烷氧羰基類保護基是最常用的一類氨基保護基團,本文簡單介紹以下幾種常見的烷氧羰基類氨基保護基的保護與脫保護方法。這幾種常見的保護基包括:芐氧羰基(Cbz)、叔丁氧羰基(Boc)、笏甲氧羰基(Fmoc)、烯丙氧羰基(Alloc)、三甲基硅乙氧羰基(Teoc)、2,2,2-三氯乙氧羰基(Troc)。
一、芐氧羰基(Cbz)保護基
1 芐氧羰基(Cbz)的引入
用Cbz-Cl或Cbz-OSu與游離氨基在三乙胺、吡啶、碳酸氫鈉等堿性條件下可以很容易反應得到N-芐氧羰基氨基化合物。Cbz-Cl的反應活性高于Cbz-OSu,反
Boc比Cbz對酸敏感,酸解產(chǎn)物為異丁烯和CO2(見下式)。在液相肽的合成中,Boc的脫除一般可用TFA或50%TFA(TFA:CH2Cl2 = 1:1,v/v)。在Boc脫去過程中,用稀一些的10-20%TFA時,TBDPS和TBDMS基相對是穩(wěn)定的。另外,中性條件如:TBSOTf/2.6-lutidine 的組合或ZnBr2/CH2Cl2也可對BOC很好的脫除,并使得一些酸敏感的官能團也可以保留。雖然BOC大多數(shù)是在酸性條件下脫除,但是對于堿性較弱的氨基上的BOC,也可以在堿性條件下脫除。
當分子中存在一些官能團其可與副產(chǎn)物叔丁基碳正離子在酸性下反應時,需要添加硫酚(如苯硫酚)來清除叔丁基碳正離子,此舉可防止硫醇(醚、酚)(如蛋氨酸、色氨酸等)和其他富電子芳環(huán)(吲哚、噻吩、吡唑、呋喃多酚羥基取代苯等等)脫Boc時的烷基化。也可使用其它的清除劑,如苯甲醚、苯硫基甲醚、甲苯硫酚、甲苯酚及二甲
三、笏甲氧羰基(Fmoc)保護基
Fmoc保護基的一個主要的優(yōu)點是它對酸極其穩(wěn)定,在它的存在下,Boc和芐基可去保護。Fmoc脫除保護后,胺以游離堿的形式釋出。一般而言Fmoc對氫化穩(wěn)定,但某些情況下,它可用H2/Pd-C在AcOH和MeOH仲脫去。本公司前面的推文中專門詳細講述了Fmoc保護基的引入與脫除,有興趣的朋友可以再參見前面的推文。
2. 笏甲氧羰基(Fmoc)的引入
Fmoc-Cl與Fmoc-OSu在吡啶或NaHCO3等弱堿條件下同氨基反應則可得到Fmoc保護的氨基 (一定不能用三乙胺等堿性較強的堿!)。用Fmoc-OSu活性略低于Fmoc-Cl反應產(chǎn)生的雜質(zhì)通常的更少,一般更傾向于用Fmoc-OSu上Fmoc。
引入保護基實例:
3 笏甲氧羰基(Fmoc)的脫除
Fmoc保護基一般能用濃氨水、哌啶、乙二胺、環(huán)己胺、嗎啡啉、DBU、Bu4N+F-/DMF等多種堿性條件脫去。叔胺(如三乙胺)的脫去效果較差,空間位阻更大的胺(如DIEA)脫除效果更差
四、烯丙氧羰基(Alloc)保護
同前面提到的Cbz、Boc和Fmoc不同,Alloc對酸、堿等都很穩(wěn)定,在它的存在下,Cbz、Boc和Fmoc等可選擇性去保護,而Alloc的脫去則通常在Pd(0)的存在下進行。
4 烯丙氧羰基(Alloc)保護基的引入
通常,Alloc-Cl或Alloc-OSu在有機溶劑/Na2CO3、NaHCO3溶液或吡啶中同氨基化合物反應則可得到Alloc保護的氨基衍生物。
引入保護基實例:
5 烯丙氧羰基(Alloc)保護基的脫除
Alloc保護基對酸、堿等都有較強的穩(wěn)定性,它們通常只用Pd(0),如Pd(PPh3)4或Pd(PPh3)2Cl2存在的條件去保護。在Pd(0)催化下,生成π-烯丙基鈀中間體,其與親核試劑(如嗎啉或1,3-二酮)反應后脫除保護基。例如,Alloc衍生物用Pd(PPh3)4/Me2NTMS處理,可以得到易水解的氨基甲酸TMS酯 [Tetrahedron Lett., 1992, 33,477]。當加入Boc2O、AcCl、TsCl、或丁二酸酐時,Pd(PPh3)2Cl2/Bu3SnH可將Alloc基轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌陌费苌?。另外,Alloc也可在Pd(PPh3)4/HCOOH/TEA[J.Med. Chem., 1992, 35, 2781]或AcOH/NMO催化脫去[J.Org. Chem., 1996, 61, 3983]。
脫除保護基實例:
五、三甲基硅乙氧羰基(Teoc)保護基
三甲基硅乙氧羰基(Teoc)同前面提到的Cbz、Boc, Fmoc 和Alloc不同,它對酸、大部分堿,及貴金屬催化等都很穩(wěn)定,在它的存在下,Cbz、Boc,F(xiàn)moc和Alloc等可選擇性去保護,而它的脫去則通常在氟負離子進行。如TBAF、TEAF和HF等。
6. 三甲基硅乙氧羰基(Teoc)的引入
一般情況下,Teoc-Cl、Teoc-OSu、Teoc-OBt、Teoc-Nt在有機溶劑,堿的存在下同氨基化合物反應則可得到Teoc保護的氨基衍生物。袖岡試劑(Teoc-NT)上保護后生成的副產(chǎn)物硝基三唑由于不溶于溶劑,可以通過簡單過濾即可除去。
引入保護基實例:
7.三甲基硅乙氧羰基(Teoc)的脫除
三甲基硅乙氧羰基(Teoc)脫除主要通過氟離子與三甲硅烷反應后發(fā)生β消除脫保護。氟試劑包括TBAF(四丁基氟化胺),TEAF (四乙基氟化胺)或TMAF(四甲基氟化胺)。在脫除過程中,TBAF將產(chǎn)生四丁基胺鹽的副產(chǎn)物,常常不易除去,往往影響產(chǎn)品的質(zhì)量,此時可用TMAF或TEAF來代替。
脫保護實例:
8.2,2,2-三氯乙氧羰基(Troc)保護基的引入
一般情況下,Troc-Cl、Troc-OSu在有機溶劑,堿的存在下同氨基化合物反應則可得到Teoc保護的氨基衍生物
9.-三氯乙氧羰基(Troc)保護基的脫除
脫保護通常在鋅-醋酸的單電子還原條件下進行,副產(chǎn)物為揮發(fā)性1,1-二氯乙烯和二氧化碳。在此條件下,Boc、Fmoc、Cbz、Teoc等很多基團都是穩(wěn)定的。
脫保護實例:
還有許多其他烷氧基羰基保護基團,這將不在本文中討論。在選擇保護基團時,必須仔細考慮所有的反應物、反應條件和底物中的官能團,這些都將涉及到反應過程的設計。當需要同時去除多個基團時,用同一個基團來保護不同的官能團是非常有效的。為了有選擇地去除保護基,只能使用不同類型的保護基。此外,保護的形成和去除率還應考慮電子和立體因素。氨基的保護和去保護一直是一種必要的策略。如果能設計一條新的路線或利用前體官能團來避免保護官能團的使用,將是更好的方法。
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