氨基的保護與脫保護

1、無錫制藥新藥物開發(fā)有限公司，馬如建，氨基保護與脫保護化學合成部執(zhí)行主任，經(jīng)典化學合成反應講座(4)，無錫制藥版權所有，2，1。常見的烷氧羰基氨基保護基團，如芐氧羰基(Cbz)、叔丁氧羰基(Boc)、苝甲氧羰基(Fmoc)、烯丙氧羰基(Alloc)、三甲基硅氧羰基(Teoc)、甲基(或乙基)氧羰基；2.常見的?；被Ｗo基團，如鄰苯二甲酰(Pht)、對-、三氟乙?；?Tfa)、鄰(對)硝基苯磺?；?Ns)、新戊?；?、苯甲?；?。常見的烷基氨基保護基，如三苯甲基(Trt)、2，4-二甲氧基芐基(Dmb)、對甲氧基芐基(PMB)、芐基(Bn)、常見的氨基保護基，3。氨基保護基的選擇策略為了選擇性地除

2、去保護基，只能使用不同種類的保護基。有必要評估所有反應性官能團，確定哪些是不穩(wěn)定的，需要在設定的反應條件下進行保護，并選擇與反應條件相匹配的氨基保護基團。還必須考慮電子和立體聲因素對保護生成和移除速率的選擇性。如果很難找到合適的保護基團，要么適當調整反應路線，使官能團不再需要保護，要么使反應中反應的保護基團穩(wěn)定；要么重新設計路線，看看是否有可能應用前體官能團(如硝基等)。)；或者設計一條沒有保護基團的新合成路線。當選擇氨基保護基團時，必須仔細考慮設計的反應過程中涉及的所有反應物、反應條件和底物中的官能團。4，第一部分：烷氧羰基氨基保護基，并引入5，1.1芐氧羰基，Cbz-C1和游離氨基可以很容

3、易地與Cbz-C1在氫氧化鈉或碳酸氫鈉控制的堿性條件下反應，得到N-芐氧羰基氨基化合物。氨基酸酯與Cbz-Cl的反應在有機溶劑中進行，反應產(chǎn)生的氯化氫用碳酸氫鹽或三乙胺中和。此外，芐氧羰基活化酯如CBZ-ONB (4-O2 NC6H4 OOBN)也可用作引入芐氧羰基的試劑，這使得伯胺比仲胺更容易保護。由于缺乏親核性，苯胺不與該試劑反應。引入6，1.1.1芐氧羰基的例子，7，1.1.2芐氧羰基的去除，1)催化氫解，2)酸解裂化(HBR，TMSI)，3)鈉/NH3(液體)還原。實驗室中常用的簡單方法是催化氫解(當存在對催化氫解敏感的基團(芐基醚、氯溴碘等)時使用。)或鈍化催化劑(硫醚等。)在分子中

4、，我們需要采用化學方法，如酸水解裂解HBr或Na/NH3(液體)還原等。有幾種方法可以去除芐氧羰基。8 . 1 . 1 . 2芐氧羰基的除酸注意事項。當芐氧羰基用強酸或路易斯酸除去時，將產(chǎn)生芐碳正離子。如果分子中有一個基團能捕獲碳正離子，就會得到相應的副產(chǎn)物。9、1.1.3除去芐氧羰基()的實例、10、1.2叔丁氧基羰基，除了Cbz保護基團外，叔丁氧基羰基(Boc)在多肽合成中也被廣泛用作氨基保護基團，特別是在固相合成中，Boc經(jīng)常被用來保護氨基而不是Cbz。Boc具有以下優(yōu)點：Boc-氨基酸可以結晶，只有少數(shù)例外；易被酸去除，但有一定的穩(wěn)定性；Boc-氨基酸可以長時間保存而不會分解。在酸解過

