いくつかの一般的なアルコキシカルボニル保護基の導入と除去

アルコキシカルボニル保護基は、最も一般的に使用されるタイプのアミノ保護基です。この記事では、以下の一般的なアルコキシカルボニルアミノ保護基の保護および脱保護方法を簡単に紹介します。これらの一般的な保護基には、ベンジルオキシカルボニル (Cbz)、tert-ブトキシカルボニル (Boc)、メトキシカルボニル (Fmoc)、アリルオキシカルボニル (Alloc)、トリメチルシリルエトキシカルボニル (Teoc)、2,2,2-トリクロロエトキシカルボニル (Troc) が含まれます。

1. ベンジルオキシカルボニル (Cbz) 保護基

1.1 ベンジルオキシカルボニル (Cbz) の紹介

N-ベンジルオキシカルボニルアミノ化合物は、トリエチルアミン、ピリジン、重炭酸ナトリウムなどの塩基性条件下で、Cbz-Cl または Cbz-OSu および遊離アミノ基と容易に反応できます。 Cbz-Cl の反応性は Cbz-OSu よりも高く、反応は通常、ジクロロメタンなどの非プロトン性有機溶媒中で行われます。アミノ基の求核性はヒドロキシル基の求核性よりも大きいため、プロトン性溶媒の使用が必要になる場合があります。さらに、Cbz-ONB (4-O2NC6H4OCOOBn) およびその他の弱活性ベンジルオキシカルボニル活性化エステルも、ベンジルオキシカルボニルの導入試薬として使用できます。この試薬により、一級アミンが二級アミンよりも保護されやすくなります。アニリンには求核性がないため、この試薬は反応しないと比較できます。

保護された基本インスタンスの導入:

1.2 ベンジルオキシカルボニル (Cbz) の除去

ベンジルオキシカルボニルを除去するにはいくつかの方法があります。1) 接触水素化分解。 2) 強酸切断 (HBr、TMSI)。 3) Na/NH3 (液体) の削減。研究室における一般的で簡潔な方法は接触水素化分解です。分子内に接触水素化分解に敏感な基 (ベンジルエーテル、オレフィンなど) や触媒を不動態化する基 (チオエーテルなど) がある場合、HBr または Na/NH3 の酸開裂 (液体）の削減など。

接触水素化分解は、最も一般的に使用され、最も穏和な脱保護方法であり、常温常圧での水素化によって完了します。反応の水素供与体は、水素、シクロヘキサジエン、1,4-シクロヘキサジエン、ギ酸アンモニウム、ギ酸などです。水素供与体としての後者の 4 つの試薬の反応は、接触水素化反応とも呼ばれます。 Boc2O の存在下で Pd/C を用いて水素化を行うと、遊離したアミンが直接 Boc 誘導体に変換されます。さらに、このタイプの反応は、多くの場合、Boc2O を使用しない反応よりも高速です。これは、主に、水素化分解によって生成されるアミンが貴金属触媒と特定の錯体を形成することが多く、それが触媒の活性を低下させるためです。 Boc2O をアミドとして反応させると、この効果がなくなります。また、水素化分解の際に適切な酸を添加すると、同じ理由で反応が促進される場合があります。プロトン化アミンは触媒との錯体形成を回避できるため、反応速度が速くなります。

接触水素化触媒は主に5〜10%のパラジウム-炭素、10-20%の水酸化パラジウム-炭素、またはパラジウム-ポリエチレンイミンを使用し、パラジウム-ポリエチレンイミン/ギ酸は前者の2つよりもCbzの除去に優れています。また、分子内にハロゲン原子（Cl、Br、I）が存在する場合、Pd/Cを直接使用すると一般に脱ハロゲン化が起こります。この場合、触媒としてＰｄＣｌ２が使用され、溶媒として酢酸エチルまたはジクロロメタンが使用される。脱ハロゲン化の発生をより良く回避することができる。

さらに、HBr/HOAc が Cbz 基を脱保護すると、分解によりベンジル基のカルボカチオンが生成します。分子内にカルボカチオン捕捉基（活性化されたベンゼン環など）がある場合、対応する副生成物が得られます。

脱保護の例:

ハロゲン化物の存在下での PdCl2 の接触脱保護

化合物１（９００ｍｇ）の塩化メチレン（１６．５ｍｌ）溶液に、ＰｄＣｌ ２ （３０ｍｇ）およびトリエチルアミン（０．２２９ｍｌ）を加えた。トリエチルシランを２時間かけて加えた（２×０．３９５ｍｌ）。反応混合物を１時間撹拌し、トリフルオロ酢酸２mlを加えた。 ３０分後、反応物を２Ｎ ＮａＯＨで塩基性化し、塩化メチレンで抽出し、ＭｇＳＯ４で乾燥させ、濾過し、濃縮した。クロマトグラフィーを、０．５％ ＮＨ ４ ＯＨを含む３〜５％ ＭｅＯＨ／ＣＨ ２ Ｃｌ ２ を用いて実行し、化合物２を油として得た（５０１ｍｇ、７４％）。

