N-羟基-7-氮杂苯并三氮唑：一种多肽缩合剂

发布日期:2023/4/6 8:39:21

N-羟基-7-氮杂苯并三氮唑简称HOAt是近年来才发展的新型高效多肽缩合剂，它不仅可以有效地抑制消旋，而且大大提高了反应速度，特别适用于有空间位阻的多肽的合成。

N-羟基-7-氮杂苯并三氮唑作为一种多肽缩合剂

酰胺键的形成是有机化学，特别是药物化学中一种重要的化学反应。在药物化学领域中，构筑小分子肽类药物最多的键合方式就是酰胺键。在目前广泛应用的组合化学中，无论是固相合成还是液相合成，研究最多的也是如何更快速有效地将分子片断以酰胺键组装起来。存在于两个氨基酸间的酰胺键成为肽键。传统的酰胺键合成中，往往先激活羧基成酰氯、酸酐、混合酸酐、叠氮或活性酯，然后再与胺基化合物反应，一般需两步完成。

酰胺化收率低下的主要原因在于底物中反应中心的立体位阻和电性效应。当底物的反应中心附近有庞大或数目较多的取代基时，反应减缓；当氮原子上的电荷降低时，反应减缓或不能完成。20世纪70年代末以来，陆续发现酰胺键形成促进剂(也可用于手性酯类的合成)，并迅速应用于实验室和工业生产中。这类试剂有数十个，广泛应用的主要是以下3个：1-羟基苯并三唑(1-hydroxybenzotriazole，HOBt)、6-氯-1-羟基苯并三唑(6-chloro- l-hydroxybenzotriazole，6-C1-HOBt)和1-羟基-7-氮杂苯并三唑(1-hydroxy-7-azabenzotriazole，HOAt)，结构式见图3。^[1]

常用酰胺键形成促进剂.jpg

Merck的工作者在6个二肽合成(表1)中，发现单用EDCI为缩合剂仅得50%以下的收率，同时产生15%~30%的异构体；当加入等当量的1-羟基苯并三唑(HOBt)或N-羟基-7-氮杂苯并三氮唑(HOAt)时，收率提高到93%以上，而异构体则降低到0.3%以下。^[1]

N-羟基-7-氮杂苯并三氮唑(HOAt)是近年来才发展的新型高效多肽缩合剂，它不仅可以有效地抑制消旋，而且大大提高了反应速度，特别适用于有空间位阻的多肽的合成。如对于高度受阻的胺(1)在与2-苯基丙酸缩合过程中，采用N-羟基-7-氮杂苯并三氮唑(HOAt)作为缩合剂在22小时基本完成缩合，而在同样的条件下采用1-羟基苯并三唑(HOBt)只有很少量的目标产物生成。

高度受阻的胺(1)在与2-苯基丙酸缩合.jpg

此外，N-羟基-7-氮杂苯并三氮唑(HOAt)参与的多肽缩合过程可以很方便地判断缩合的终点。这是因为HOAt的阴离子是黄色的，在氨基酸或多肽的酯类物质存在的情况下，N-羟基-7-氮杂苯并三氮唑(HOAt)的阴离子将转变为深黄色，随着缩合过程的进行，反应体系中阴离子逐渐减少，反应体系的颜色相应地慢慢减退，直至完全变为无色，此时也即是缩合反应结束的时刻。

HOAt的阴离子.jpg

之所以N-羟基-7-氮杂苯并三氮唑(HOAt)相对于1-羟基苯并三唑(HOBt)具有更高的活性，主要是由于吡啶环中的N原子相对于苯环中的C原子具有更强的吸电子性能，而且该N原子将产生邻位基团的促进作用。如下图所示：

HOAt的吸电子性能.jpg

自1978年Dourtoglou等成功将基于1-羟基苯并三唑(HOBT)衍生的脲正离子型缩合剂HBTU用于多肽合成以来，该类缩合剂得到迅速发展，先后开发出一系列脲正离子型缩合剂。这类缩合剂在多肽合成中均表现出良好性能，特别是基于N-羟基-7-氮杂苯并三氮唑(HOAT)衍生的HATU可有效地增加成环的速率和产率，减少消旋，适于合成位阻大、复杂的环肽。然而，反应中这类基于N-羟基-7-氮杂苯并三氮唑(HOAT)衍生的缩合剂易于与氨组分反应生成相应的胍类衍生物，这一副反应在片段缩合和环肽合成中是不容忽视的。同时，反应需预先活化羧基。另外，HATU价格昂贵，限制了大规模使用。