5、程中，叔丁基陽離子分解成異丁烯，這通常不會帶來副反應；對堿水解、肼解和許多親核試劑穩(wěn)定；Boc對催化氫解穩(wěn)定，但比Cbz對酸更敏感。當Boc和Cbz同時存在時，Cbz可以通過催化氫解除去，Boc保持不變，或者Boc可以通過酸水解除去，但Cbz不受影響，因此它們可以很好地一起使用。12，1.2.1隨著叔丁氧基羰基的引入，游離氨基在氫氧化鈉或碳酸氫鈉控制的堿性條件下，在二氧六環(huán)和水的混合溶劑中容易與Boc2O反應，得到Boc保護的胺。這是引入Boc的常用方法之一，其優(yōu)點是副產(chǎn)物不干擾，易于去除。有時，一些親核胺可以在沒有任何其它堿的情況下在甲醇中直接與Boc酸酐反應，并且它們的處理也很方便(參見第

6、一期內部雜志)。對水敏感的氨基衍生物最好在40-50下用Boc2O/TEA/MeOH或DMF處理。對于空間位阻氨基酸，Boc2O/Me4NOH.5H2O/CH3CN是非常有利的。叔丁氧基羰基的介紹一般方法：13，1.2.2叔丁氧基羰基的介紹實例(一)，14，1.2.3叔丁氧基羰基的去除，Boc比Cbz對酸更敏感，酸解產(chǎn)物為異丁烯和CO2(見下式)。TFA或50% TFA (tfa:ch2cl2=1:1，v/v)可用于在液相肽合成中去除Boc。在固相肽合成中，TFA會帶來一些副反應(如氨基?；上鄳娜阴０返?。)，所以經(jīng)常使用1-2M鹽酸/有機溶劑。一般來說，鹽酸/二氧六環(huán)的比例更常見。1

7、.2.3、去除叔丁氧基羰基：去除叔丁氧基羰基15，一般選擇酸去除：使用甲醇作為溶劑，HCl/EtOAc的結合使TBDMS和TBDPS酯、叔丁基酯和非酚酯在Boc去除過程中不發(fā)生斷裂。當分子中有叔丁基(Boc可根據(jù)不同的酸度選擇性去除)或分子中有游離羧酸基團時，切記不能使用HCl/MeOH，它會將羧酸轉化為甲酯。在Boc去除過程中，TBDPS和TBDMS基團相對穩(wěn)定(在存在TBS的情況下，使用稀釋的1020 TFA)。Me3SiI不僅能脫除CHCl3或CH3CN中的Boc，還能分解氨基甲酸酯、酯、醚和縮酮。通過控制條件可以獲得一定程度的選擇性。16，當分子中有一些官能團，可以在酸性條件下與副產(chǎn)物

8、叔丁基碳陽離子反應時，有必要加入苯硫酚(如苯硫酚)以除去叔丁基碳陽離子，這可以防止硫醇(醚、酚)(如甲硫氨酸、色氨酸等)的烷基化。)和其它富電子芳環(huán)(吲哚、噻吩、吡唑、呋喃多酚羥基取代苯等。)在Boc移除期間。也可以使用其它清除劑，如茴香醚、硫醚、苯硫酚、甲酚和二甲基硫醚。中性條件TBSOTf/2.6-二甲基吡啶組合或ZnBr2/CH2Cl2也能很好地去除BOC。如果底物對叔丁基碳正離子特別敏感，ZnBr2/CH2Cl2可以選擇性地去除Boc？在ZnBr2/CH2Cl2體系中，在碳正離子清除劑的伯胺衍生物的存在下，由仲胺得到。1.2.3去除叔丁氧基羰基，17，1.2.4去除叔丁氧基羰基，18，

9、1.2.4去除叔丁氧基羰基，19，1.2.5去除叔丁氧基羰基，20，1.3。Fmoc的其他優(yōu)點是它容易被簡單的胺去保護而不水解，并且被保護的胺作為游離堿釋放。一般來說，F(xiàn)moc對氫化是穩(wěn)定的，但是在某些情況下，它可以被AcOH和MeOH中的H2/鈀-碳去除。Fmoc保護基可與脫酸保護基相匹配，用于液相和固相肽合成。甲氧羰基化合物的特性：21，1.3.1甲氧羰基化合物的引入，使甲醇與過量的氯化鈷在無水二氯甲烷(熔點61)中反應，可以獲得很好的產(chǎn)率。5-63)，F(xiàn)moc-Cl可以與二氧六環(huán)/Na2CO3或Na2CO3溶液中的氨基酸反應，得到Fmoc保護的氨基酸(一般不能使用強堿)。Fmoc-OSu

