技术领域
本发明涉及非天然氨基酸合成领域，特别涉及到手性Fmoc-3-氨基-2-(叔丁氧基甲基)丙酸的合成方法。
背景技术
同源β-氨基酸可以形成比天然对应物更稳定的二级结构又可以模拟天然肽的生物活性，受到广泛关注。(S)-Fmoc-3-氨基-2-(叔丁氧基甲基)丙酸(CAS: 865152-44-9)和(R)-Fmoc-3-氨基-2-(叔丁氧基甲基)丙酸(CAS: 847153-42-8)可以作为高丝氨酸对应物广泛的应用于多肽药物筛选中。这两个化合物目前文献报道的路线有：（1）瑞士化学学报Lelais等人报道的以β-丙氨酸为起始原料共9步制得目标产物（Helvetica Chimica Acta,2004, vol. 87, # 12, p. 3131 – 3159）， 该路线关键在于借助Evans辅基引入手性羟甲基，缺点是路线长，总收率低，操作复杂，手性选择性不高。（2）欧洲有机化学杂志Meyer等人报道的不对称合成路线（European Journal of Organic Chemistry, 2015, vol. 2015,# 22, p. 4883 - 4891]），共6步，手性选择性高，但起始原料3-叔甲氧基丙醛市场没有销售，且不易制备，因此参考意义不大。
发明内容
本发明的目的是提供一种简单快速合成手性Fmoc-3-氨基-2-(叔丁氧基甲基)丙酸的方法， 主要解决目前合成方法存在的反应步骤长，操作复杂，成本高的技术问题。
本发明技术方案如下：一种手性Fmoc-3-氨基-2-(叔丁氧基甲基)丙酸的合成方法，包括以下步骤：
（1）膦酰乙酸三乙酯和甲醛水溶液在碳酸钾的作用下生成化合物1，产物柱层析提纯；
（2）化合物1与苯乙胺在乙醇里反应，得到化合物2，无需提纯；
（3）化合物2在二氯甲烷和浓硫酸溶液里通入异丁烯生成化合物3，产物柱层析提纯；
（4）化合物3在钯炭作用下，加压加氢，得化合物4，无需提纯；
（5）化合物4加氢氧化锂水解，上Fmoc，所得消旋产物手型HPLC制备分离得到目标产物；合成线路如下：
上述反应中，步骤1，在室温下滴加碳酸钾水溶液，加完后室温搅拌1-3小时，优选反应时间为2小时。步骤2，反应温度为20℃~40℃，优选反应温度为30℃，反应12-48小时，优选反应时间为24小时。步骤3，通入异丁烯0.5-2小时，优选通入时长为1小时，通完室温反应12-48小时，优选反应时间为24小时。步骤4，反应温度为30℃-70℃，优选反应温度为50℃，通入氢气压力1.5-3 MPa，优选通入氢气压力为2 MPa。步骤5，水解反应温度为30℃-60℃，优选反应温度为40℃，反应时间1-4小时，优选反应时间为2小时，然后上Fmoc室温反应6-18小时，优选反应时间为12小时。
本发明的有益效果是：本发明产物合成只有5步，反应简单，原料便宜，易操作，第二步，第四步都是粗品直接用于下一步。该方法非常适用于实验室快速得到克级目标产物供研究所用。
附图说明
图1为本发明S构型产物的质谱图。
图2为本发明R构型产物的质谱图。
图3为本发明S构型产物的核磁图谱。
图4为本发明R构型产物的核磁图谱。
图5为本发明S构型产物的手型液相色谱图。
图6为本发明R构型产物的手型液相色谱图。
具体实施方式
实施例1：(S)-Fmoc-3-氨基-2-(叔丁氧基甲基)丙酸和(R)-Fmoc-3-氨基-2-(叔丁氧基甲基)丙酸。
步骤1：
搅拌下将膦酰乙酸三乙酯 （44.8克，0.2摩尔）加入甲醛水溶液（质量百分浓度37-38%，60毫升）中，向其中缓慢滴加碳酸钾（48.4克，0.35摩尔）的水（150毫升）溶液。加完反应液室温搅拌2小时。加入水（500毫升）稀释，用乙酸乙酯（300毫升*2）萃取。有机相合并用饱和食盐水洗，无水硫酸钠干燥，减压浓缩。残余物柱层析提纯得无色液体化合物1（19.4克，75%收率）。
