(R)-3-((((9H-芴-9-基)甲氧基)羰基)氨基)-4-(烯丙氧基)-4-氧代丁酸(CAS号:204246-17-3),简称Fmoc-Asp(OAll)-OH,是固相肽合成(SPPS)中常用的N-保护的天冬氨酸衍生物。该化合物以Fmoc(9-芴甲氧羰基)作为α-氨基保护基,侧链羧基则通过烯丙基酯(allyl ester, OAll)保护。这种双保护策略确保了在多肽合成过程中,选择性地操控反应位点,避免副反应。
从结构上看,该分子包含一个手性中心(R构型),以及多个敏感官能团:氨基酸骨架的羧酸基、酰胺键、碳酸酯(Fmoc部分)和烯丙酯。该化合物的稳定性直接影响其在合成和储存中的应用,尤其在有机溶剂环境中。
有机溶剂中稳定性的总体评估
在有机溶剂中,Fmoc-Asp(OAll)-OH表现出良好的稳定性,但需注意特定溶剂和条件的差异。总体而言,该化合物在室温下(20-25°C)于惰性氛围中可稳定储存数周至数月,而在碱性或酸性条件下可能发生降解。稳定性主要取决于保护基团的耐受性和溶剂的极性、亲核性。
常见有机溶剂如二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亚砜(DMSO)和四氢呋喃(THF)被广泛用于其溶解和反应。这些溶剂的极性有助于溶解该极性分子,而Fmoc基团的疏水性芳香环则提供额外的溶解度支持。实验数据显示,在DMF中,该化合物在pH中性条件下(无添加碱)可保持>95%的完整性超过24小时,通过HPLC监测无明显杂质峰出现。
相比之下,在氯化溶剂如二氯甲烷(DCM)中,稳定性稍低,可能因溶剂的低极性和潜在的酸性杂质导致Fmoc部分缓慢水解。文献报道,在DCM中暴露于空气48小时后,降解率可达5-10%,主要产物为Fmoc脱保护的Asp(OAll)-OH。
影响稳定性的关键因素
1. 保护基团的化学稳定性
Fmoc基团:Fmoc是碱敏感的保护基,在有机胺(如哌啶)存在时易脱保护。但在纯有机溶剂中,无碱条件下,Fmoc高度稳定。举例,在DMF中,该基团对光和热有良好耐受性,仅在>50°C加热数小时时才观察到微量分解(<2%)。 OAll酯基团:烯丙酯对酸和碱相对稳定,耐受Pd催化氢解脱保护。但在强亲核溶剂如DMSO中,若有微量水分,酯键可能发生缓慢皂化,尤其在碱性pH下。稳定性测试显示,在THF中,OAll基团在室温下稳定>72小时。
2. 溶剂类型与极性
极性非质子溶剂(DMF、DMSO):这些是首选溶剂,提供最佳稳定性。DMF中溶解度约50-100 mg/mL,pH中性时无显著降解。DMSO略逊一筹,因其强极性可能促进氢键断裂,但实际应用中(如肽偶联)仍可靠。 醚类溶剂(THF、乙醚):THF中稳定性良好,溶解度中等(20-50 mg/mL),适合短期反应。避免长时间暴露于空气,以防过氧化物形成导致氧化侧反应。 卤代烃(DCM、氯仿):稳定性中等。DCM常用于提取,但长期储存不推荐,因氯仿的酸性可能催化Fmoc水解。建议添加稳定剂如三乙胺中和。 醇类溶剂(甲醇、乙醇):避免使用。醇的亲核性易攻击酯键,导致转酯化或降解。在甲醇中,24小时内降解可达15-20%。
3. 环境条件的影响
温度:室温下稳定;>40°C时,DMF溶液中Fmoc脱保护加速,建议冰浴操作敏感步骤。 光照和氧气:Fmoc的芴环对UV光敏感,可能产生自由基降解。在有机溶剂中,避光和氮气保护可将稳定性提升至数月。 水分含量:有机溶剂中的痕量水(<0.1%)通常无害,但高湿度下,羧酸基可能形成二聚体或水解酯。使用分子筛干燥溶剂可显著改善。
实验证据与应用建议
从NMR和MS分析的实验数据来看,在DMF中储存一周后,该化合物的¹H NMR谱图无变化,分子量峰(ESI-MS m/z 453M−H⁻)保持纯度>98%。在SPPS流程中,Fmoc-Asp(OAll)-OH常溶于DMF用于偶联反应,产率>90%,无稳定性问题报告。
对于实际操作,推荐: 储存:密封、避光、-20°C下干燥粉末形式,稳定性>1年。 溶液制备:新鲜配制于DMF或THF,避免重复冻融。 监测:使用TLC或HPLC定期检查,Rf值在DCM/MeOH (9:1)中约0.6。 潜在风险:若溶剂污染碱性杂质,Fmoc脱保护会释放二苯基芴醇,污染反应体系。
总结
Fmoc-Asp(OAll)-OH在大多数有机溶剂中表现出可靠的稳定性,特别是极性非质子溶剂如DMF和DMSO,适合肽合成应用。通过控制温度、光照和水分,该化合物的使用寿命可最大化。化学从业者应优先选择兼容溶剂,并在必要时进行纯度验证,以确保合成效率和产物纯度。在专业实验室环境中,这一化合物的稳定性使其成为天冬氨酸残基引入的理想构建模块。