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氨基是常見的活性基團(tuán),在反應(yīng)中往往需要事先保護(hù)。其保護(hù)基種類繁多,此前已介紹了?;盗械谋Wo(hù)基,本文開始將介紹烷基類保護(hù)基。
三苯甲基系列保護(hù)基是一類空間位阻較大的保護(hù)基,引入和脫除條件溫和,操作簡便,其穩(wěn)定性高,特別適用于多官能團(tuán)化合物的選擇性保護(hù)。此外,三苯甲基系列保護(hù)基的引入有助于化合物形成晶體,易通過結(jié)晶法提純。
常見的三苯甲基系列保護(hù)基主要包括:三苯甲基(Trt),4-甲氧基三苯甲基(MMT),4,4'-雙甲氧基三苯甲基(DMT),4,4',4''-三甲氧基三苯甲基(TMT)(圖1),該系列保護(hù)基在堿性條件或親核試劑存在下比較穩(wěn)定,但在酸性條件下易被脫除,其在酸性條件下的脫除活性為TMT>DMT>MMT>Trt。鑒于該系列保護(hù)基的引入和脫除方法基本相似,本文著重以Trt為例進(jìn)行介紹。
圖1 常見的三苯甲基系列保護(hù)基結(jié)構(gòu)
由于位阻較大,三苯甲基系列保護(hù)基通常用于保護(hù)伯胺,其功能與三氟乙酸乙酯、N-乙氧羰基鄰苯二甲酰亞胺類似,可實現(xiàn)伯胺的選擇性保護(hù)。此外,在多肽合成中,三苯甲基保護(hù)能有效抑制反應(yīng)過程中的消旋化,尤其適用于含組氨酸的多肽。
Trt保護(hù)基通常在堿性條件下采用Trt-Cl進(jìn)行反應(yīng),這是最常用的引入方法之一,其他方法還包括Trt-OH(三苯甲醇)和Ac2O在酸性條件下進(jìn)行,或采用TMSCl/Et3N/Trt-Cl的組合引入三苯甲基,實例如圖2:
圖2 三苯甲基引入實例
盡管三苯甲基的穩(wěn)定性比較高,卻是酸敏感基團(tuán),在多種酸性條件下很容易脫除,如鹽酸體系、TFA、醋酸等。Boc保護(hù)基通常也是在酸性條件下脫除,故可依據(jù)不同保護(hù)基對酸敏感的差異進(jìn)行選擇性脫除,例如:在50%HOAc水溶液中,可以很容易脫除Trt,而Boc保護(hù)基不受影響。Sieber等人考察了Trt-His(Trt)-Lys(Boc)-OMe中Trt、Boc保護(hù)基的穩(wěn)定性(圖3),發(fā)現(xiàn)組氨酸側(cè)鏈的Trt保護(hù)基要比α-氨基上的Trt更穩(wěn)定,而且,在1 N HCl/醋酸體系內(nèi),Boc會被脫去而組氨酸側(cè)鏈的Trt不受影響。
圖3 Trt-His(Trt)-Lys(Boc)-OMe中Trt、Boc保護(hù)基的穩(wěn)定性探究
除此之外,三苯甲基還可以通過以下方法脫保護(hù):
1. 還原脫除
可在Pd/C氫化(下圖)、Na/NH3(l)等還原條件下脫去Trt保護(hù)基。其中,在催化氫化條件下,Trt的脫除速度顯著低于O-Bn、N-Cbz等保護(hù)基,故可以根據(jù)不同保護(hù)基的特性進(jìn)行選擇性脫除。
圖4 Pd/C催化氫化脫Trt
另外,Chandrasekhar團(tuán)隊開發(fā)了一種將N-Trt保護(hù)一步轉(zhuǎn)化為N-Boc保護(hù)的方法,通過Pd(OH)2/C、PMHS(聚甲基氫硅氧烷)的作用下,實現(xiàn)單步合成N-Boc化合物,效率高,底物范圍廣。
圖5 一步法合成N-Boc保護(hù)
2. 路易斯酸脫除
對于對質(zhì)子酸敏感的底物,路易斯酸如ZnBr2,BF3·Et2O等是有效的脫保護(hù)試劑。例如,在BF3·Et2O/Me3SiH/HFIP(六氟異丙醇)體系內(nèi)可以快速,高效脫除。
圖6 路易斯酸脫MMT
3.CAN(硝酸鈰銨)試劑脫除
CAN試劑可以通過單電子轉(zhuǎn)移的方式脫除Trt,從而氨基轉(zhuǎn)變?yōu)榘被?fù)離子,過程中需要醋酸等提供氫質(zhì)子才能得到游離胺,否則會重新生成原料。
圖7 CAN試劑脫Trt
三苯甲基系列保護(hù)基以其易于引入和脫除的特性,廣泛應(yīng)用于核苷和多肽合成中。空間位阻為其提供較好選擇性的同時,也對某些反應(yīng)產(chǎn)生了限制:大部分的Trt-氨基酸難以采用混酐法、疊氮法構(gòu)建酰胺鍵,同時Trt-氨基酸酯由于較大的空間位阻,其酯基水解也較為困難。
因此,科研工作者在深入了解各類保護(hù)基特性后,可結(jié)合具體反應(yīng)條件和分子結(jié)構(gòu)特點,選擇最合適的保護(hù)策略,以高效合成目標(biāo)化合物。
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