有机合成中常见酸胺缩合反应总结

酰卤法：反应机理酰卤（酰氯、酰氟及酰溴）与胺反应是较为简单的合成酰胺的方法，常用的酰卤试剂有氯化亚砜、草酰氯、三氯化磷、三氯氧磷等。其作用机理为羧酸与酰卤试剂先反应生成活性酰卤，此过程中加入催化量的DMF可以促进酰卤的生成，然后具有高活性的酰卤与胺反应合成酰胺，此过程加入催化量的DMAP或者吡啶能促进反应的进行。注意事项：1）酰卤活性高，可以与大位阻的胺进行反应，但是酰卤产物难以鉴定，需要通过衍生法进行判断。2）产物容易消旋，一般可以使用酰氟来避免。3）由于反应中生成卤化氢，因此需加碱除去卤化氢，常用的无机碱有Na2CO3、K2CO3、NaOH等，常用的有机碱有三乙胺、吡啶等。碳化二亚胺缩合试剂法：反应机理羧酸与胺在常温下几乎不反应，需要在高温（200）下除水才能反应，但这个条件常会使底物分解，因此通常需要将羧酸活化，制成活性酯后再与胺反应。常用的缩合剂有二环己基碳二亚胺（DCC）、N,N-二异丙基碳二亚胺（DIC）、碳化二亚胺盐酸盐（EDC）等。其作用机理为羧酸与缩合试剂反应生成脲衍生活性酯，然后具有活性的酯与胺反应合成酰胺，如下图所示。在反应的第一阶段，羧酸与碳二亚胺加成的中间体并不稳定，往往会导致产物在较大程度的上消旋，因此通常加入DMAP、4-PPY、HOSu、HOBt、HOAt等添加剂抑制产物的消旋，同时促进反应的进行。下图为DIC/HOBt促进酰胺键生成示意图。注意事项：1）此类缩合剂的活性相对较差，一般需要先与羧酸反应1h以上再将胺加入。2）当酸的位阻较大或连有吸电子基团时，反应或停留在活性酯阶段。3）当前有机合成中使用较多的是EDCl，其一主要特点是反应后生成的脲是水溶的，容易被洗掉，一般是EDCl与HOBt联用。鎓盐类的缩合剂法   鎓盐类缩合剂的反应活性较高，一般分为碳鎓盐类缩合剂及磷鎓盐类缩合剂两类。碳鎓盐类的缩合剂常用的碳鎓盐类的缩合剂有HATU、HBTU、TBTU等，此类缩合剂的活性较高，往往不需要再添加额外的HOBt或HOAt，但是其成本也较高。以HATU为例，其作用机理如下图所示。HATU是活性最高的碳鎓盐类的缩合剂，但是由于其价格昂贵，难以运用到工业化生产上，HBTU相对来说较为便宜，但是降低的收率是限制其大批量使用的主要原因。碳鎓盐类的缩合剂在局部浓度不均的情况下容易产生副反应，因此在反应的时候，一般的加料顺序是先将羧酸、碱及HATU加到溶剂中，搅拌均匀后再加胺，以避免副反应的发生。鎓盐类的缩合剂法常用的磷鎓盐类的缩合剂有BOP、PyBOP、AOP、PyAOP等，这类缩合剂作用机理主要是在碱性条件下，羧基负离子进攻缩合试剂生成相应的酰氧基磷正离子，然后此活泼中间体受苯并三唑氧基进攻形成活性酯，再与氨基反应形成酰胺键，其作用机理如下图所示。BOP及PyBOP均是HOBt的衍生试剂，BOP试剂以其实验操作简单及能有效提高缩合反应的速度等优势被广泛用于多肽的合成中，但其反应的副产物六甲基磷酰胺（HMPA）具有致癌作用，因此被活性更好且更安全的六氟磷酸苯并三唑-1-基-氧基三吡咯烷基磷（PyBOP）所代替。磷鎓盐类的缩合剂反应条件温和且缩合速率快，能应用于低活性的酸/胺缩合反应中，但是由于其价格高昂、反应后处理麻烦等问题在工业上未能得到广泛的应用。