所谓正交保护策略就是有顺序的一个一个的脱去保护基,在多肽和糖化学中应用广泛。Alloc对酸(如 TFA)、碱(如 NaOH)、氧化剂(如 mCPBA)和还原剂(如 NaBH₄)等都很稳定,在它的存在下,Cbz、Boc 和 Fmoc 等可选择性去保护,而它的脱去则通常在 Pd(0)的存在下进行。使用烯丙基氯甲酸酯(Alloc-Cl)或N-(烯丙氧羰基氧)琥珀酰亚胺(Alloc-OSu),在碱性条件下(如 Na₂CO₃、NaHCO₃或吡啶)与胺反应生成氨基甲酸酯。
Alloc 保护基也可通过胺与碳酸烯丙酯类试剂(如碳酸二烯丙酯,DAC)在偶联剂或碱介导下引入。在弱碱(如 K₂CO₃、Cs₂CO₃)或有机碱(如 DBU、DMAP)催化下,胺与 DAC 反应生成 Alloc 保护的胺,该反应通常在乙腈、THF 等有机溶剂中加热进行。对于空间位阻较大的胺底物或需要在低温条件下进行的反应,加入 DCC(二环己基碳二亚胺)或 EDCI(1 - 乙基 - 3-(3 - 二甲氨基丙基) 碳二亚胺)等偶联剂可显著促进反应进行。脱去 Alloc ,在Pd(0)催化剂作用下,Pd (0) 进攻 Alloc 基团的烯丙基 C-O 键,形成 π- 烯丙基钯中间体。中间体被外部亲核试剂(如吗啉、甲酸铵)进攻,释放游离胺。
经典脱除体系:Pd (0)/ 亲核试剂组合
在脱除烯丙氧羰基(Alloc)的反应中,需严格脱气(三次冻融循环或 N₂鼓泡 15 分钟)以避免 Pd (0) 氧化,Pd (PPh₃)₄需现配现用或避光储存在 N₂氛围中(久置会氧化失活),通常 0.05-0.1 当量 Pd (PPh₃)₄即可,底物含配位基团(如膦、胺)时需增加用量。溶剂可根据底物性质选择 THF/DCM(适用于大多数底物)、DMF(用于难溶的多肽树脂)或 MeOH(用于甲酸铵体系),反应结束后可用含 0.5% EDTA 的洗脱剂过柱或加入 DTC 试剂 (10 eq) 过滤沉淀除钯。特殊的,在脱除 Alloc 的反应中,若底物含有硫醇(-SH)基团,需预先将硫醇保护(例如转化为硫醚),或采用硫醇耐受性催化剂(如 Pd (PPh₃)₄与过量 PPh₃联用)。对于对金属残留敏感的药物合成,可使用亲核试剂(如 DBU、DBN)直接进攻进行脱保护,但该方法需要在高温(80-100°C)条件下进行,且选择性较低。
在传统 Pd (PPh₃)₄催化体系中,硫醇(-SH)基团易与 Pd (0) 形成不可逆络合物,导致催化剂失活。针对这一问题,可引入二甲基环己二酮作为硫醇掩蔽剂,其通过与 Pd - 硫络合物反应释放活性 Pd (0),从而维持催化循环。
对于 Pd (PPh₃)₂Cl₂催化体系,需预先将其与 Bu₃SnH 按 1:1 比例混合,促使其转化为活性 Pd (0) 物种以启动反应。需注意 Bu₃SnH 具有毒性,操作须在通风橱中进行,后处理时可用 KF 溶液淬灭残留的锡试剂以避免污染。
在配体设计方面,TPPT(三 (2 - 吡啶基) 膦)作为软配体,与 Pd (0) 形成的络合物对 Alloc 保护基中的烯丙基氧羰基具有更高亲和力,能够选择性识别并活化该基团,而对普通烯丙基酯(如异戊烯酯、肉桂酸酯)无活化作用,从而实现复杂体系中 Alloc 保护基的正交脱除。
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