步骤2：
化合物1（19.4克，0.15摩尔）和S-苯乙胺（18.2克，0.15摩尔）溶于乙醇（300毫升）中，反应液在30℃下搅拌24小时。反应液减压浓缩干。残余物化合物2直接用于下一步无需提纯。
步骤3：
上步所得化合物2（37.6克，0.15摩尔）溶于二氯甲烷（800毫升）中，冰水浴下加入浓硫酸（9.4毫升），再向其中慢慢通入异丁烯气体。通1小时后，反应液慢慢升至室温，搅拌24小时。向反应液加入饱和碳酸氢钠水溶液（500毫升），搅拌，分液。有机相用饱和食盐水洗，无水硫酸钠干燥，减压浓缩。残余物柱层析提纯得无色液体化合物3（15.2克，33%两步收率）。
步骤4：
化合物3（15.2克，49.4毫摩尔）溶于乙醇（300毫升）置于高压釜中，加入10%钯炭（2克），向反应釜通入2MPa压力的氢气，50摄氏度下反应过夜。冷却至室温，过滤掉钯炭，滤液浓缩干，残余物化合物4直接用于下一步无需提纯。
步骤5：
上步所得化合物4（10克，49.4毫摩尔）溶于四氢呋喃（90毫升）中，向其中加入氢氧化钠（4克，0.1摩尔）的水（90毫升）溶液。反应液40摄氏度下搅拌2小时。冷却至室温，用盐酸调pH至中性，再向其中加入碳酸氢钠（12.6克，0.15摩尔）和FmocOSu（16.6克，49.4毫摩尔）。反应液室温搅拌12小时。加入石油醚（100毫升），搅拌，分液。水相用2M盐酸调pH至2-3，用乙酸乙酯（200毫升）萃取。有机相用饱和食盐水洗，无水硫酸钠干燥，减压浓缩。残余物柱层析提纯得消旋体（7.6克）， 消旋体手性液相色谱柱（AD-H, Hex/EtOH/DEA）制备分别得到(S)-Fmoc-3-氨基-2-(叔丁氧基甲基)丙酸（3.1克，100% e.e，收率15.8%），MS (ESI) M/Z:398.19 [M+H+]。1H NMR (400 MHz, CDCl3) : δ 7.75-7.77 (m,2H), 7.57-7.59 (m, 2H),7.29-7.42 (m, 4H), 5.46-5.49 (m, 1H), 4.38 (d, J= 7.2 Hz, 2H ), 4.19-4.23 (m,1H), 3.46-3.75 (m, 4H), 2.80-2.83 (m, 1H), 1.24 (s, 9H); (R)-Fmoc-3-氨基-2-(叔丁氧基甲基)丙酸（3.3克，99% e.e ，收率16.7%），MS (ESI) M/Z: 398.12 [M+H+]。1HNMR (400 MHz, CDCl3) : δ 7.75-7.77 (m,2H), 7.57-7.59 (m, 2H), 7.29-7.40 (m,4H), 5.46-5.49 (m, 1H), 4.38 (d, J= 7.2 Hz, 2H ), 4.19-4.23 (m, 1H), 3.46-3.75 (m, 4H), 2.80-2.83 (m, 1H), 1.24 (s, 9H)。质谱图，核磁图谱和手性HPLC图参照图1、2、3、4、5、6。
实施例2，步骤1反应时间1小时；步骤2反应温度为40℃，反应时间为12小时；步骤3通入异丁烯时长0.5小时，通完室温反应48小时；步骤4反应温度为70℃，通入氢气压力1.5MPa；步骤5水解反应温度为60℃，反应时间为1小时，上Fmoc反应时间为6小时；其余同实施例1。
实施例3，步骤1反应时间3小时；步骤2反应温度为20℃，反应时间为48小时；步骤3通入异丁烯时长2小时，通完室温反应12小时；步骤4反应温度为30℃，通入氢气压力3MPa；步骤5水解反应温度为30℃，反应时间为4小时，上Fmoc反应时间为18小时；其余同实施例1。