顺-3-氨基环丁烷羧酸盐酸盐:操作与使用规程
顺-3-氨基环丁烷羧酸盐酸盐:操作与使用规程
cis-3-氨基环丁烷羧酸盐酸盐是一种构象受限的β-氨基酸衍生物,具有顺式构型的环丁烷环,广泛用作拟肽设计、药物化学及张力环杂环骨架合成中的刚性构建模块。
- 化学名称
- cis-3-氨基环丁烷羧酸盐酸盐
- 产品编号
- C194854
- 化合物类别
- 环丁烷受限β-氨基酸盐酸盐
- 立体化学
- 顺式(3-氨基与羧基位于环丁烷环的同侧)
- 主要应用
- 拟肽合成、药物化学骨架、杂环化学
- 溶解性
- 可溶于水及极性质子性溶剂(如甲醇);在非极性有机溶剂中溶解度有限
- 储存条件
- 于2–8 °C密封避光防潮储存
概述与化学性质
cis-3-氨基环丁烷羧酸盐酸盐(Aladdin产品编号:C194854)是一种构象受限的β-氨基酸,其氨基与羧基以顺式关系分布于四元碳环的两侧。盐酸盐形式相较于游离碱具有更高的储存稳定性,并改善了操作性能。
环丁烷环引入了几何刚性,固定了两种官能团的相对空间取向。这种约束在药物发现领域极具价值,对三维分子几何结构的控制可提升靶点选择性,并相对于柔性非环类似物改善代谢稳定性。作为β-氨基酸构建模块,其氨基与羧基均连接于环丁烷骨架上,可用于构建新颖的拟肽结构。
材料与安全注意事项
所需材料:
- cis-3-氨基环丁烷羧酸盐酸盐(C194854)
- 适用溶剂:超纯水、甲醇或二甲基亚砜(DMSO),根据下游应用选择
- 分析天平(精度0.1 mg)
- 容量玻璃器皿或经校准的移液器
- 如反应体系需排除水分,则需备有惰性气体(氮气或氩气)
- 个人防护装备(PPE):实验服、耐化学品手套、防护眼镜
安全注意事项:
- 作为盐酸盐,该化合物水溶液呈弱酸性,避免接触眼睛、皮肤和黏膜。
- 在通风良好的区域或通风橱中操作。
- 使用前请查阅安全数据表(SDS)以获取完整危害信息。
- 废弃物处置须符合当地化学废物法规。
分步操作规程:溶液配制与偶联反应
步骤1 – 将化合物平衡至室温。将C194854样品瓶从冷藏环境(2–8 °C)取出,开封前在室温(约20–25 °C)下平衡15–20分钟,以尽量减少因吸湿性盐接触冷凝水而导致的降解。
步骤2 – 称量化合物。在分析天平上将适当容器去皮,迅速转移所需质量的cis-3-氨基环丁烷羧酸盐酸盐,如条件允许,在惰性气体下重新封闭储存瓶,记录精确质量。
步骤3 – 配制储备溶液。水相应用时,将化合物溶于超纯水至所需浓度,轻柔涡旋或搅拌至完全溶解。有机合成时,溶于无水DMF、DMSO或其他相容性极性非质子溶剂。如需溶液澄清,通过0.22 µm注射器过滤器过滤。
步骤4 – 中和盐酸盐(如需)。偶联反应需要游离碱形式的胺时,向反应体系中加入等当量温和碱(如三乙胺(Et₃N)或N,N-二异丙基乙胺(DIPEA))以原位释放游离胺,确保化学计量准确,避免碱过量。
步骤5 – 执行偶联或合成步骤。按照已验证的合成方案引入标准偶联试剂(如HATU、EDC/NHS或DIC/HOBt)。顺式受限的胺基和羧基均可参与酰胺键形成;需制定正确的保护基策略以实现选择性官能化。
步骤6 – 后处理与纯化。反应完成后(通过TLC或LC-MS监测),根据目标分子的要求进行标准水相后处理,或直接通过反相HPLC或柱色谱纯化。
在药物化学与合成化学中的应用
cis-3-氨基环丁烷羧酸盐酸盐是一种广泛应用于多个研究领域的多功能骨架:
- 拟肽设计:刚性顺式几何构型模拟生物活性肽中的转角结构,可设计出具有特定构象偏好的代谢稳定肽替代物。
