(S)-2-氨基-3-(2,5-二氟苯基)丙酸:实验方案
(S)-2-氨基-3-(2,5-二氟苯基)丙酸:实验方案
(S)-2-氨基-3-(2,5-二氟苯基)丙酸是一种含氟的对映体纯非天然氨基酸,广泛用作多肽合成和药物化学研究中的构建模块,可调节代谢稳定性、脂溶性和受体结合选择性。
- 化学名称
- (S)-2-氨基-3-(2,5-二氟苯基)丙酸
- 分子式
- C9H9F2NO2
- 分子量
- 201.17 g/mol
- 立体化学
- S构型(L型类似物)
- 关键官能团
- 伯胺基、羧酸基、含2,5-二氟取代的芳香环
- 主要用途
- 多肽合成构建模块;药物发现中的药效团
- 储存条件
- 于2–8 °C避光防潮储存(请参照质检报告确认)
- 产品编号
- A665130
概述与化学性质
(S)-2-氨基-3-(2,5-二氟苯基)丙酸(Aladdin产品编号:A665130)是一种对映体纯的非蛋白质氨基酸,可视为L-苯丙氨酸的2,5-二氟取代类似物。在苯环2位和5位引入氟原子,显著改变了芳香侧链的电子和立体环境。氟取代通常可提高芳环对细胞色素P450氧化代谢的稳定性,调节相邻可电离基团的pKa值,并通过正交多极相互作用(C–F···C=O、C–F···H–N)增强与靶蛋白的结合亲和力。
该化合物在生理pH下呈两性离子形式,同时具有α-氨基(pKa约9,为α-氨基酸典型值)和羧酸基团(pKa约2)。其S型手性中心与天然L-氨基酸构型一致,可将其以确定的立体化学构型引入多肽序列。
材料与安全注意事项
所需材料:
- (S)-2-氨基-3-(2,5-二氟苯基)丙酸(A665130)
- 分析天平(精度±0.01 mg)
- 适用溶剂:水(加入稀盐酸或氢氧化钠以充分溶解)、DMSO、DMF或甲醇
- 容量玻璃器皿(玻璃小瓶、容量瓶)
- 如需配制长期储存液,须准备惰性气氛设备(氮气或氩气)
- pH计或pH试纸
安全注意事项:尽管(S)-2-氨基-3-(2,5-二氟苯基)丙酸按照该化合物类别的标准GHS标准并未被划为急性危险品,仍需遵守实验室标准操作规范:佩戴丁腈手套、护目镜和实验服,在通风良好的区域或通风橱中操作。使用前请查阅产品随附的安全数据表(SDS)。避免吸入固体粉末,含氟有机废弃物须依照当地法规处理。
分步操作规程
1. 储备液配制
- 确定所需浓度。对于大多数生化测定,10–100 mM的储备液浓度通常适用。计算所需质量:质量(mg)= 浓度(mM)× 体积(mL)× 分子量(g/mol)÷ 1000。
- 精确称量。开瓶前将试剂瓶在室温平衡15–30分钟,以防水分凝结。将洁净干燥的玻璃小瓶去皮归零后,用药匙转移所需量,记录精确质量。
- 选择溶剂。配制水溶液时,先用少量0.1 M盐酸溶解(使氨基质子化,有助于溶解),再用0.1 M氢氧化钠调pH至所需值(生物学实验通常为pH 7.0–7.4),然后用水或缓冲液补至终体积。配制有机溶剂储备液(DMSO、DMF)时,化合物可直接溶解,必要时短暂涡旋或超声处理。甲醇可作为替代极性质子溶剂。
- 过滤(必要时)。用于细胞实验前,通过0.22 µm注射器滤膜过滤。
- 分装储存。将溶液分装至单次用量的螺口离心管中,用惰性气体(N2或Ar)吹扫顶部空间,密封后标注化合物名称、批号、浓度、溶剂和日期。长期储存于–20 °C,短期储存(不超过2周)于2–8 °C。
2. 固相多肽合成(SPPS)中的应用
- 保护策略。用于Fmoc-SPPS时,游离氨基酸须先转化为Fmoc保护衍生物(Fmoc-Phe(2,5-diF)-OH),或直接采购已保护形式。使用前确认保护基状态。用于Boc-SPPS时,相应地制备或采购Boc保护形式。
- 偶联。在室温下,于DMF中使用标准偶联试剂(如HATU/DIPEA或DIC/Oxyma)。建议保护氨基酸相对于树脂负载量使用3–5倍过量。通过Kaiser试验或氯苯醌试验监测偶联效率。
- 脱保护与裂解。按照适合各侧链保护基的标准Fmoc脱保护方案(20%哌啶/DMF)及整体脱保护/裂解流程操作。二氟苯基环无需额外保护基。
3. 质量控制
- 通过分析HPLC(反相C18柱,220 nm紫外检测)和LC-MS(C9H9F2NO2的[M+H]+预期为202.1)确认储备液的身份和纯度。
- 若立体化学完整性至关重要,通过手性HPLC确认对映体纯度。
- 与每批产品随附的质检报告(CoA)进行核对。
常见问题排查
| 问题 | 可能原因 | 解决方案 |
|---|---|---|
| 在中性水性缓冲液中溶解度差 | 在等电点附近两性离子净溶解度低 | 将pH调至2以下(完全质子化)或10以上(完全去质子化);或使用DMSO共溶剂(终浓度≤10% v/v) |
| 储备液降解 | 氧化、水分进入或反复冻融循环 | 使用惰性气体吹扫的单次分装液;干燥储存 |
