脱Boc反应的公认副产物是二氧化碳和异丁烯气体,一般不会对目标物的质量产生影响,但是有些副产物会影响API的杂质谱。
脱Boc试剂和溶剂发生反应,产生潜在致突变杂质(PMI),这些杂质限度低,挑战分析方法。
脱Boc产生的叔丁基碳正离子和体系中的试剂或溶剂反应,产生中低沸点的杂质,甚至可能和底物反应,产生杂质。
酸性脱N-Boc杂质谱分析
酸性脱Boc的机理如下图:酸性条件下,叔丁氧羰基质子化,释放二氧化碳,得到产物胺和叔丁基碳正离子(1),叔丁基碳正离子会转化成异丁烯(2)。
根据机理,叔丁基碳正离子被谁捕获,就会产生相应的杂质,捕获试剂决定了杂质谱信息。
体系有水会产生叔丁醇。
体系有甲醇会产生甲基叔丁基醚。
盐酸会产生氯代叔丁烷(有毒性限度数据)。
用其他试剂有目的地捕获叔丁基碳正离子,会减少挥发物异丁烯排放,减少环境污染,产生对应杂质(3a,b,c)。
注意胺捕获就会产生叔丁胺杂质
案例
BMS公司,制备化合物26时,产生醚化杂质27,底物羟基和叔丁基碳正离子反应,抑制杂质27的最好办法是加入水,水更多参与捕获叔丁基碳正离子。
TMSI脱Boc杂质谱分析
中性脱Boc条件一般采用路易斯酸,以TMSI为例,机理如下:
根据机理,杂质谱包括:碘代叔丁烷(100度)、异丁烯、二氧化碳。
甲醇处理会产生MeOTMS(58度);
如果TMSI过量,用甲醇处理还会产生碘甲烷(有毒性限度数据)和三甲基硅醇(100度)。
乙腈做溶剂会产生TMSOTMS(100度)。
碱性脱Boc杂质
叔丁醇钠脱除伯胺Boc杂质谱推测
机理如下:
根据机理,推测会产生脲杂质,脱Boc产物胺和中间态异氰酸酯反应成脲(小编工作中,遇到过类似的工艺杂质)。
潜在致突变的杂质(PMI)分析
采用氯化氢,如用醇做溶剂,需要研究卤代烃(氯化氢和醇反应)杂质。
此时优选甲醇和乙醇,因为氯代甲烷,氯代乙烷有公开的限度数据。
一般情况下,氯化氢气体相比盐酸更容易和醇反应,含水越多越不利于反应。
采用甲基磺酸,对甲苯磺酸,硫酸,如用醇做溶剂,需要研究磺酸酯(磺酸和醇反应)杂质。
有时候,采用醚做溶剂,例如甲基叔丁基醚或者四氢呋喃,采用强酸,要评估醚键断裂形成的潜在致突变杂质,与其评估不如不用。
参考文献
Organic Process Research & Development 2005, 9, 39-44
J. Org. Chem. 2014, 79, 11792−11796
J. Org. Chem. 2009, 74, 4068–4079
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