- 概要
酯或酰胺(多肽)由羧酸与醇・胺在强酸催化下缩合制备的方法叫做Fischer法。但是,此方法有个很大的缺点,对于比较复杂的化合物的话,经常会引起α位的差向异构化。如果想在温和的条件下进行缩合反应,缩合剂是常用的方法,另外一般来说酯相对酰胺来说,需要更强的条件(胺基比羟基亲核性强)。
现在已经有各种各样的缩合剂被开发应用,而基本上他们的作用机理都是十分相似的。虽然大致上缩合剂的效果都差不多,但是也有他们微妙的特点与差异,这个在使用前有必要留意一下。
- 基本文献
<DCC>
- Sheehan, J. C.; Hess, G. P. J. Am. Chem. Soc. 1955, 77, 1067. DOI: 10.1021/ja01609a099
- Neises, B.; Steglich, W. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 1978, 17, 522. DOI: 10.1002/anie.197805221
<EDC(WSCI)>
- Sheehan, J.; Cruickshank, P.; Boshart, G. J. Org. Chem. 1961, 26, 2525. DOI: 10.1021/jo01351a600
<BOP>
- Castro, B.; Dormoy, J.-R.; Evin, G.; Selve, C. Tetrahedron Lett. 1975, 16, 1219. doi:10.1016/S0040-4039(00)72100-9
<PyBOP>
- Coste, J.; Le-Nguyen, D.; Castro, B. Tetrahedron Lett. 1990, 31, 205. doi:10.1016/S0040-4039(00)94371-5
<HATU, HBTU>
- Dourtoglou, V.; Ziegler, J.-C.; Gross, B. Tetrahedron Lett. 1978, 19, 1269. doi:10.1016/0040-4039(78)80103-8
- Knorr, R.; Trzeciak, A.; Bannwarth, W.; Gillessen, D. Tetrahedron Lett. 1989, 30, 1927. doi:10.1016/S0040-4039(00)99616-3
- Carpino, L. A. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 4397. DOI: 10.1021/ja00063a082
- Carpino, L. A. et al. Angew. Chem. Int. Ed. 2002, 41, 441. [abstract]
<向山試薬>
- Bald, E.; Saigo, K.; Mukaiyama, T. Chem. Lett. 1975, 1163. doi:10.1246/cl.1975.1163
- Mukaiyama, T. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 1979, 18, 707. DOI: 10.1002/anie.197907073
- Huang, H.; Iwasawa, N.; Mukaiyama, T. Chem. Lett. 1984, 1465. doi: 10.1246/cl.1984.1465
<DMT-MM>
- Kunishima, M., Kawachi, C., Iwasaki, F., Terao, K. Tetrahedron Lett. 1999, 40, 5327. doi:10.1016/S0040-4039(99)00968-5
- Kunishima, M.; Kawachi, C.; Hioki, K.; Terao, k.; Tani, S. Tetrahedron 2001, 57, 1551. doi:10.1016/S0040-4020(00)01137-6
<HOBt additive>
- Carpino, L. A. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 4397. DOI: 10.1021/ja00063a082
<Oxyma additive>
- Subiros-Funosas, R.; Prohens, R.; Barbas, R.; El-Faham, A.; Albericio, F. Chem. Eur. J. 2009, 15, 9394. DOI: 10.1002/chem.200900614
<COMU>
- El-Faham, A.; Albericio, F. J. Org. Chem. 2008, 73, 2731. DOI: 10.1021/jo702622c
