酸胺缩合反应——反应机理、案例和经验分享 及 各种缩合剂反应机理,副产物详解

文摘   教育   2024-10-15 22:42   上海  

制备酰胺键最常用的制备酰胺的两种方法:

1:制备酰氯或酸酐和胺的酰化反应。

2:通过使用缩合剂的酸和胺的缩合反应 。

但,酸胺缩合反应是有机化学中的常用又温和的方法的制备酰胺键的常用方法之一。


最常用的制备酰胺的缩合剂有下面几种:

1.DCC, EDCl,DIC等碳二亚胺类缩合剂

2.HATU,HBTU, HCTU, TBTU等翁盐类的缩合剂

3.BOP, PyBOP等翁盐类的缩合剂

4.CDI( N,N-羰基二咪唑)



合成酰胺的通式机理:

合成酰胺通用的方法是先活化羧基,然后再与胺反应得到酰胺

仲胺活性》伯胺》脂肪胺》芳香胺。


羧酸与胺的缩合酰化反应

1:EDCI、DIC、DCC碳二亚胺类缩合剂法

该类缩合剂一般需要加入酰化催化剂或活化剂如,DMAP , HOBt ,等等

因为反应的第一阶段所生成的中间体不稳定,其自身易成脲,用酰化催化剂可以转化为相应得活性酯或活性酰胺。

EDCI 、HOBT,一般用的较多,搭配使用,有时酸的位阻较大或者连有吸电子基团反应或停留在活性酯这一步,一般2-3 当量的 DIEA,加催化量的DMAP,一般以二氯甲烷为溶剂也可用 DMF。一般需要和酸先活化 1 小时,再将胺加入反应会好一点。


2:HATU,HBTU,BOP鎓盐类的缩合剂法

鎓盐类的缩合剂活性较高,目前常用的碳鎓盐如 HATU,HBTU,等等,和鏻鎓盐,如 BOP,PyBOP。

HATU缩合效果较好但价格较贵, PyBOP 是我们常用的缩合剂中活性最高的,一般在其他方法不反应的条件下考虑。


3:CDI活性酯缩合法机理

 CDI缩合反应是分步进行的,首先CDI (N,N-羰基二咪唑)与羧酸反应得到高活性的酰基咪唑,然后胺极易与活性酯反应得到相应的酰化产物,该反应由于过量的 CDI 会和胺反应得到脲的副产物,用量一定要严格控制在 1 当量。



常见副产物以及处理方法经验

1 碳二亚胺类副产物

以 EDCI 为例子,在没有 HOBT 存在的情况下,反应活性酯容易自身重排成脲:

所以在反应中加入HOBT 以形成相对稳定的活性中间体:

其反应后生成的脲水溶性很好,最常使用的是 EDCI,因其极性相对较大,在分离过程中不易与产物包裹在一起。



2 鎓盐类副反应

以 HATU 为例,在局部浓度不均匀的情况下,会产生以下副产物:

所以在反应的时候,一般的加料顺序,应该是将酸,碱以及HATU 加到溶剂中,搅拌均匀再将胺加入,以避免此类副产物。


3 TFA带来的副产物

若前一步反应为 脱Boc,成 TFA 盐的话,反应之前最好先游离一下,因为反应可能会有三氟乙酰化的副产物。


4  DMF反应MS+28

以DMF为溶剂,做酸胺缩合反应,会观察到酸的MS+28的产物信号,原因是因为DMF中含有微量的二甲胺的缘故,二甲胺与酸进行缩合反应得到二甲胺酰胺副产物。

可以用DMA来代替 DMF或者可以适当地用氮气鼓吹DMF溶剂,把里面的二甲胺释放出来。

HATU,HBTU反应后的F残留


HATU和HBTU中都有六氟化磷,反应处理后若是萃取洗涤不干净则会有六氟化磷残留,要求氟普的化合物可以碱洗除去六氟化磷。


碱的选取

一般情况下,TEA和 DIEA是酸胺缩合最常用的碱,不过在投反应中,这两种碱对于有手性反应来说,文献报道中显示,TEA可能会造消旋,相对来说DIEA要好很多。

对于苯酚类的酸胺缩合,用无机碱会尽可能避免酯的生成,常用K2CO3 等。



酸胺缩合反应的经验总结

第一、可以先分别试一下TBTU和HOBT,EDCI,若是反应结果不是令人满意,这种情况下一般再试HATU,BOP。


第二、若上面的条件得不到我们想要的结果,那么可以用CDI来试验。把酸溶解在二氯甲烷里,分批加入CDI,点板反应完毕后,转移到滴液漏斗中,滴加到胺的二氯甲烷溶液里,一般效果会很好。


第三、若是还不行,那就只有把酸做成酰氯了,然后在三乙胺的条件下和胺反应做成酰胺,这一般是最后的方法了。

 

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