合成的表面活性劑不僅能夠達(dá)到相同的效果，而且去污、乳化和滲透能力強(qiáng)，不會(huì)污染環(huán)境，還具有優(yōu)良的爽膚和保濕能力，對人體健康，可適用于嬰幼兒和敏感性的皮膚[6-9]。BOC-N-甲基-L-丙氨酸可用于生產(chǎn)新型螯合劑甲基甘氨酸二乙酸（methyl glycine diacetic acid，MGDA），MGDA可替代新型高性能環(huán)保洗滌劑中的含磷螯合劑，可以在水中自然降解，避免了傳統(tǒng)磷酸鹽對環(huán)境的負(fù)面影響，避免對人體和環(huán)境造成危害[10-11]。BOC-N-甲基-L-丙氨酸也可用于合成聚酯酰胺，這是一種新的可生物降解的聚合物，可用于生產(chǎn)具有定制性能的各種材料[12]。BOC-N-甲基-L-丙氨酸還可作為催化劑催化羥醛縮合反應(yīng)，催化劑可重復(fù)利用5次以上。

參考文獻(xiàn)

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