| SPPS中偶联产率低 | 邻位氟的空间位阻导致偶联动力学缓慢 | 延长偶联时间(60–120 min);双次偶联;改用活化能力更强的试剂(如PyAOP) |
| 偶联过程中发生消旋化 | 长时间活化或碱性条件 | 使用抑制消旋化的添加剂(Oxyma、HOAt);降低碱浓度;在室温下偶联 |
| LC-MS出现意外峰 | 酸性裂解条件下发生内酰胺化或酯化 | 优化裂解混合液;使用新鲜TFA;与标准品对照确认 |
应用与研究背景
(S)-2-氨基-3-(2,5-二氟苯基)丙酸在化学生物学和药物发现的多个领域中具有重要应用:
- 拟肽物与限制性多肽:含氟苯丙氨酸类似物被引入多肽序列,用于受体-配体研究中结合口袋的探针研究,在不显著改变侧链拓扑结构的前提下提供立体和电子变异。
- 代谢稳定性增强:在易受芳香羟基化位点(如对位,此处由5-氟取代基解决)引入氟原子,可阻断细胞色素P450介导的氧化代谢,这是药物化学先导化合物优化中的关键策略。
- 19F NMR探针:含芳基氟的化合物可作为蛋白质-配体结合研究中的19F NMR报告基团,利用氟NMR的高灵敏度和宽化学位移范围。
- 药物合成中间体:该化合物可作为手性构建模块,用于合成靶向氨基酸转运体、具有苯丙氨酸结合位点的酶或由含苯丙氨酸内源性配体调控的GPCRs的含氟候选药物。
研究人员应在各自的生物学系统中验证活性数据,因为氟取代模式和位置对效力和选择性均有显著影响。
常见问题
溶解(S)-2-氨基-3-(2,5-二氟苯基)丙酸推荐使用哪些溶剂?
该化合物在稀酸水溶液(如0.1 M盐酸)、DMSO或DMF中溶解性最佳。用于水性生物学实验时,先溶于稀盐酸,再用氢氧化钠调至生理pH。避免单独使用中性pH水溶液,因为两性离子形式在等电点处溶解度有限。
如何储存(S)-2-氨基-3-(2,5-二氟苯基)丙酸以保持稳定性?
固体应在2–8 °C密封避光防潮储存。配制好的储备液应分装为单次用量,用惰性气体吹扫后于–20 °C储存,以减少反复冻融引起的降解。始终参照每批产品随附的质检报告(CoA)确认储存建议。
该化合物能否直接用作Fmoc固相多肽合成的构建模块?
游离氨基酸(A665130)在用于标准Fmoc-SPPS之前,需对α-氨基进行Fmoc保护。可在实验室内使用标准Fmoc-OSu或Fmoc-Cl保护方案自行制备Fmoc衍生物,也可从专业供应商采购预保护的Fmoc-Phe(2,5-diF)-OH。二氟苯基环无需侧链保护基。
为何指定S构型,手性在典型应用中是否重要?
S构型对应天然蛋白质中L-氨基酸的排列方式,是大多数受体结合和酶学研究中生物学和药理学相关的形式。对于立体化学敏感的测定、拟肽设计和符合法规要求的药物合成,使用正确的对映体至关重要。外消旋体或R对映体可能产生显著不同的生物学结果。
如何确认收到批次的纯度和对映体完整性?
查阅产品随附的质检报告(CoA),获取HPLC纯度数据和旋光度信息。如需独立验证,可通过反相HPLC(C18柱,220 nm紫外)检测化学纯度,并通过手性HPLC测定对映体过量值(ee)。LC-MS确认分子离子峰([M+H]+ = 202.1)可验证化合物身份。
参考文献
- Fluorine in Medicinal Chemistry and Chemical Biology. Ojima, I. (Ed.). Wiley-Blackwell, 2009. General reference for fluorinated amino acids in drug discovery.
- Welch, J. T.; Eswarakrishnan, S. Fluorine in Bioorganic Chemistry. Oxford University Press, 1991. Foundational text on electronic and steric effects of aryl fluorine substitution.
- Muller, K.; Faeh, C.; Diederich, F. Fluorine in pharmaceuticals: looking beyond intuition. Science, 2007, 317(5846), 1881-1886. doi:10.1126/science.1131943
- Chan, W. C.; White, P. D. (Eds.) Fmoc Solid Phase Peptide Synthesis: A Practical Approach. Oxford University Press, 2000. Standard reference for SPPS protocols.
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