介绍
N-Cbz-L-组氨酸，又称N-苄氧羰基-L-组氨酸（缩写Z-His-OH），是L-组氨酸α位氨基经苄氧羰基（Cbz/Z）修饰保护的手性氨基酸衍生物，也是多肽合成领域经典的氨基保护型氨基酸前体；其分子具有L-组氨酸天然的(2S)手性中心与咪唑环侧链，可通过催化氢化或氢溴酸/乙酸体系高效脱除，能有效规避多肽链组装过程中氨基的副反应与手性消旋风险；具有特征旋光性，在甲醇、DMF等有机溶剂及弱碱性水溶液中溶解性良好，常温下化学性质稳定，常作为核心单体广泛用于固相/液相多肽合成、生物活性肽与多肽药物的制备。
图一 N-Cbz-L-组氨酸
合成
取上述双苄氧羰基-L-组氨酸的二氯甲烷溶液，降温至15℃左右，开始通入氨气，控制体系温度不超过30℃，直至氨气饱和。随后升温至回流，控制内温约38℃，反应6小时；反应过程中体系会析出白色固体。反应结束后进行抽滤，滤饼留待后处理；滤液浓缩至干，加入2L石油醚打浆1小时，得到副产物氨基甲酸苄酯，干燥后得品129g，HPLC纯度98.5%，熔点85-87℃。上述滤饼用1L异丙醇重结晶，冷却至10℃左右，经抽滤、真空干燥，得到白色粉末状固体N-Cbz-L-组氨酸246g，两步总摩尔收率75.4%，滴定含量100.2%[1]。
图二 N-Cbz-L-组氨酸的合成
以氯甲酸苄酯（benzyl chloroformate，Cbz-Cl）与L-组氨酸为原料合成N-Cbz-L-组氨酸，核心为α-氨基的选择性单Cbz保护，可采用β-环糊精催化的绿色水相合成法，具体步骤为：室温条件下，先将0.1 mmol β-环糊精溶解于10 mL pH=8的0.1 M碳酸盐缓冲液中，加入1 mmol L-组氨酸搅拌混匀5分钟，再加入1 mmol氯甲酸苄酯，持续室温搅拌至反应完全（约8~12分钟）；反应结束后用乙酸乙酯萃取反应体系，合并有机相经无水硫酸钠干燥后减压旋除溶剂，所得粗品经硅胶柱色谱、以乙酸乙酯-正己烷为洗脱剂纯化，即可制得无手性消旋的高纯度N-Cbz-L-组氨酸，该方法反应条件温和、耗时短、无副产物生成，分离收率可达90%以上；也可采用经典的Schotten-Baumann法，将L-组氨酸溶于氢氧化钠水溶液中，冰浴控温0~5℃，分批加入等摩尔比的氯甲酸苄酯与氢氧化钠溶液，维持体系弱碱性持续搅拌反应，反应完成后用乙醚洗涤水相除杂，水相用稀盐酸酸化至酸性析出目标产物，滤集沉淀后经乙醇-水体系重结晶纯化得到N-Cbz-L-组氨酸[2]。
图三 N-Cbz-L-组氨酸的合成2
参考文献
[1]Current Patent Assignee: SUZHOU HIGHFINE BIOTECH - CN112898204, 2021, A
[2]Kumar V ,Reddy M ,M.Narender .Aqueous phase mono-protection of amines and amino acids as N-benzyloxycarbonyl derivatives in the presence of beta-cyclodextrin[J].Tetrahedron letters: The International Journal for the Rapid Publication of Preliminary Communications in Organic Chemistry,2006,47(36):6393-6396.