氨基的保护及脱保护策略

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]。

R1HNCbz-ClR2BaseR1R2NCbzNH2R2OOCR1Cbz-ClBaseR2OOCNHCbzR1

1.G. J. Atwell, W. A. Denny., Synthesis, 1984, 1032

2.D. R. Kelly, M. Gingell, Chem. Ind.(London), 1991, 888

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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著的分解。

CH2OHCOCl2CH2OCOCl+HCl

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 t

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