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【合成經驗】HATU作為縮合劑的酰胺化反應中的副產物,如何避免?

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HATU,2-(7-氮雜苯并三氮唑)-N,N,N',N'-四甲基脲六氟磷酸酯,2-(7-Azabenzotriazol-1-yl)-N,N,N',N'-tetramethyluronium hexafluorophosphate,是常用的縮合試劑,廣泛用于酰胺鍵的合成。HATU通過活化羧基,起到促進酰胺鍵生成的作用。【】

使用脲鎓鹽縮合劑進行酰胺縮合,羧酸和有機堿反應得到羧基負離子,進攻HATU,加成-消除生成成不穩定的O-酰基(四甲基)異脲鹽中間體。OAt負離子迅速攻擊異脲鹽,得到HOAt活性酯和四甲基脲。胺和HOAt活性酯再進行一次加成-消除得到酰胺和HOAt。HATU高偶聯效率和快速反應速率的原因是吡啶氮原子引起的鄰基效應,吡啶氮原子通過氫鍵七元環狀過渡態穩定進入的胺。反應機理如下


吡啶環作為分子內的堿使中間體的活性更高。

HATU是活性最高的氮鎓鹽類縮合劑,對于大部分反應都可以取得很好的效果。但是一些雜環芳胺或酚類底物進行酰胺化時可能會得到分子量大99的副產物(LCMS: M+99)。


進行此副反應的主要原因是生成的產物由于酰基和芳基的吸電子效應導致酰胺氫的酸性很強,很容易被體系中的堿奪去質子,生成的氮負離子接著和HATU反應得到副產物。


在HATU縮合反應中,除了芳胺類縮合會出現此副產物,對于一些含有酚羥基的底物進行酰胺縮合時,同樣會生成分子量大99的副產物,這可能是由于在堿性反應體系中,酚羥基被拔氫,與HATU反應生成上述類似的脲鎓鹽副產物。


EDCI/HOBt作為縮合劑的酰胺化反應也會發生類似脲鎓鹽類副產物(LCMS: M+156)。

解決方法:

一、在反應體系中再加入兩個當量HOBt,反應副產物會大量減少,但不能完全避免副反應發生。

二、如果產物在堿性條件下穩定,生成的副產物,在1M NaOH溶液中攪拌可以脫掉一分子脲,得到產物。

三、 (點擊查看詳細內容),可以避免此副反應。


四、另外一類很好的替代縮合劑是鏻鎓鹽,最早的為苯并三氮唑-1-基氧-三(二甲胺基)鏻鎓六氟磷酸鹽(BOP)試劑,該試劑由于產生致癌的六甲基磷酰胺(HMPA)副產物,因而近年來被活性更好的,不產生致癌的副產物的苯并三氮唑-1-基氧-三(四氫吡咯基)鏻鎓六氟磷酸鹽(PyBOP)所代替。


其他副產物:


胺分子量多162的副產物產生機理:


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