[发明专利]一组用于羧基标记的同位素标记试剂及其合成方法

说明书

技术领域

本发明属于化学合成领域，涉及一组用于标记羧基的同位素标记试剂及其合成方法。

背景技术

随着质谱(mass spectrometry)技术的不断发展和蛋白质组学研究的不断深入，用于定量分析的稳定同位素标记(stable isotope labeling)技术获得了飞速发展。该方法中所涉及的同位素及其标记试剂是一种具有高技术含量和高附加值的商品。通过对目标分析物中的可反应基团进行修饰并引入同位素标记物，结合LC-MS可以实现高效准确的相对或绝对定量。自上世纪70年代以来，该方法被广泛应用于农业、食品安全、生命科学、环境、临床医学、药学等领域。

对于含有羧基的目标分析物，可选择对羧基进行修饰，通过缩合反应将含有同位素的标记试剂联接到目标物上。在众多修饰试剂中，带伯氨基的试剂是应用最为广泛的修饰试剂之一，可通过与目标物中的羧基形成酰胺键实现修饰。在制备同位素修饰试剂的过程中，本发明选用了含同位素的碘甲烷作为同位素来源试剂，通过其与叔胺基的亲核取代反应，将同位素引入到最终的目标产物上，即用于羧基标记的同位素标记试剂。在对样品进行分析时，先用该标记试剂与样品中的目标分析物进行反应，将带有同位素标记的季铵引入到原分析物中，再用LC-MS对标记后的产物进行分析。

发明内容

本发明主要内容为合成一组新型的同位素标记试剂，以N,N-二甲基乙二胺及其同系物为原料，通过亲核取代反应，将同位素引入到最终的目标产物。为得到所期望的产物，在进行亲核取代反应时，需要将其伯胺进行屏蔽，阻止伯胺被甲基化；亲核取代反应完成后，再将原来伯胺基上的保护基团去除，复原得到用于与羧基反应的伯胺基。

本发明的技术方案为：

一组用于羧基标记的同位素标记试剂，所述的同位素标记试剂的结构特点是一端为伯胺，另一端为三甲基铵盐，伯胺与三甲基铵盐之间通过多个碳链相连，中部碳链上碳原子个数为2-7个，结构式如下：

上述同位素标记试剂的合成方法，合成过程先用二碳酸二叔丁酯((BOC)₂O)对伯氨基进行保护，然后在碱性条件下与碘甲烷或同位素取代的碘甲烷(氘及碳13)等反应，最后在酸性条件脱去保护基团得到(2-氨基乙基)三甲基铵的系列类似化合物，所述的系列类似化合物为同位素标记试剂。具体包括以下步骤：

第一步：以N,N‐二甲基乙二胺及其同系物(n＝1‐6)为反应原料，采用二碳酸二叔丁酯((BOC)₂O)对伯氨基进行保护，反应式如下：

具体步骤为：

1.1)在反应瓶中加入摩尔比为1:1‐1:3的水和有机溶剂后，再依次加入反应原料和碱，室温下搅拌均匀后得到混合溶液。所述的反应原料在水中的浓度为0.5-5mmol/mL；所述的碱为氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠或三乙胺，碱在水中的浓度为0.75-25mmol/mL；所述的有机溶剂为四氢呋喃、1，4-二氧六环、二氯甲烷中的一种。

1.2)在0-5℃条件下，将二碳酸二叔丁酯(BOC)₂O逐滴加入步骤1.1)得到的混合溶液中，冰水浴反应10-30min，再常温反应2-4h得到反应溶液。所述的反应原料与(BOC)₂O的摩尔比为1:1.-3。

第二步：反应体系中引入碘甲烷或同位素取代的碘甲烷，得到相应的季铵产物；该步骤中引入同位素的方式是借助含同位素的碘甲烷与叔氨基之间的亲核取代反应实现的。具体步骤：

调节步骤1.2)得到的反应溶液pH到中性左右，旋转蒸干溶剂后，在反应瓶中依次加入溶剂、碱和碘甲烷或同位素取代的碘甲烷试剂，在60-80℃条件下，加热回流反应2-4h后得到反应溶液。所述的碱为氢氧化钠、碳酸钠、碳酸钾中的一种；所述的溶剂为乙腈、丙酮、DMF中的一种；所述的反应原料、碘甲烷或同位素取代的碘甲烷、碱的摩尔比为1:1.1-2:1.5-10；所述同位素取代的碘甲烷为CH₂DI、CHD₂I、CD₃I、¹³CH₃I、¹³CH₂DI、¹³CHD₂I、¹³CD₃I。

以不含同位素的碘甲烷为例，反应式如下：

第三步：在酸性条件脱去保护基团得到相应的三甲基铵盐