醯氯法縮合形成醯胺鍵
將羧酸轉化成相應的醯氯,隨後與胺作用是合成醯胺最簡單的方法。
該方法的優點是活性高,可以與大位阻的氨基反應。
大規模製備醯氯常用到幾種試劑有:氯化亞碸(SOCl2)、草醯氯((COCl)2)、三氯化磷PCl3、三氯氧磷(POCl3)和Vilsmeier試劑,氰脲醯氯(三氯均三嗪)等。
其中SOCl2和(COCl)2是目前為止應用最廣的試劑。這些方法的缺點是醯氯會產生HCl的副產物,這個可能會導致對酸敏感基團的破壞。
一般會加入催化量的DMF促進醯氯的生成(中間生成Vilsmeier試劑中間體):
當分子中有對酸敏感官能團存在時,可以用三氯均三嗪(只需要0.33eq即可)/TEA或者PPh3/CCl4條件形成醯氯。
Vilsmeier試劑較貴,在氯化亞碸中加入少量DMF催化會直接生成Vilsmeier試劑中間體,接著生成醯氯。
Vilsmeier 試劑是一個穩定、自由流動的結晶固體,且可以市售的試劑,通過購買可以避免製備以及處理SOCl2或(COCl)2帶來的安全隱患。但是,市售的Vilsmeier 試劑相對於要製備的醯胺鍵而言價格較貴,這限制了作為首選試劑的使用。
(醯氯的活性較高,一般很難鑑定,正常取出少量加入過量的醇或苄胺衍生化後監測)
一般醯滷與胺的反應是放熱的,有時甚至較為劇烈,因此此步通常在冰冷卻下進行反應,常用二氯,甲苯等做溶劑。
反應中生成的滷化氫,需要用鹼除去防止與胺成鹽。常用的無機鹼有三乙胺,DIEA,吡啶等,無機鹼有碳酸鈉,碳酸氫鈉,碳酸鉀,氫氧化鈉,氫氧化鉀等。有時也可以不加任何鹼直接高溫回流得到醯胺。
催化量的吡啶或DMAP可以促進醯氯與氨基的反應。
二氯亞碸是轉化酸為醯氯最常見的試劑,一個最主要的原因是成本,該試劑價廉,是製備醯氯最經濟有效的方式。但其缺點是,當它和DMF催化劑一起使用時能形成潛在的二甲氨基甲醯氯,後者在動物模型中是一致癌物質。形成該副產物的機理:
另外使用醯氯縮合的缺點是產物容易消旋。這可以通過醯氟來避免。醯氟能忍受對酸敏感的基團。(包括Fmoc,Cbz,甚至是叔丁酯)。
常用試劑有:三氟均三嗪,TCFH,DAST,BAST
2. 應用比較
用SOCl2形成醯氯一般常用的溶劑有甲苯、THF、正庚烷、MeCN和二甲醚(DME)。有時SOCl2既作反應物,也作反應溶劑。反應結束後,過量的SOCl2在分離醯氯前可以通過蒸餾除去,或者直接將此反應混合物用作後續的醯胺化反應。
草醯氯也是製備醯氯常用的試劑,該試劑相比SOCl2有以下幾個優點:
(1)它的沸點低(分別為63 ℃ 和79 ℃),更容易通過蒸餾除去;
(2)不同於SOCl2/DMF組合,(COCl)2/DMF不會形成二甲氨基甲醯氯。但是會產生當量的CO2和劇毒的CO副產物,這就需要有足夠的安全和工程控制來吸收氣體。
三氯氧磷在大規模醯胺化反應中較少應用,雖然這個試劑可以大量獲得,並且與SOCl2一樣價格低廉。而PCl3或PCl5雖然也可以大量市售且在價格上有競爭力,但其用於醯氯的大規模製備在同行評議的文獻中還沒有實例。
總之,通過市售的醯氯的作為醯胺化試劑用來大規模製備醯胺是可行的,且不需要預先對羧酸進行活化。需要指出的是,醯溴在使用上有限,主要因為其較高的價格和更少的選擇性。