酰基叠氮加热进行1,2-C-N迁移并放出氮气,生成异氰酸酯的反应被称为Curtius重排。
反应中原位生成的异氰酸酯和各种亲核试剂反应,可以得到氨基甲酸酯,脲等各种N-酰基衍生物。
也可以直接水解得到伯胺。
酰氯被转化为酰基叠氮,其加热重排脱去一分子氮气后得到相应的异氰酸酯,异氰酸酯水解或和其他亲核试剂反应得到胺及相应的衍生物。早期的合成方法都是将酸转变为相应的酰氯,再生成酰基叠氮。
后来Shiori(JACS,1972,94,6203)等人报道了DPPA和羧酸在室温下很温和的生成酰基叠氮,可一锅法合成胺。
若直接用过量的醇或直接用醇做溶剂可得到相应的胺的衍生物。
如用苄醇可一步得到Cbz保护的胺;用叔丁醇可一步得到Boc保护的胺。
dppa是什么化学试剂
多肽合成方法之酰基叠氮物法:
TheodorCurtius在1902年首次将酰基叠氮物法应用于肽化学,这是最早的缩合方法之一。
在碱性水溶液中,除了游离氨基酸和肽外,氨基酸酯可在有机溶剂中使用。
与其他缩合方法不同,该方法不需要额外的碱或氨基组分来捕获腙酸。
长期以来,叠氮物法被认为是唯一不发生消旋的缩合方法,随着选择性裂解的氨基酸保护基的引入,该方法经历了一次大规模复兴。
该方法的起始原料是晶体状的氨基酸酰肼或肽酰肼,通过肼解相应的酯很容易得到。
在-10℃的盐酸中,用等当量的亚硝酸钠使酰肼发生亚硝化转化为叠氮化物,然后与相应的氨基组分反应。
有些叠氮化物可用冰水稀释后沉淀出来。
二苯磷酰基叠氮化物(DPPA)也可用于酰基叠氮化物的合成。
Honzl-Rudinger方法采用亚硝酸叔丁作为亚硝化试剂,使叠氮缩合反应可在有机溶剂中进行。
由于酰基叠氮化物的热不稳定性,缩合反应需在低温下进行。
当温度较高时,Curtius重排,即酰基叠氮转化为异氰酸酯的反应成为一个主要的副反应,最终导致生成副产物脲。
由于反应温度低(如4℃),肽缩合反应通常需要几天才能完全。
对于较长的N端保护的肽链,酯基的肼解一般比较困难,因此,使用正交的N保护肼衍生物是一种选择。
在肼基的选择性脱除后,按倒接(backing-off)策略组合的肽片段可以用于叠氮缩合。
虽然叠氮法一直被认为是消旋化倾向最小的缩合方法,但在反应中,过量的碱会诱发相当大的消旋。
因此,在缩合反应期间要避免与碱接触,例如,氨基组分的铵盐应采用N,N-二异丙胺或N-烷基吗啉代替三乙胺来中和。
多肽合成方法之酸酐法:
TheodorCurtius在1881年对苯甲酰基氨基乙酸的合成进行了早期研究,这是多肽合成中最初考虑应用酸酐的方法。
从氨基乙酸银与苯甲酰氯的反应中,除了获得苯甲酰氨基乙酸外,还得到了BZ-Glyn-OH(n=2-6)。
早期曾认为,当用苯甲酰氯处理时,N-苯甲酰基氨基酸或N-苯甲酰基肽与苯甲酸形成了活性中间体不对称酸酐。
大约70年后,TheodorWieland利用这些发现将混合酸酐法用于现代多肽合成。
目前,除该方法外,对称酸酐以及由氨基酸的羧基和氨基甲酸在分子内形成的N-羧基内酸酐(NCA,Leuchsanhydrides)也用于肽缩合。
不对称酸酐常常参与生化反应中的酰化反应。
混合酸酐法有机羧酸和无机酸皆可用于混合酸酐的形成。
然而,仅有几个得到了广泛的实际应用,多数情况下,采用氯甲酸烷基酯。