10、(蘇=琥珀酰亞胺基)被引入乙腈/水中，在氨基酸衍生物的制備中很少產(chǎn)生寡肽。目前，我們通常更喜歡使用FMoc。Fmoc-OSu是引入甲氧羰基的通用方法，22，1.3.2用于引入甲氧羰基，23，1.3.3用于去除甲氧羰基。Fmoc不同于上述Cbz和Boc，后者對酸穩(wěn)定。Fmoc-ValOH在不同胺基的二甲基甲酰胺中的脫保護速度差異很大，20%哌啶的脫保護速度更快。通常，F(xiàn)moc保護基團也可以用濃氨水、二氧六環(huán)/4m NaOH (30:933601)和50%CH2Cl2溶液與哌啶、乙醇胺、環(huán)己胺、嗎啉、吡咯烷酮、DBU和其它胺一起除去。另外，室溫下Bu4N F-/DMF的去除效果也很好。叔胺(如三乙

11、胺)的去除效果較差，空間位阻胺的去除效果最差。通常，我們在常規(guī)合成(液相反應)中不經(jīng)常使用該保護基團的原因是：對堿太敏感；反應的副產(chǎn)品。24、1.3.4除去甲氧羰基的實例、25、1.4烯丙氧羰基Pd(0 Alloc)，其不同于上述Cbz、Boc和Fmoc，對酸和堿是穩(wěn)定的，并且在其存在時，Cbz、Boc和Fmoc可以被選擇性地去保護，并且其除去、烯丙氧羰基：的特性、烯丙氧羰基：的引入、26、1.4.1烯丙氧羰基的引入實例、27、1.4，它們通常只使用Pd(0)，如Pd(PPh3)4或Pd(1)。鈀(OAc)2/TPPT /CH3CN/Et3N/H2O可用于異戊烯酯或肉桂酸酯存在下的脫保護，但隨

12、著時間的增加，這些酯也會發(fā)生反應，氨基甲酸異戊烯酯和碳酸烯丙酯也會被破壞。當添加Boc2O、AcCl、TsCl或琥珀酸酐時，PD(PPh3)2Cl 2/Bu3NH可將Alloc基團轉化為其他胺衍生物。此外，鈀(PPh3)4和羥基乙酸/鄰苯二甲酸酯或羥基乙酸/NMO也可以催化除去Alloc。28、1.4.3烯丙氧基羰基、29、1.5三甲基甲硅烷氧基羰基(Teoc)的去除實例，其不同于上述Cbz、Boc、Fmoc和Alloc，對酸、大多數(shù)堿、貴金屬催化等是穩(wěn)定的。在它的存在，Cbz，Teoc，TEOC等。例如TBAF、TEAF和高頻。通常，正硅酸乙酯、正硅酸乙酯或正硅酸乙酯可以在有機溶劑和堿的存在

13、下與氨基化合物反應，得到由正硅酸乙酯保護的氨基衍生物。三甲基甲硅烷基乙氧羰基的引入3360，30，1.5.1三甲基甲硅烷基乙氧羰基的引入實例31，1.5.2三甲基甲硅烷基乙氧羰基的去除通常，Teoc的去除主要由TBAF(四丁基胺氟化物)、TEAF(四乙基胺氟化物)或TMAF(四甲基胺氟化物)進行。在去除過程中，TBAF將產(chǎn)生副產(chǎn)物四丁基胺鹽，其通常難以去除。此外，它的質譜豐度很高，這往往影響產(chǎn)品的交付。此時，可以用TMAF或TEAF來代替。32，1.6。不同于上述所有類型的烷氧基羰基的甲基(或乙基)氧羰基的引入對于一般的酸、堿和氫解是非常穩(wěn)定的，并且在其存在下，Cbz、Boc和芐基可以被選擇性

