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让“慢半拍的胺”不再掉队 | TCFH/Oxyma与瞬态亚胺保护策略
分类 :新闻
发布时间 :2026/05/09
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背景介绍

酰胺键的构建广泛存在于药物活性分子、天然产物和生物大分子的合成中。随着医药市场的持续火热,分子结构日益复杂多样,因此,开发兼具高效与高选择性的合成策略在有机合成中至关重要。


然而,在实际操作中,当分子内同时存在多个反应位点时,如分子内既存在高反应活性的伯胺/醇等,又有低活性的受阻胺/苯胺,如何让后者被精准酰化,而前者“按兵不动”,通常需要繁琐的保护与脱保护步骤,这不仅效率低下,而且原子经济性差。


近期,默克公司的研究团队开发了一种新的通用合成策略,在无保护基的情况下,利用TCFH-Oxyma组合进行低活性胺的选择性酰化。一方面,TCFH-Oxyma组合可以实现选择性的N-酰化,即醇存在下可以实现低活性胺高选择性酰化。另一方面,采用瞬态亚胺保护策略,通过引入缺电子芳醛与活泼伯胺原位形成亚胺,再通过TCFH-Oxyma组合进行低活性胺的酰化。这两套方案系统解决了低活性胺选择性偶联难题。



低活性胺Vs 醇——TCFH/Oxyma大显神威

研究发现,TCFH与不同亲核添加剂(如NMI, DMAP, Oxyma)组合时,其N-选择性与O-选择性截然不同(见图1)。其中,TCFH与催化量Oxyma的组合在胺与醇的竞争中表现出卓越的N-选择性,能够高效、高选择性地实现低活性胺与羧酸在醇存在下的酰胺偶联。如,对于缺电子的苯胺,产物比例高达13:1;对于位阻大的α-甲基脯氨酸衍生物,选择性更是超过50:1,几乎专一性地生成了目标酰胺。

图1

图1 不同缩合试剂及组合的选择性


这种独特的化学选择性源于特定的反应机理:Oxyma作为亲核催化剂,与TCFH活化的羧酸形成高活性的酰基-Oxyma中间体,该中间体对胺具有极高的选择性。


团队进一步以1-丙醇作为竞争性亲核试剂,探索了低活性胺的底物范围(图2)。结果表明,苯胺系列化合物选择性随苯胺富电子程度增加而升高,多种2,6-取代的空间位阻苯胺均能良好反应。 此外,空间位阻伯胺、仲胺(包括带有仲胺的氨基酸)以及受阻的α-叔胺也展现出优异的化学选择性。


图2

图2 TCFH-Oxyma高效介导N-选择性偶联反应



低活性胺 Vs 活泼伯胺——瞬态亚胺保护(原位亚胺掩蔽)

当原料中同时存在活泼和低活性氨基时,研究团队采用了瞬态亚胺保护策略(图3):向反应体系中加入一种缺电子芳醛(如2-溴-4-氯苯甲醛)。由于伯胺的亲核性更强,会优先与醛快速结合形成亚胺,从而被暂时屏蔽,无法参与后续偶联。与此同时,低活性氨基则能顺利与羧酸偶联。反应结束后,只需简单的酸性后处理,亚胺即可水解,重新释放出伯胺。


该策略适用范围广泛,无论是电子性质各异的苯胺(从富电子到缺电子),还是空间位阻大的α-叔胺、氨基酸衍生的仲胺,都能在竞争性亲核试剂存在下,以优异的产率和选择性得到目标酰胺,且手性中心保持完好。


图3

图3 瞬时亚胺保护策略适用范围



实例——复杂底物偶联

该方法可直接应用于复杂药物分子和生物活性分子的后期修饰。如,在治疗多发性硬化症的药物芬戈莫德的衍生物上,在无保护基的情况下,该方法成功实现了单一酰胺化,选择性高达23:1,避免了多步保护操作的麻烦。对于含有多个胺基的肽段(如二肽Pro-Lys),该方法也能精准地只与反应性较低的脯氨酸残基偶联,选择性极佳。


图4

图4 复杂底物选择性酰胺偶联



总体结论

上述工作开发了一种通用策略,系统解决了酰胺偶联中在无保护基的情况下两种选择性难题。其一,TCFH-Oxyma组合能够高选择性的介导氨基发生偶联反应,而羟基不受影响;其二,亚胺瞬态保护策略通过可逆的亚胺形成,实现单一低活性胺的精准偶联。该合成策略避免了额外的保护-脱保护步骤,简化了合成路线。


此外,所用试剂(TCFH-Oxyma)成本低,安全性高、对复杂分子兼容性好,且能保持手性中心完整性,在药物研发和复杂分子合成中具有重要的实用价值。



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参考文献:

[1] General chemoselective hindered amide coupling enabled by TCFH-catalytic Oxyma and transient imine protection. DOI:10.1039/d4cc05313c.



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