几种代表性的常用的氨基保护基
结构 缩写 应用 引入条件 脱去条件 H2/Pd-C,供氢体伯胺、仲氨、咪Cbz-Cl/Na2CO3/CH Cbz 唑、吡咯、吲哚Cl3/H2O 等 等 Boc2O/NaOH/diox伯胺、仲氨、咪 Boc 唑、吡咯、吲哚等 /H2O, Boc2O/ /MeOH, Boc2O/Me4NOH/CH3CN Fmoc-Cl/NaHCO3, Fmoc 伯胺、仲氨等 /diox/H2O 伯胺、仲氨、咪Allo c 等 伯胺、仲氨、咪Teoc-Cl/碱 Teoc 唑、吡咯、吲哚/diox/H2O 等 伯胺、仲氨、咪ROCOCl/NaHCO3,/ - 唑、吡咯、吲哚diox/H2O 等 KOH/H2O/乙二醇 Me3SiI; HBr/HOAc; TBAF;TEAF 唑、吡咯、吲哚Aloc-Cl/Py Pd(PPh3)4/Bu3SnH; Ni(CO)4/DMF/H2O; 哌啶/CH2Cl2等 3MHCl/EtOAc, HCl/MeOH or diox, TosOH/THF-CH2Cl2, Me3SiI/CHCl3orCH3CN 20%哌啶/DMF,50%or TFA,HBr/HOAc/Pd-C,BBr3/CH2Cl2 邻苯二甲酸酐/CHCl3/70℃;邻 Pht 伯胺 苯二甲酰亚胺-NCO2Et/aq. Na2CO3 伯胺、仲氨、咪HBr/HOAc, Tos 唑、吡咯、吲哚等 伯胺、仲氨、咪TFAA/Py; 苯二甲 Tfa 唑、吡咯、吲哚等 伯胺、仲氨、咪 Trt 唑、吡咯、吲哚等 伯胺、仲氨、咪ArCHO/NaCNBH3/M Dmb 唑、吡咯、吲哚eOH 等 伯胺、仲氨、咪 PMB 唑、吡咯、吲哚等 PMB-Br/ K2CO3/CH3CN;PhCHO/NaCNBH3/MeOH HCO2H/Pd-C/MeOH; H2/Pd(OH)2/EtOH; TFA; CAN/ CH3CN Trt-Cl/Et3N 酰亚胺-NCO2CF3/CH2Cl2 K2CO3/MeOH/H2O; NH3/MeOH; HCl/MeOH HCl/MeOH, H2/Pd/EtOH, TFA/CH2Cl2 Tos-Cl/Et3N 48%HBr/苯酚(cat) H2NNH2/EtOH,NaBH4/i-PrOH-H2O(6:1) HCO2H/Pd-C/MeOH; 伯胺、仲氨、咪 Bn 唑、吡咯、吲哚等 Bn-Br/Et3N or H2/Pd(OH)2/EtOH; K2CO3/CH3CN;PhCHCCl3CH2OCOCl/CH3CO/NaCNBH3/MeOH N 2.烷氧羰基类保护基
烷氧羰基类保护基可用于氨基酸,以在肽合成中减少外消旋化的程度。外消旋化发生在碱催化的N-保护的羧基活化的氨基酸的偶联反应中,也发生在易由N-酰基保护的氨基酸形成的中间体恶唑酮中。
要使外消旋化程度减到最小,需使用非极性溶剂、最弱的碱、低的反应温度,并使用烷氧羰基类保护的氨基酸是有效的。其中常用的有易通过酸性水解去保护的Boc基、由催化氢解去保护的Cbz基、用碱经β-消除去保护的Fmoc基和易由钯催化异构化去保护的Alloc基。
2.1苄氧羰基(Cbz)
苄氧羰基(Cbz)是1932年Bergmann发现的一个很老的氨基保护基,但一直到今天还在应用。其优点在于:试剂的制备和保护基的导入都比较容易;N-苄氧羰基氨基酸和肽易于结晶而且比较稳定;苄氧羰基氨基酸在活化时不易消旋;能用多种温和的方法选择性地脱去。 2.1.1苄氧羰基的导入
苄氧羰基的导入,一般都是用Cbz-Cl。游离氨基在用NaOH 或NaHCO3 控制的碱性条件下可以很容易同Cbz-Cl反应得到N-苄氧羰基氨基化合物。α,β-二胺可用该试剂在pH= 3.5-4.5稍有选择性地被保护,其选择性随碳链地增长而减弱,如H2N(CH2)nNH2, n=2时71%被单保护; n=7时29%被单保护[1]。 氨基酸酯同Cbz-Cl的反应则是在有机溶剂中进行,并用碳酸氢盐或三乙胺来中和反应所产生的HCl。此外,Cbz-ONB(4-O2NC6H4OCOOBn)等苄氧羰基活化酯也可用来作为苄氧羰基的导入试剂,该试剂使伯胺比仲胺易被保护,但苯胺由于亲核性不足,与该试剂不反应[2]。
1.G. J. Atwell, W. A. Denny., Synthesis, 1984, 1032
2.D. R. Kelly, M. Gingell, Chem. Ind.(London), 1991, 888
Cbz-Cl很容易用苯甲醇同光气的反应来制备(见下式),在低温下可以保存半年以
上而不发生显着的分解。
除Cbz-Leu为油状物外,绝大多数氨基酸的苄氧羰基衍生物都可以得到结晶。有的
N-苄氧羰基氨基酸能同它的钠盐按一定比例形成共晶,共晶产物的熔点较高,并难溶于有机溶剂。例如,苯丙氨酸经苄氧羰基化后再加酸析出Cbz-Phe时往往得到共晶产物(熔点144℃),此共晶产物用乙酸乙酯和1M HCl一道震摇时可完全转化为Cbz-Phe而溶于乙酸乙酯中。因此。除Cbz-Gly以外,一般都是采用酸化后用有机溶剂提取的方法来得到纯的N-苄氧羰基氨基酸。 2.1.1.1 游离氨基酸的Cbz保护示例
Konda-Yamada, Yaeko; Okada, Chiharu et al., Tetrahedrom; 2002, 58(39), 7851-7865
Cbz-Cl (18.5 μl, 0.155 mmol) in diethyl ether (0.2 ml) was dropped to a solution of (R)-1 (36.4 mg, 0.129 mmol) in 10% aqueous Na2CO3 (1.8 ml) at 0°C, and stirred for 5 h. The reaction mixture was acidified with 10% citric acid, extracted with CHCl3 (10 mlX3). The organic layer was washed with water, dried over Na2SO4, evaporated to give light yellow gels, which were purified by preparative TLC (CHCl3/MeOH=5:1) to afford (R)-6 (25.7 mg, 47.1%) as yellow amorphous solid. Rf = 0.87 (n-BuOH/AcOH/H2O=4:1:5); [a]D23 = -27.270 (c = 0.99, CHCl3);