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酯键和酰胺键的构建是有机合成中两类重要的反应,其广泛存在于药物活性分子、天然产物和生物大分子中。然而,传统缩合试剂存在效率低,稳定性和安全性差等问题。其中,DMAP因其价廉易得、反应性高而被广泛用于酰基转移反应的催化剂或助剂,其通过形成一种高活性的N-酰基吡啶中间体,从而提高缩合反应效率。通常情况下,DMAP常与脱水试剂联合使用,且现有含DMAP的缩合体系存在反应时间长,产率偏低的局限。
鉴于此,Kunishima团队开发了一种新型含DMAP结构的缩合试剂ATD-DMAP(结构见图1)。该试剂具有优异的稳定性,可稳定存在6个月以上,其通过原位生成DMAP,并作为缩合试剂的离去基团,能在短时间内高效促进羧酸和醇的酯化反应和羧酸与胺的酰胺化反应,并以高收率得到目标化合物。

图1 ATD-DMAP的结构
ATD-DMAP作为一种新型多功能的高效缩合试剂,不仅可促进酯化和酰胺化反应,还表现出很强的消旋抑制能力。
在二氯甲烷为反应介质,N-甲基吗啉(NMM)为碱,ATD-DMAP可在室温下于10分钟内高效促进酯化反应的发生,收率最高可达98%。该试剂适用于多种羧酸和醇的组合,具有良好的底物适用性(图2)。

图2 ATD-DMAP用于酯化反应
对于手性底物,ATD-DMAP能够定量地生成相应的手性产物,具有很好的消旋抑制能力(图3)。

图3 ATD-DMAP用于手性底物的酯化反应
此外,该试剂对碱和溶剂具有良好的兼容性:有机碱效果要优于无机碱,在乙腈,四氢呋喃,乙酸乙酯等常见溶剂中均可实现高收率且无明显损失。
ATD-DMAP同样适用于羧酸和胺的酰胺化反应,无论芳香族、脂肪族还是α,β-不饱和羧酸均能以优异的收率转化为相应的酰胺产物(图4)。

图4 ATD-DMAP用于酰胺化反应
不仅如此,ATD-DMAP同样可以用于合成多肽,收率高,且核磁显示无消旋化产物(图5),进一步证实了其能有效抑制消旋化产物的生成。

图5 ATD-DMAP用于多肽合成
虽然ATD-DMAP在大多数情况下表现出高效性,但对于某些大位阻羧酸参与的反应效率较低。
ATD-DMAP可能的作用机制如图6:羧酸盐进攻ATD-DMAP中的三嗪酮部分,形成活化酯,然后释放出游离的DMAP与活化酯反应,得到N-酰基吡啶中间体,进一步发生醇解或氨解反应,得到相应的酯和酰胺。

图6 ATD-DMAP作用机制
Kunishima团队开发的新型缩合试剂ATD-DMAP,具有稳定性好,操作简便,反应迅速及收率高等优点,该试剂可促进羧酸与醇的酯化反应以及羧酸与胺的酰胺化反应,适用于多种底物的快速合成。同时ATD-DMAP在合成手性中心的酯或酰胺时,表现出优异的消旋抑制能力,有效避免消旋化副产物的产生。因此,该试剂药物合成等领域具有广阔的应用前景。
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参考文献:
[1] Liu, J.; Fujita, H.; Kunishima, M., et al. Development of a triazinedione-based dehydrative condensing reagent containing 4-(dimethylamino) pyridine as an acyl transfer catalyst[J]. Org. Biomol. Chem., 2021, 19, 4712−4719.