- 药物发现构建模块:该化合物可作为激酶抑制剂、蛋白酶抑制剂和GPCR调节剂合成的中间体,适用于需要受限胺或酸官能团的场景。
- 杂环化学:伯胺和羧酸官能团可进一步转化为内酰胺、噁唑啉或其他稠环体系,快速构建复杂分子骨架。
- 构效关系(SAR)研究:通过比较顺式与反式非对映异构体,研究人员可以剖析立体化学取向对生物活性的贡献。
故障排除与储存建议
常见问题及解决方案:
- 在有机溶剂中溶解度差:盐酸盐在非极性或弱极性有机溶剂中溶解度有限,建议改用DMSO或DMF,或先用碱中和后再溶于有机溶剂。
- 偶联反应不完全:确保通过充分加碱释放游离碱形式的胺,核实试剂化学计量比和反应时间,可考虑换用活性更高的偶联试剂。
- 储存物料降解或变色:通常表明有水分侵入,应严格密封并在惰性气体保护下于2–8 °C储存,出现明显变色时应丢弃并更换新批次。
储存与稳定性:
- 于2–8 °C密封、防潮容器中储存。
- 避光、避热。
- 尽量现配现用;若需储存储备液,应分装为单次用量并在惰性气氛下−20 °C冷冻保存。
- 开封前务必将样品恢复至室温,以避免冷固体表面发生冷凝水析出。
常见问题
溶解cis-3-氨基环丁烷羧酸盐酸盐推荐使用哪些溶剂?
由于盐酸盐的离子性质,该化合物易溶于水及甲醇等极性质子性溶剂。有机合成时,优选DMSO或DMF等极性非质子性溶剂。在非极性有机溶剂中溶解度有限,溶解前先用叔胺碱中和可改善溶解效果。
为何使用盐酸盐形式而非游离碱?
β-氨基酸的盐酸盐在常温储存条件下通常比对应游离碱更稳定,游离碱容易吸湿降解。盐酸盐形式可延长保质期,改善操作性和称量精度。在合成使用前,可通过加入三乙胺或DIPEA等适当碱原位生成游离碱。
在合成应用中,该化合物的顺式构型与反式异构体有何不同?
顺式异构体中,氨基与羧基位于环丁烷环的同侧,呈紧凑折叠的几何构型;反式异构体则将这两个基团置于相对两侧,呈更伸展的构象。这种立体化学差异显著影响含有该构建模块的更大分子的三维形状,进而影响与生物靶点的结合几何以及拟肽链的构象偏好。研究人员通常在SAR研究中同时筛选两种非对映异构体,以确定哪种几何构型最能满足靶点需求。
哪些偶联试剂与该构建模块相容?
广泛用于多肽和药物化学的标准酰胺键偶联试剂均与之相容,包括HATU、HBTU、EDC联合NHS或HOBt,以及DIC/HOBt体系。羧酸可直接活化,盐酸盐去质子化后的胺作为亲核试剂参与反应。在多步合成序列中需对两个官能团进行选择性偶联时,应事先规划保护基策略。
参考文献
- Seebach, D.; Brenner, M.; Rueping, M.; Schweizer, B.; Jaun, B. Preparation and NMR-solution structure of β-peptides consisting of β-amino acids with one substituent at Cβ. Chem. Eur. J. 2001, 7, 2699–2713.
- Gellman, S. H. Foldamers: A manifesto. Acc. Chem. Res. 1998, 31, 173–180. doi:10.1021/ar960298r
- Juaristi, E.; Soloshonok, V. A. (Eds.) Enantioselective Synthesis of β-Amino Acids, 2nd ed.; Wiley-VCH: Weinheim, 2005.
产品仅供科研与开发使用,不用于人体、动物、诊断或治疗。
危险品化学品经营许可证(带存储)