2. テスト-ブトキシカルボニル (Boc) 保護基

Cbz 保護基に加えて、start-ブトキシカルボニル (Boc) もペプチド合成で広く使用されているアミノ保護基です。特に固相合成では、アミノ基の保護に Cbz の代わりに Boc がよく使用されます。 Boc は酸分解により除去されやすいが、弱酸性では安定であるという利点がある。アシドリシス中に生成されるのは、tert-ブチルカチオンがイソブチレンに分解されることであり、通常は副反応を引き起こしません。ヒドラジン分解および多くの求核試薬に対して安定。 Boc は接触水素化分解に対して安定ですが、Cbz よりも酸に対してはるかに敏感です。 Boc と Cbz が同時に存在する場合、接触水素化分解で Cbz を除去することも、Boc はそのまま残すことも、Cbz に影響を与えずに酸溶液で Boc を除去することもできるため、両者をうまく併用できます。

2.1 テスト-ブトキシカルボニル (Boc) の導入

遊離アミノ基は、ジオキサンと水の混合溶媒中、NaOH または NaHCO3 で制御された塩基性条件下で Boc2O と容易に反応して、Boc 保護アミンを得ることができます。これは Boc を導入する一般的な方法の 1 つであり、副生成物が干渉せず、簡単に除去できるという利点があります。場合によっては、求核性の高いアミンは、他の塩基を使用せずにメタノール中で Boc 無水物と直接反応させることができ、処理が便利です。水に敏感なアミノ誘導体の場合は、Boc2O/TEA/MeOH または DMF を 40 ～ 50°C で使用することをお勧めします。活性が弱いアミノ基の場合は、DMAP を追加して反応速度を触媒できます。

保護された基本インスタンスの導入:

2.2 テストブトキシカルボニル (Boc) の除去

Boc は Cbz よりも酸に敏感であり、酸加水分解生成物はイソブテンと CO2 です (以下の式を参照)。液相ペプチドの合成では、TFA または 50% TFA (TFA: CH2Cl2 = 1:1、v/v) を使用して Boc を除去できます。 Boc 除去プロセスで 10 ～ 20% の希釈 TFA を使用すると、TBDPS および TBDMS 塩基は比較的安定します。さらに、TBSOTf/2.6-ルチジンまたは ZnBr2/CH2Cl2 の組み合わせなどの中性条件でも BOC を非常によく除去でき、酸に敏感な官能基をいくつか保持することもできます。 BOC は主に酸性条件下で除去されますが、より塩基性の弱いアミノ基上の BOC はアルカリ性条件下でも除去できます。

分子内の一部の官能基が酸性条件下で副生成物の tert-ブチル カルボカチオンと反応する可能性がある場合、チオフェノール (チオフェノールなど) を添加して tert-ブチル カルボカチオンを除去する必要があります。これにより、チオール (エーテル、フェノール) の反応を防ぐことができます。メチオニン、トリプトファンなど）および他の電子豊富な芳香環（インドール、チオフェン、ピラゾール、フランポリフェノールヒドロキシル置換ベンゼンなど）。アニソール、チオアニソール、チオクレゾール、クレゾール、硫化ジメチルなどの他のスカベンジャーも使用できます。使用済み。

脱保護の例:

3. ワットメトキシカルボニル (Fmoc) 保護基

Fmoc 保護基の主な利点は、非常に酸に対して安定であり、その存在下で Boc 基とベンジル基を脱保護できることです。 Fmoc の脱保護後、アミンは遊離塩基として放出されます。一般に、Fmoc は水素化に対して安定ですが、場合によっては、AcOH および MeOH 中の H2/Pd-C によって除去される可能性があります。同社の以前のツイートでは、FMOC保護グループの導入と削除について詳しく説明されていました。興味のある友達は、以前のツイートをもう一度参照してください。

3.1 ワットメトキシカルボニル（Fmoc）の導入

Fmocで保護されたアミノ基は、Fmoc-ClやFmoc-OSuをピリジンやNaHCO3などの弱塩基条件下でアミノ基と反応させることで得られます。 (トリエチルアミンなどの強塩基は使用しないでください。) Fmoc-OSuの活性はFmoc-Clよりも若干低く、反応により生成する不純物も通常少ないため、一般的にはFmocに対してFmoc-OSuを使用することが好ましい。

保護された基本インスタンスの導入:

