新聞動態(tài)
一、Oxyma簡介
中文名稱：2-肟氰乙酸乙酯
英文名稱：Ethyl (hydroxyimino)cyanoacetate
CAS號：3849-21-6
Oxyma結(jié)構(gòu)式
二、Oxyma及其衍生物作為偶聯(lián)試劑的應(yīng)用
1. Oxyma試劑
酰胺鍵不僅是天然活性化合物的重要結(jié)構(gòu)官能團，如各種多肽和蛋白質(zhì)，也是許多有機化合物，特別是藥物的重要組成部分。據(jù)統(tǒng)計，含酰胺鍵藥物占比高達25%，因此酰胺鍵的合成尤為重要。在昊帆生物公眾號中有專門介紹酰胺鍵合成的相關(guān)文章，每一種詳細合成方法在此不再贅述。酰胺鍵的合成方法眾多，但通過氨基與羧基結(jié)合脫水形成酰胺鍵則是最基本、最直接的方法。一般是羧基先與吸電子基團結(jié)合而被激活，再與氨、伯胺或仲胺反應(yīng)形成酰胺鍵。該方法活化羧基是反應(yīng)的關(guān)鍵，并且容易發(fā)生消旋化，導致手性損失。因此碳二亞胺類縮合劑使用時需要偶聯(lián)添加劑，形成更穩(wěn)當?shù)幕钚灾虚g體，減少消旋作用并提高產(chǎn)率。1973年，Masumi Itoh等人設(shè)計了Oxyma，其具有強酸性和親核性，與碳二亞胺聯(lián)用時具有抑制消旋作用。具有吸電子取代基的氰基肟Oxyma的pKa=4.6，酸性使其具有離去基團的潛力，并且在大多數(shù)溶劑中有較好的溶解性。因此在酰胺鍵的合成中Oxyma作為偶聯(lián)添加劑與碳二亞胺類縮合劑合用具有一定的優(yōu)勢。
羧酸先和碳二亞胺反應(yīng)形成活性中間體，再與Oxyma發(fā)生酰基轉(zhuǎn)移，碳二亞胺離去，然后Oxyma活性酯氨解形成酰胺化合物。在這個過程中，形成高度穩(wěn)定的副產(chǎn)物尿素、磷酰胺或磺酸鹽是反應(yīng)的主要動力。反應(yīng)機理如下圖所示：
2012年Wang團隊報道了具有水溶性的2-(叔丁氧羰基氧亞胺基) -2-氰基乙酸乙酯(Glyceroacetonide—Oxyma)，使用無機堿碳酸氫鈉在水中與EDCI聯(lián)用，與氨被保護的氨基酸縮合，有較好的產(chǎn)率，并且消旋程度低。2013年，Cherkupally團隊將Oxyma和氫氧化鉀反應(yīng)成鉀鹽，它不僅在大部分有機溶劑中有較好的溶解度，也能溶于水和乙醇，聯(lián)合EDCI使用具有較好的催化活性。K-Oxyma與EDCI聯(lián)用催化Z-Phg-Pro-NH2產(chǎn)率為88%，DL/LL為1.2%。同年，Elfaham團隊報道了在催化N-乙酰賴氨酸與4-氨基苯甲酸偶聯(lián)反應(yīng)時，當使用DIC與Oxyma聯(lián)用時，產(chǎn)率為88%，NMR顯示無雜質(zhì)。當使用DIC與HOBt聯(lián)用時，產(chǎn)率82%，NMR顯示有雜質(zhì)，可見Oxyma在催化此反應(yīng)時產(chǎn)率和純度更高。
2. 環(huán)狀Oxyma試劑
Jad等人設(shè)計了一類含有六元環(huán)的HONM，活性非常高，與碳二亞胺合用于酰胺鍵的偶聯(lián)反應(yīng)時副反應(yīng)很多，甚至無法獲取到目標產(chǎn)品。在此基礎(chǔ)上又設(shè)計了巴比妥類肟衍生物Oxyma-B和Oxyma-T，由于巴比妥酸比較穩(wěn)定，因此其活性適中，并且結(jié)構(gòu)中不含有酯鍵，所以沒有由酯產(chǎn)生的副產(chǎn)物。它們活化時間很短，一般3min左右就有很好的結(jié)果，在催化Z-Phg-Pro-NH2時，Oxyma-B與DIC合用，產(chǎn)率達90%，DL/LL為1.0%；Oxyma-T與DIC合用，產(chǎn)率94.7%，DL/LL為0.7%。同樣縮合劑為DIC時，與HOAt合用，產(chǎn)率為91.5%相差不多，但DL/LL為3.9%。由此可見，Oxyma-B和Oxyma-T收率與HOAt相差不大，但在抑制消旋方面明顯優(yōu)于HOAt。
3. Boc、Fmoc、Alloc等保護的Oxyma試劑
Boc、Fmoc、Alloc等保護基通過形成混合酸酐從而具有抑制消旋化發(fā)生的作用，因此Thalluri合成了Boc-Oxyma、Fmoc-Oxyma和Alloc-Oxyma。以Boc-Oxyma為例，它能有效的激活羧酸形成酰胺、肽、酯、硫醚和羥肟酸等，副產(chǎn)物只有易去除的二氧化碳、2-甲基-2-丙醇和可回收的固體Oxyma。在催化酰胺合成時無論是一級胺還是二級胺收率均在85%以上，在催化手性化合物Z-Gly-Phe-Val-OMe的合成時，完全沒有消旋的發(fā)生。
4. COMU試劑
COMU是一種含有嗎啡脲結(jié)構(gòu)的Oxyma六氟磷酸鹽，在常用溶劑中有較好的溶解性并且穩(wěn)定。COMU中含有活性較高的C-O鍵，導致它在極性較大的溶劑中易水解成Oxyma和二甲基嗎啡脲。但是它在乙腈和γ-戊內(nèi)酯中穩(wěn)定性較好，而且當用TMP作為堿催化時，反應(yīng)過程有明顯顏色變化，反應(yīng)終點時反應(yīng)液的紅色消失變?yōu)闊o色。COMU與縮合劑合用時，能最大程度的抑制消旋化的發(fā)生，它的副產(chǎn)物是水溶性的，易于去除。
5. Oxyma磷鎓鹽、脲鎓鹽偶聯(lián)縮合劑
隨著Oxyma試劑不斷的開發(fā)，用途也越來越廣泛，不僅作為添加劑與縮合劑合用，還可以單獨作為偶聯(lián)縮合劑使用。Subirs等介紹了一類磷鎓鹽偶聯(lián)縮合劑PyOxP和PyOxB，Jad等報道了一組脲鎓鹽類偶聯(lián)縮合劑TOMBU和COMBU，以上提到的幾種縮合劑不需要和碳二亞胺聯(lián)合使用，即具有較好的催化效果。
三、結(jié)語
Oxyma及其衍生物作為一種重要的新型偶聯(lián)試劑，不論在有機合成領(lǐng)域還是生物醫(yī)藥方面越來越受到青睞。中國科學技術(shù)大學化學系王風亮、許玲等人使用Oxyma偶聯(lián)劑在樹脂上一次性合成了具有治療糖尿病功能的多肽藥物利拉魯肽(Liraglutide)，具有較高的合成效率，該方案的成功實施為使用化學方法大規(guī)模合成利拉魯肽提供了可能。