- El-Faham, A.; Funosas, S. R.: Prohens, R.; Albericio, F. Chem. Eur. J. 2009, 15, 9404. DOI:10.1002/chem.200900615
- Subiros-Funosas, R.; Nieto-Rodriguez, L.; Jensen, K. J.; Albericio, F. J. Pept. Sci. 2013, 19, 408. doi:10.1002/psc.2517
<Review of Peptide Coupling Reagent>
- Han, S.-Y.; Kim, Y.-A. Tetrahedron 2004, 60, 2447. doi:10.1016/j.tet.2004.01.020
- Montalbetti, C. A. G. N.; Falque, V. Tetrahedron 2005, 61, 10827. doi:10.1016/j.tet.2005.08.031
- Valeur, E.; Bradley, M. Chem. Soc. Rev. 2009, DOI: 10.1039/b701677h
- El-Faham, A.; Albericio, F. Chem. Rev. 2011, 111, 6557. DOI: 10.1021/cr100048w
<General Review of Chemical Synthesis of Peptides/Prtoeins>
- Humphrey, J. M.; Chamberlin, A. R. Chem. Rev. 1997, 97, 2243. DOI: 10.1021/cr950005s
- Kent, S. B. H. Chem. Soc. Rev. 2009, 38, 338. DOI: 10.1039/b700141j
- Pattabiraman, V. R.; Bode, J. W. Nature 2011, 480, 471. doi:10.1038/nature10702
- 反应机理
DCC运用于典型缩合反应的作用机理图。
多肽的合成的话,一般都是从N-末端通过缩合进行链的伸长。而如果从C-末端开始伸长的话,会如下图中间所示,生成环状吖结构中间体,最后得到消旋产物。所以,在这种情况下,通常加入HOBt、HOAt、Oxyma这些强亲核性的试剂以形成对应的酯,从而抑制消旋化的发生。(参考:J. Am. Chem. Soc. 1964, 86, 2918.)
- 反应实例
包括多肽的合成在内,缩合剂的应用已经涉及到很多合成领域,下面就给出其中一个实例。
DMT-MM缩合的酰胺合成[1]:在醇,水存在的条件下,选择性的形成酰胺的反应。
- 实验步骤
- 实验技巧
下面对常用的一些缩合剂列了一个表单。
・DCC(dicyclohexylcarbodiimide):使用频率最高的缩合剂。廉价,固体状,方便实用。但是,如果不慎吸入或接触皮肤的话会引起咳嗽、皮疹等过敏反应,所以取用的时候要注意。反应中生成的副产物尿素的除去是它的一个缺点。类似的缩合剂被熟知的还有一个DIC(diisopropylcarbodiimide)。
・EDC(1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)-carbodiimide; WSCI):副产物可以溶于水,所以可以很容易被除去,这是其最大的一个优点。因此常应用于医药品的工业合成中,但是价格比DCC要昂贵。
・HATU、HBTU、TATU、TBTU:反应体系中生成HOAt or HOBT的复合型缩合剂。它的特点是底物不易发生消旋化。特别是HATU经常用于多肽的coupling反应,效果十分优异。但是价格同样十分昂贵。
・COMU、HOTU:反应中同样生成亲核活性种Oxyama的复合型缩合剂,是最新型的缩合剂之一。特别是COMU,被认为是比HATU还要强,还要优异的强力缩合剂。副产物也是溶于水的,所以比较容易除去。HATU和HBTU在反应中容易生成N-酰基型低活性中间体,而COMU的话,生成了高活性的O-酰基型中间体,使得反应活性进一步提高。
・BOP-Cl:有致癌性,所以已经停止生产使用。
・PyBOP, BOP, PyBroP:结晶型固体
・DPPA(diphenylphosphorylazide):无除去困难的副产物生成,这点上比DCC等要略优。
・DMT-MM(2-Chloro-4,6-dimethoxy-1,3,5-triazine + N-methyl morpholine):可以在水系・醇系溶剂中反应、并且不易发生消旋化。也是最新型缩合剂的一种。过量的试剂以及副产物可以用稀盐酸洗净除去。
・向山试剂
・Corey-Nicolaou法・山口法・Keck法:主要用于合成大环内酯。
・椎名法:比山口法活性高。
・光延法:醇羟基位的立体构型反转。也可以用于合成大环内酯
・向山醌合成法:可以应用于三级醇。醇羟基位的立体构型反转。
- 参考文献
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