【2017年整理】缩合剂.doc

目前，已报导的多肽缩合剂很多，但影响较大，应用较为广泛的缩合剂从分子结构角度主要分为碳二亚胺类型、磷正离子类型和脲正离子类型。 1. 碳二亚胺型缩合剂 N,N-二环己基碳二亚胺(DCC)是于1955年开发出来的第一个碳二亚胺型缩合剂，至今DCC仍是多肽合成中最常用的缩合剂之一。但反应生成的N,N-二环己基脲(DCU)在大多数有机溶剂中溶解度很小，有时会混在产物中而很难除尽。为此人们在DCC的结构上进行了改进，发展了一些生成水溶性反应副产物的碳二亚胺，如DIC，EDC和BDDC等。通过将碳二亚胺固载在高聚物上得到的缩合剂使反应的后处理更为简单，例如树脂固载的EDC(P-EDC). 这类缩合剂由于价格相对较便宜，因而特别适用于多肽的大规模制备。但在进行片段缩合时，往往会导致产物有较大程度的消旋，为此通常与HOSu，HOBt，HOAt，或HOOBt等添加剂一起使用来抑制产物消旋，同时也可有效地抑制N-酰基脲等副产物的生成。在这些添加剂中以HOBt应用最广。DCC-HOBt复合缩合剂已成为目前应用最广的缩合方法之一。HOOBt虽然与HOBt相比可更有效地抑制消旋，但会产生叠氮化副产物，从而限制了它的广泛应用。HOAt是近几年才发展的新的添加剂，它不仅可以有效地抑制消旋，而且大大提高了反应速度，特别适用于由空间位阻的多肽的合成，但这一试剂价格较贵，不适于多肽的大规模制备。 碳二亚胺类缩合剂在多肽合成中的反应中间体主要是O-酰基异脲和羧基组份的对称酸酐(Fig.3)。产物的消旋主要是因为O-酰基异脲和酸酐的分子内环化形成5(4H)-噁唑酮，它很容易脱去 -质子形成共振稳定的噁唑酮负离子。这种噁唑酮负离子可以从分子平面的两侧重新质子化，进一步与氨基组份反应得到消旋的产物。当加入添加剂时，它们可以拦截高反应活性的O-酰基异脲和酸酐中间体生成相应的活化酯，进一步胺解得到目标产物。 Mechanism of DCC-mediated coupling in the presence of HOBt 2. 磷正离子型缩合剂采用酰基磷正离子作为活泼中间体用于形成酰胺键是Kenner于1969年首先提出并将这种方法用于多肽的合成，发展出一些能产生此中间体的试剂，如Bate试剂等。这些试剂都因性能较差，产物消旋较大，或操作较复杂而未被广泛使用。直到1975年Castro设计并合成另一个基于HOBt的磷正离子型缩合剂BOP，这类缩合剂才得到人们的重视，并广泛用于多肽的固相法和液相法合成中。但BOP在多肽合成中生成的副产物六甲基磷酰胺具致癌毒性，为此后来又发展了副产物毒性低，反应活性相对更高的缩合剂PyBOP，并已实现商品化。 这类缩合剂参与多肽合成反应的机理主要是在碱性条件下羧基负离子进攻缩合剂生成的酰氧基磷正离子，继而此活泼中间体受苯并三唑氧基负离子进攻生成羧基组份的苯并三唑酯，此活化酯再与氨基组份反应得到目标产物。酰氧基磷正离子和生成的少量酸酐也可能直接与氨基组份反应得到相应的肽。 Mechanism of HOBt-based phosphonium salt mediated coupling 尽管这些基于HOBt的磷正离子型缩合剂在含普通氨基酸的多肽的合成中表现出优异的性能，但在有空间位阻的多肽合成中结果却不令人满意 ，产物的收率低并伴有较大程度的消旋。而后来发展起来的基于HOAt的磷正离子和 -卤代的磷正离子型缩合剂满足了这一要求，例如AOP，PyAOP，BrOP，PyClOP，PyBrOP等。这些缩合剂可以高效地促进有空间位阻的酰胺键的形成，并广泛用于富含N-甲基氨基酸或C ,C -二烷基化氨基酸的多肽和生物活性肽的合成中。不足的是这些基于HOAt的试剂价格昂贵不适于多肽的大规模制备，而 -卤代的磷正离子型缩合剂在进行片段缩合时，产物伴有较大程度的消旋，并且对于羧基组份为叔丁氧羰基保护的氨基酸的缩合反应产物的收率很低。 3. 脲正离子型缩合剂自1978年Dourtoglou成功地将基于HOBt的脲正离子HBTU用于多肽合成中来，这一类型缩合剂得到迅速的发展，并先后开发出一系列基于HOBt、HOAt、HOOBt和HOPyU等的正离子型试剂。例如TBTU、HBPyU、HBPipU、HBMDU、HATU、HAPyU、HAMDU、TAPipU、HDTU、HPyOPfp、HPySPfp、HAPyTU、TOTU、HAPipU。这些缩合剂在多肽合成中均表现出较好的性能，具有反应速度快，产物消旋小、收率高等诸多优点，特别是基于HOBt和HOAt的试剂。其中基于HOAt的脲正离子型缩合剂可有效地促进有空间位阻的酰胺键的形成。但是这类基于HOAt的缩合剂在多肽合成中，会与氨基组份反应生成相应的胍衍生物，这一副反应在片段缩合和环肽的合成中是不容忽视的。虽然HBTU