總體來說,胺在酰胺化反應(yīng)中的活性為仲胺高于伯胺,脂肪胺高于芳香胺。
常用的酰胺縮合劑種類有以下四種:
1. 活性酯
CDI與羧酸反應(yīng)得到活性較高的中間體酰基咪唑,同時對位阻較小的胺有一定的選擇性。該類反應(yīng)由于過量的CDI會和胺反應(yīng)得到脲的副產(chǎn)物,因此其用量一定要嚴格控制在1當量。其反應(yīng)是分步進行。胺極易與活性酯反應(yīng)得到相應(yīng)的?;a(chǎn)物。反應(yīng)機理見圖(二):
CDI對后處理沒有特殊要求,因此對水溶性的中間體和產(chǎn)物來說,是個很好的縮合劑。
2. 碳二亞胺類縮合劑
碳二亞胺類縮合劑主要含有下列化合物,二環(huán)己基碳二亞胺(DCC)、二異丙基碳二亞胺(DIC)和1-(3-二甲胺基丙基)-3-乙基碳二亞胺(EDCI)。其結(jié)構(gòu)見圖(三):
使用碳二亞胺類縮合劑一般需要加入?;呋瘎┗蚧罨瘎?,常用的縮合劑活化劑見圖(四)。主要因為發(fā)應(yīng)的第一階段所生成的中間體不穩(wěn)定,若不用?;呋瘎┺D(zhuǎn)化為相應(yīng)的活性酯或活性酰胺,其自身易成脲。
在這三個常用的縮合劑中,活性相對來說用差些,DCC和DIC的價格較為便宜。這類縮合劑在酰化反應(yīng)后會生成相應(yīng)的脲類副產(chǎn)物。其中,一般DCC和DMAP合用,DCC生成的副產(chǎn)物DCU在一般有機相中溶解度微小(醇類可溶),不易除去,限制了DCC的應(yīng)用。另外DCC會引起外消旋作用,故不可用于手性化合物的制備。同時,DCC自身會重組生成一種副產(chǎn)物,見圖(五)。DIC生成的副產(chǎn)物DIU在一般有機溶劑中溶解度很好,因此DIC一般在組合化學的固相合成中應(yīng)用得較多。在藥物化學中用得最多的是EDCI,主要是因為EDCI生成的副產(chǎn)物脲的水溶性好,容易洗去。一般EDCI和HOBt合用,由于HOBt也是水溶的,使得反應(yīng)的處理和純化相對要容易。
3. 鎓鹽類的縮合劑
鎓鹽類的縮合劑活性較高,從鹽的種類來分,主要有兩類,一類是碳鎓鹽,另一類是鎓鎓鹽。常用的結(jié)構(gòu)見圖(六)。
HATU與HBTU相比,它的活性更高,當一些胺的反應(yīng)活性不夠時,可使用HATU來加速反應(yīng)。但它的價格約是HBTU的兩倍。使用碳鎓鹽縮合劑進行酰胺縮合,主要是通過分子內(nèi)的轉(zhuǎn)移,一步得到相應(yīng)的活性酯,圖(七)是HATU縮合的反應(yīng)機理。HCTU活性較高,可以代替HATU用于工業(yè)化生產(chǎn)。TSTU和TNTU可以用于含水溶劑的酰胺化反應(yīng)。活性更高的HAPyU和HBPyU價格極其昂貴。
最早發(fā)現(xiàn)的BOP在反應(yīng)中生成致癌的副產(chǎn)物HMPA,因而已逐漸被活性更好的PyBOP所替代。在鎓鎓鹽類的縮合劑中,PyBOP是常用的縮合劑中活性最高的,一般在其他方法不反應(yīng)的條件下考慮使用,PyBOP可以得到更好的結(jié)果。
4. 有機磷類的縮合劑
多種磷酸酯和磷酰胺類縮合劑也被廣泛應(yīng)用于酰胺的縮合。常見的結(jié)構(gòu)見圖(八):
在這些縮合劑中,DECP常用于小量的多肽的合成。BOP-Cl特別適合與氨基酸的合成,其收率、消旋等都較好。缺點是當胺的活性低時,嘗嘗得到副產(chǎn)物?;倪蛲?。另外,BOP-Cl溶解性較差,導致反應(yīng)時間較長,常用DMF做反應(yīng)溶劑。
5. 其它的縮合劑
三苯基磷-多鹵代甲烷、三苯基磷-六氯丙酮、三苯基磷-NBS、3-?;?/span>-2-硫噻唑啉等也可以用于酰胺的縮合。另外,當分子內(nèi)有多個羧基存在時,也有文獻報道使用三(2,6-二甲氧基苯基)鉍做縮合劑可選擇性的將連接到伯碳原子上的羧基縮合為酰胺,而連接在仲碳和叔碳上的羧基則不反應(yīng)。還有文獻報道用DMTMM為縮合劑,反應(yīng)可以在醇或水中反應(yīng)。
本文只是在閱讀文獻和書本的基礎(chǔ)上做出的總結(jié),羅列了些經(jīng)典的常用的酰胺縮合劑。隨著科研的進步,大量經(jīng)過修飾或革新的縮合劑已經(jīng)被研究和發(fā)現(xiàn)。
來源:昊帆生物