14、地去保護。類似于Cbz、Fmoc和Alloc的引入方法，甲基(或乙基)氧羰基氯與氨基化合物在有機溶劑/Na2CO3、Na2CO3或有機堿中反應，得到由甲基(或乙基)氧羰基保護的氨基衍生物。甲氧羰基的引入一般方法：33，1.6.1甲氧羰基的引入實例34，1.6.2甲氧羰基的去除由于其強穩(wěn)定性，它們通常只在更苛刻的條件下被保護，如HBr/HOAc處理，35，第二部分：?；被Ｗo基，36，2.1。鄰苯二甲酰。與普通的酰基氨基酸相比，Pht-氨基酸接枝肽后不容易外消旋，但對堿不穩(wěn)定。在堿皂化條件下，鄰苯二甲酰亞胺環(huán)發(fā)生開環(huán)，生成鄰羧基苯甲酰衍生物。因此，當選擇Pht作為氨基保護基團時，肽鏈的羧基端不

15、能被甲酯(或乙酯)保護，而只能被芐酯或叔丁酯保護，以避免以后皂化和脫酯的步驟。Pht對催化氫解、HBr/HOAc處理和鈉/NH3(液體)還原(需要避免后處理的堿性條件)是穩(wěn)定的，但是它可以通過肼處理容易地除去。此外，其特性僅用于伯胺保護，而鄰苯二甲酰的特性是：37，2.1.1鄰苯二甲酰的引入。引入Pht基團的第一種方法是將鄰苯二甲酸酐與氨基酸在145-150熔融，但會引起一些氨基酸的部分外消旋化，所以后來做了一些改進，如鄰苯二甲酸酐/CHCl3/70反應。最溫和的方法(見下式)是將N-乙氧羰基鄰苯二甲酰亞胺與氨基酸在Na2CO3水溶液中于25反應10-15分鐘，得到85-95%的Pht-氨基衍

16、生物，它能在仲胺存在下選擇性保護伯胺。鄰苯二甲?；囊耄?8，2.1.2引入鄰苯二甲?；膶嵗?9，2.1.3鄰苯二甲?；娜コ?，Pht-氨基衍生物可以通過肼處理容易地去除。通常，Pht保護基團可以通過用水合肼的醇溶液回流2小時或在室溫下用肼的水或醇溶液靜置1-2天來完全除去。在這些條件下，Cbz、Boc、甲?；?、Trt、Tos等。不受影響。在肼效應差的情況下，NaBH4/i-PrOH-H2O(6:1)與AcOH在80反應5-8小時非常有效(見下式)。此外，通過回流濃鹽酸可以容易地除去Pht保護基。鄰苯二甲?；娜コ?0，2.1.4鄰苯二甲?；娜コ龑嵗?1，2.2。對甲苯磺酰基和對甲苯磺

17、酰胺通?？梢栽谶拎せ蛩苄詨A的存在下由胺和對甲苯磺酰氯制備，吡啶或水溶性堿是最穩(wěn)定的氨基保護基團之一，對堿性水解和催化還原穩(wěn)定。由弱堿性胺如吡咯和吲哚形成的對甲苯磺酰胺比由強堿性烷基胺形成的對甲苯磺酰胺更容易去保護，并且可以通過堿水解去保護，而后者不可能通過堿水解去保護。同時，Tos的酰胺或氨基甲酸酯更容易形成晶體。Tos-氨基酸的酰氯在強堿如氫氧化鈉的作用下也是不穩(wěn)定的。對甲苯磺?；奶匦裕?2，2.2.1對甲苯磺?；囊?，對甲苯磺?；扰c氨基酸、吡咯和吲哚在氫氧化鈉、碳酸氫鈉或其他有機堿存在下的反應，可以很容易地得到具有良好收率的Tos衍生物，并且除去43，2.2.2，Tos基團后非常穩(wěn)定。它可以承受各種條件，如一般酸解(TFA，鹽酸等)。)，皂化，催化氫解等。并且經(jīng)常被萘鈉、鈉/NH3(液體)和鋰/NH3(液體)除