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Oxyma及其衍生物

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  • 作者:昊帆生物研发部
  • 来源:
  • 发布时间:2022-09-17 16:29
  • 访问量:

【概要描述】Oxyma及其衍生物作为一种重要的新型偶联试剂,不论在有机合成领域还是生物医药方面越来越受到青睐。

Oxyma及其衍生物

【概要描述】Oxyma及其衍生物作为一种重要的新型偶联试剂,不论在有机合成领域还是生物医药方面越来越受到青睐。

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一、Oxyma简介

中文名称:2-肟氰乙酸乙酯
英文名称:Ethyl (hydroxyimino)cyanoacetate
CAS号:3849-21-6

 

Oxyma结构式

 

二、Oxyma及其衍生物作为偶联试剂的应用

1. Oxyma试剂
酰胺键不仅是天然活性化合物的重要结构官能团,如各种多肽和蛋白质,也是许多有机化合物,特别是药物的重要组成部分。据统计,含酰胺键药物占比高达25%,因此酰胺键的合成尤为重要。在昊帆生物公众号中有专门介绍酰胺键合成的相关文章,每一种详细合成方法在此不再赘述。酰胺键的合成方法众多,但通过氨基与羧基结合脱水形成酰胺键则是最基本、最直接的方法。一般是羧基先与吸电子基团结合而被激活,再与氨、伯胺或仲胺反应形成酰胺键。该方法活化羧基是反应的关键,并且容易发生消旋化,导致手性损失。因此碳二亚胺类缩合剂使用时需要偶联添加剂,形成更稳当的活性中间体,减少消旋作用并提高产率。1973年,Masumi Itoh等人设计了Oxyma,其具有强酸性和亲核性,与碳二亚胺联用时具有抑制消旋作用。具有吸电子取代基的氰基肟Oxyma的pKa=4.6,酸性使其具有离去基团的潜力,并且在大多数溶剂中有较好的溶解性。因此在酰胺键的合成中Oxyma作为偶联添加剂与碳二亚胺类缩合剂合用具有一定的优势。

 

羧酸先和碳二亚胺反应形成活性中间体,再与Oxyma发生酰基转移,碳二亚胺离去,然后Oxyma活性酯氨解形成酰胺化合物。在这个过程中,形成高度稳定的副产物尿素、磷酰胺或磺酸盐是反应的主要动力。反应机理如下图所示:

 

 

2012年Wang团队报道了具有水溶性的2-(叔丁氧羰基氧亚胺基) -2-氰基乙酸乙酯(Glyceroacetonide—Oxyma),使用无机碱碳酸氢钠在水中与EDCI联用,与氨被保护的氨基酸缩合,有较好的产率,并且消旋程度低。2013年,Cherkupally团队将Oxyma和氢氧化钾反应成钾盐,它不仅在大部分有机溶剂中有较好的溶解度,也能溶于水和乙醇,联合EDCI使用具有较好的催化活性。K-Oxyma与EDCI联用催化Z-Phg-Pro-NH2产率为88%,DL/LL为1.2%。同年,Elfaham团队报道了在催化N-乙酰赖氨酸与4-氨基苯甲酸偶联反应时,当使用DIC与Oxyma联用时,产率为88%,NMR显示无杂质。当使用DIC与HOBt联用时,产率82%,NMR显示有杂质,可见Oxyma在催化此反应时产率和纯度更高。

 

2. 环状Oxyma试剂
Jad等人设计了一类含有六元环的HONM,活性非常高,与碳二亚胺合用于酰胺键的偶联反应时副反应很多,甚至无法获取到目标产品。在此基础上又设计了巴比妥类肟衍生物Oxyma-B和Oxyma-T,由于巴比妥酸比较稳定,因此其活性适中,并且结构中不含有酯键,所以没有由酯产生的副产物。它们活化时间很短,一般3min左右就有很好的结果,在催化Z-Phg-Pro-NH2时,Oxyma-B与DIC合用,产率达90%,DL/LL为1.0%;Oxyma-T与DIC合用,产率94.7%,DL/LL为0.7%。同样缩合剂为DIC时,与HOAt合用,产率为91.5%相差不多,但DL/LL为3.9%。由此可见,Oxyma-B和Oxyma-T收率与HOAt相差不大,但在抑制消旋方面明显优于HOAt。

 

 

3. Boc、Fmoc、Alloc等保护的Oxyma试剂
Boc、Fmoc、Alloc等保护基通过形成混合酸酐从而具有抑制消旋化发生的作用,因此Thalluri合成了Boc-Oxyma、Fmoc-Oxyma和Alloc-Oxyma。以Boc-Oxyma为例,它能有效的激活羧酸形成酰胺、肽、酯、硫醚和羟肟酸等,副产物只有易去除的二氧化碳、2-甲基-2-丙醇和可回收的固体Oxyma。在催化酰胺合成时无论是一级胺还是二级胺收率均在85%以上,在催化手性化合物Z-Gly-Phe-Val-OMe的合成时,完全没有消旋的发生。

 

 

4. COMU试剂
COMU是一种含有吗啡脲结构的Oxyma六氟磷酸盐,在常用溶剂中有较好的溶解性并且稳定。COMU中含有活性较高的C-O键,导致它在极性较大的溶剂中易水解成Oxyma和二甲基吗啡脲。但是它在乙腈和γ-戊内酯中稳定性较好,而且当用TMP作为碱催化时,反应过程有明显颜色变化,反应终点时反应液的红色消失变为无色。COMU与缩合剂合用时,能最大程度的抑制消旋化的发生,它的副产物是水溶性的,易于去除。

 

 

5. Oxyma磷鎓盐、脲鎓盐偶联缩合剂
随着Oxyma试剂不断的开发,用途也越来越广泛,不仅作为添加剂与缩合剂合用,还可以单独作为偶联缩合剂使用。Subirs等介绍了一类磷鎓盐偶联缩合剂PyOxP和PyOxB,Jad等报道了一组脲鎓盐类偶联缩合剂TOMBU和COMBU,以上提到的几种缩合剂不需要和碳二亚胺联合使用,即具有较好的催化效果。

 

 

三、结语

Oxyma及其衍生物作为一种重要的新型偶联试剂,不论在有机合成领域还是生物医药方面越来越受到青睐。中国科学技术大学化学系王风亮、许玲等人使用Oxyma偶联剂在树脂上一次性合成了具有治疗糖尿病功能的多肽药物利拉鲁肽(Liraglutide),具有较高的合成效率,该方案的成功实施为使用化学方法大规模合成利拉鲁肽提供了可能。

 

 

 

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