合成n-马来酰亚胺基烷基酸及其琥珀酰亚胺酯的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及化学合成领域，更特别涉及一种合成N-马来酰亚胺基烷基酸及其琥 珀酰亚胺酯的方法。
【背景技术】
[0002] N-马来酰亚胺基烷基酸以及其琥珀酰亚胺酯是一类含马来酰亚胺结构的蛋白质 交联剂，是一类更具选择特异性的双功能交联剂。结构中包含的NHS基团（针对_NH2)和 马来酰亚胺（针对-HS)在生命科学研究中应用极为广泛。巧妙地运用交联剂可以在蛋白 质相互作用研究、免疫学及癌症治疗等领域取得意想不到的收获。
[0003] 目前N-马来酰亚胺基烷基酸以及其琥珀酰亚胺酯合成路线主要有以下几种：
[0004] (1)以马来酸酐为原料，其与氨基烷酸反应得到中间体A，中间体A与N-羟基 琥珀酰亚胺经缩合剂DCC或DIC脱水关环得到N-马来酰亚胺基烷基酸琥珀酰亚胺酯 (ManfredAugustin,WolfgangMuller，Journalofprakt.chemie.Band. 327,Heft5， 1985,S. 789-798)。该方法中第二步DCC、DIC脱水过程中容易引起羰基的烯醇互变，形成同 分异构体杂质。伴随着DCC、DIC缩合后形成的脲副产物，导致最终产品纯度不高，达不到生 物领域的应用要求。
[0005] 反应路线如下：
[0006]
[0007] (2)以马来酸酐为原料，其与氨基烷酸反应得到中间体A，中间体A在乙酸酐、乙酸 钠条件下加热脱水，得到N-马来酰亚胺基烷基酸。N-马来酰亚胺基烷基酸再与N-羟基琥 珀酰亚胺经DCC或DIC缩合生成N-马来酰亚胺基烷基酸琥珀酰亚胺酯。该方法中第二步 乙酸酐、乙酸钠脱水关环时需要在较高温度下进行，导致生成的N-马来酰亚胺基烷基酸中 的双键发生聚合反应，需要通过柱层析提纯才能得到纯度合格的N-马来酰亚胺基烷基酸。 有专利报道通过加入阻聚剂可以有效降低聚合物的生成量，但由于未能从根本上避免聚合 物的生成，提纯依然需要通过柱层析，操作困难，不利于规模化生产。
[0008] 反应路线如下：
[0009]
[0010] (3)以马来酸酐为原料，其与氨基烷酸反应得到中间体A，中间体A与三乙胺在甲 苯中反应，通过甲苯回流分水，关环得到N-马来酰亚胺基烷基酸。N-马来酰亚胺基烷基酸 再与N-羟基琥珀酰亚胺经DCC或DIC缩合生成N-马来酰亚胺基烷基酸琥珀酰亚胺酯。由 于中间体A在甲苯中溶解度很差，加热过程中形成油状物粘在瓶底，需要加入大量的甲苯 才能保证反应顺利进行。收率不高且单位产出低，不利于工业化生产。
【发明内容】
[0011] 为克服现有技术中的上述问题，本发明提供了一种合成N-马来酰亚胺基烷基酸 及其琥珀酰亚胺酯的方法，该方法工艺简单，收率高，且产品纯度高，适合工业化生产。
[0012] 本发明采用的技术方案是：
[0013] 在一方面，本发明提供了一种合成N-马来酰亚胺基烷基酸的方法，包括以下步 骤：
[0014] 式（II)化合物与4-硝基三氟乙酸苯酯在碱存在的条件下，在有机溶剂中发生关 环反应，得到式（III)的N-马来酰亚氨基烷基酸；
[0015]
[0016] 其中，X选自1至10的整数。
[0017] 优选地，在步骤（a)中，碱选自三乙胺、二异丙基乙胺和三正丁胺中的一种或几 种。本领域技术人员应理解的是，此处所提到的碱并不限于上述几种，其他能起到相当作用 的碱是可容易想到的。
[0018] 优选地，在步骤（a)中，有机溶剂选自二氯甲烷、乙腈、乙酸乙酯、N，N-二甲基甲酰 胺、二甲亚砜和二氧六环中的一种或几种，但不局限于此。
[0019] 优选地，在步骤（a)中，关环反应在-5-10°C下进行。
[0020] 更优选地，在步骤（a)中，关环反应的时间为2-5小时。
[0021] 进一步地，该方法还包括以下合成式（II)化合物的步骤（a'）：
[0022] 马来酸酐与式（I)的氨基烷酸在有机溶剂中，在回流条件下反应得到式（II)化合 物，
[0023]
[0024] 其中，X选自1至10的整数。
[0025] 优选地，在步骤（a'）中，有机溶剂选自乙酸、二氧六环、N，N_二甲基甲酰胺（DMF) 中的一种或几种，但不局限于此。
[0026] 优选地，在步骤（a'）中，反应时间为1. 5-4小时。
[0027] 在另一方面，本发明还提供了一种合成N-马来酰亚胺基烷基酸琥珀酰亚胺酯的 方法，包括以下步骤：
[0028] (a)式（II)化合物与4-硝基三氟乙酸苯酯在碱存在的条件下，在有机溶剂中发生 关环反应，得到式（III)的N-马来酰亚氨基烷基酸，