过去频繁使用的氯甲酸乙酯,目前主要被氯甲酸异丁酯所替代。
由羧基组分和氯甲酸酯起始形成的混合酸酐,其氨解反应的区域选择性依赖于两个互相竞争的羰基的亲电性和(或)空间位阻。
在由N保护的氨基酸羧酸盐(羧基组分)和氯甲酸烷基酯(活化组分,例如源于氯甲酸烷基酯)形成混合酸酐时,亲核试剂胺主要进攻氨基酸组分的羧基,形成预期的肽衍生物,并且释放出游离酸形式的活性成分。
当应用氯甲酸烷基酯(R1=异丁基、乙基等)时,游离的单烷基碳酸不稳定,立即分解为二氧化碳和相应的醇。
然而,对于亲核进攻的区域选择性,也有一些相反的报道,产物为氨基甲酸酯和原来皮郑羡的N保护氨基酸组分。
为了形成混合酸酐,将N保护的氨基酸或肽分别溶于二氯甲烷、四氢呋喃、二氧六环、乙腈、乙酸乙酯或DMF中,用等当量的三级碱(N-甲基哌啶、N-甲基吗啉、N-乙基吗啉等)处理。
然后,在-15℃-5℃,剧烈搅拌的同时加入氯甲酸烷基酯以形成不对称酸酐(活化)。
经短时间活化后,加入亲核性氨基酸组分。
如果作为铵盐使用(需要更多的碱),必须避免碱的过量使用。
如果严格按照以上的反应条件,混合酸酐法很容易进行,是最有效的缩合方法之一。
对称酸酐法Nα-酰基氨基酸的对称酸酐是用于肽键形成的高活性中间体。
与混合酸酐法相反,它与胺亲核试剂的反应没有模棱两可的区域选择性。
肽缩合产率最高,为50%(以羧基组分计)。
虽然由对称酸酐氨解形成的游离Nα-酰基氨基酸可以和目标肽一起,通过饱和碳酸氢钠溶液萃取回收,但在最初,这种方法的实用价值极低。
对称酸酐可以用Nα-保护氨基酸与光气,或方便的碳二亚胺反应制得。
两当量的Nα-保护氨基酸与-当量的碳二亚胺反应有利于对称酸酐的形成,对称酸酐可以分离出来,也可不经纯化而直接用于后面的缩合反应。
基于Nα-烷氧羰基氨基酸的对称酸酐对水解稳定,可采用类似上述纯化混合酸酐的方法进行纯化。
由于Boc-保护氨基酸的商品化和合理的价格,在肽链的逐步延长中,使用对称酸酐法日益受到重视。
虽然可以买到晶状的对称酸酐,但原位制备仍然是一种不错的选择。
碳二亚胺法碳二亚胺类化合物可用于氨基和羧基的缩合。
在该类化合物中N,Nˊ-二环己基碳二亚胺(DCC)相对便宜,而且可溶于肽合成常用的溶剂。
在肽键形成期间,碳二亚胺转变为相应的脲衍生物,N,Nˊ-二环己基脲可以从反应液中沉淀出来。
显然,碳二亚胺活化后的活性中间体氨解和水解速率不同,使肽合成能在含水介质进行。
经几个课题组的大量研究,确立了以碳二亚胺为缩合剂的肽缩合反应机理,羧酸根离子加成到质子化的碳二亚胺,形成高活性的O-酰基脲;虽然还没有分离出这个中间体,但通过非常类似的稳定化合物推断了它的存在。
O-酰基脲与氨基组分反应,产生被保护的肽和脲衍生物。
或者,与质子化形式处于处于平衡状态的O-酰基异脲,被第二个羧酸酯亲核进攻,产生对称的氨基酸酐和N,Nˊ-二取代脲。
前者与氨基酸反应得到肽衍生物和游离氨基酸。
在碱催化下,使用DCC的副反应使酰基从异脲氧原子向氮原子转移,产生N-酰基脲71,它不再发生进一步的氨解。
不仅过量的碱可催化O-N的酰基转移,而且碱性的氨基组分或碳二亚胺也可催化该副反应。
另外,极性溶剂有利于这一反应途径。
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