[0029]
[0030](b)式（III)的N-马来酰亚氨基烷基酸与酰化试剂在有机溶剂中，在回流温度下 反应得到式（IV)的酰氯中间体，式（IV)的酰氯中间体与N-羟基琥珀酰亚胺在有机溶剂 中，在喊存在的条件下在10-30°C下发生反应，优选1CK20°C，得到式（V)的N-马来酰亚胺 基烷基酸琥珀酰亚胺酯；
[0031]
[0032] 其中，X选自1至10的整数。
[0033] 优选地，酰化试剂为草酰氯或氯化亚砜，但不限于它们。
[0034] 优选地，在步骤（a)中，关环反应在-5-10°C下进行。
[0035] 更优选地，在步骤（a)中，关环反应的时间为2-5小时。
[0036] 优选地，在步骤（b)中，酰化试剂为草酰氯或氯化亚砜，但不限于此。
[0037] 优选地，在步骤（a)和（b)中，有机溶剂独立地选自二氯甲烷、乙腈、乙酸乙酯、N， N-二甲基甲酰胺、二甲亚砜和二氧六环中的一种或几种。
[0038] 优选地，在步骤（a)和（b)中，碱独立地选自三乙胺、二异丙基乙胺和三正丁胺中 的一种或几种。
[0039] 进一步地，该方法还包括以下合成式（II)化合物的步骤：
[0040] (a'）马来酸酐与式（I)的氨基烷酸在有机溶剂中，在回流条件下反应得到式（II) 化合物，
[0041 ]
[0042] 其中，X选自1至10的整数。
[0043] 在步骤（a'），有机溶剂选自乙酸、二氧六环、N，N-二甲基甲酰胺（DMF)中的一种 或几种。
[0044] 优选地，反应时间为1 ? 5-4小时。
[0045] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明提供了一种合成N-马来酰亚胺基 烷基酸及N-马来酰亚胺基烷基酸琥珀酰亚胺酯的方法。在本发明中，合成N-马来酰亚胺 基烷基酸的步骤中，利用4-硝基三氟乙酸苯酯与式（II)化合物生成活泼酯，再通过酯交换 进行关环反应，4-硝基三氟乙酸苯酯和碱可以有效地提高关环的效率，降低同分异构体的 杂质含量，工艺简单，收率较高。此外，在合成N-马来酰亚胺基烷基酸琥珀酰亚胺酯的步骤 中，通过酰化试剂将羧酸制备成酰氯中间体，然后酰氯中间体与N-羟基琥珀酰亚胺反应， 避免使用现有方法中DCC、DIC缩合试剂带来的脲副产物残留，后处理简单且产品纯度高， 适合工业化生产。
【具体实施方式】
[0046] 下面结合具体实施例对本发明进行进一步详细说明。
[0047] 实施例1
[0048] 合成式（II)化合物，其中X为1。
[0049]
[0050] 向1000ml的三口瓶中加入马来酸酐（98g，lmol)与乙酸600ml，然后加入甘氨酸 (75g，leq)，反应加热至90°C反应2h至反应液澄清，反应液分批倒入至1. 2L冰水中，析出白 色固体，过滤，滤饼水洗两遍，鼓风烘干后得到白色固体粉末162g，收率93. 6%。
[0051] 实施例2
[0052] 合成式（II)化合物，其中X为3。
[0053]
[0054] 向1000ml的三口瓶中加入马来酸酐（98g，lmol)与DMF600ml，然后加入4-氨基 丁酸（103g，leq)，反应加热至120°C反应1. 5h至反应液澄清，反应液分批倒入至1. 2L冰水 中，析出白色固体，过滤，滤饼水洗两遍，鼓风烘干后得到白色固体粉末191g，收率95. 0%。
[0055] 实施例3
[0056] 合成式（II)化合物，其中X为10。
[0057]
[0058] 向1000ml的三口瓶中加入马来酸酐（98g，lmol)与二氧六环600ml，然后加入 1卜氨基i--酸（201g，leq)，反应加热至110°C反应4h至反应液澄清，反应液分批倒入至 1. 2L冰水中，析出白色固体，过滤，滤饼水洗两遍，鼓风烘干后得到白色固体粉末271g，收 率 90. 3%。
[0059] 实施例4
[0060] 合成N-马来酰亚胺基乙酸，即式（III)化合物，其中X为1。
[0061]
[0062] 向1000ml的三口烧瓶中，加入式（II)化合物（162g，0. 94mol，X= 1)以及二氯 甲烷400ml，然后加入三乙胺（284. 8g，2. 82mol)，冰盐搅拌冷却至-2 °C，滴加4-硝基三氟 乙酸苯酯（353. 4g，1. 5mol)溶于300ml二氯甲烷的溶液，控制温度低于-5-10°C，滴完保温 搅拌3h。反应液浓缩干，加入水400ml，搅拌下用浓盐酸调节PH至3-4,过滤除去4-硝基 苯酚，滤