3.2 ワットメトキシカルボニル (Fmoc) の除去

Fmoc 保護基は通常、濃アンモニア水、ピペリジン、エチレンジアミン、シクロヘキシルアミン、モルホリン、DBU、Bu4N+F-/DMF などのさまざまな塩基性条件で除去できます。第三級アミン (トリエチルアミンなど) は除去効果が低く、また、より立体障害のあるアミン (DIEA など) は除去効果が低くなります。

4. アリルオキシカルボニル (Alloc) 保護基

前述の Cbz、Boc、Fmoc とは異なり、Alloc は酸やアルカリに対して非常に安定です。その存在下では、Cbz、Boc、および Fmoc を選択的に脱保護できますが、Alloc の除去は通常、Pd(0) の存在下で行われます。

4.1 アリルオキシカルボニル (Alloc) 保護基の導入

通常、Alloc-Cl または Alloc-OSu は、有機溶媒/Na2CO3、NaHCO3 溶液、またはピリジン中でアミノ化合物と反応し、Alloc 保護アミノ誘導体が得られます。

保護された基本インスタンスの導入:

4.2 アリルオキシカルボニル (Alloc) 保護基の除去

Alloc 保護基は酸や塩基に対して強い安定性を持ち、通常は Pd(PPh3)4 や Pd(PPh3)2Cl2 などの Pd(0) でのみ脱保護されます。 Pd(0) 触媒作用下では、π-アリルパラジウム中間体が生成され、モルホリンや 1,3-ジケトンなどの求核試薬との反応後に脱保護されます。例えば、Alloc 誘導体を Pd(PPh3)4/Me2NTMS で処理すると、容易に加水分解された TMS カルバメートが得られます [Tetrahedron Lett., 1992, 33,477]。 Boc2O、AcCl、TsCl、または無水コハク酸を添加すると、Pd(PPh3)2Cl2/Bu3SnH は Alloc 基を他のアミン誘導体に変換できます。さらに、Alloc は Pd(PPh3)4/HCOOH/TEA によっても除去できます [J.Med. Ｃｈｅｍ．、１９９２、３５、２７８１］またはＡｃＯＨ／ＮＭＯ［Ｊ．Ｏｒｇ． Ｃｈｅｍ．、１９９６、６１、３９８３］。

脱保護基の例:

Alloc 保護エステル (140.7 mg) および 1,3-ジエチルバルビツール酸 (228 mg) の THF (15 mL) 溶液にテトラキス(トリフェニルホスフィン) パラジウム (43.9 mg、17 mol%) を加え、得られた混合物を室温で２７時間撹拌した。次いで、混合物を飽和水溶液に注いだ。 NaHCO3 を加え、Et2O で 4 回抽出しました。合わせた抽出物を乾燥させ(MgSO4)、真空中で濃縮した。残留物をクロマトグラフィー（ＣＨＣｌ ３ ／ＭｅＯＨ、２０：１から２：１）によって精製して、対応する遊離アミノエステルを無色の油として得た（７９．５ｍｇ、６５％）。 ［Ｃｈｅｍ．社会パーキントランス。 1.、2004、7、949]

１１２（０．９７ｇ、１．４ｍｍｏｌ）のＣＨ ２ Ｃｌ ２ （１９ｍＬ）中溶液に、ジメチルアミノ−トリメチルシラン（１．３２ｍＬ、８．４ｍｏｌ）およびトリフルオロ酢酸トリメチルシリル（１．４５ｍＬ、８．４ｍｍｏｌ）を加えた。溶液を２０℃で１０分間撹拌し、次いでＰｄ（ＰＰｈ３）４（９７ｍｇ、０．０８４ｍｍｏｌ）を加え、撹拌を２．５時間続けた。混合物を蒸発させ、残留油をＥｔＯＡｃ（５０ｍＬ）に溶解した。溶液を１０％ＮａＨＣＯ３水溶液およびブラインで洗浄し、乾燥させ、蒸発させた。残留物をクロマトグラフィー（ＳｉＯ ２ ；ＥｔＯＡｃ／ヘキサン １：２）にかけて、１１３（０．６７ｇ、７８％）を得た。 [J.医学。 Ｃｈｅｍ．、１９９２、４７（６）、１４８７］。

5. トリメチルシリルエトキシカルボニル (Teoc) 保護基

トリメチルシリルエトキシカルボニル (Teoc) は、前述の Cbz、Boc、Fmoc、および Alloc とは異なります。酸、ほとんどのアルカリ、および貴金属触媒に対して非常に安定です。その存在下で、Cbz、Boc、Fmoc、および Alloc を選択的に脱保護することができ、その脱保護は通常、フッ化物アニオン中で行われます。 TBAF、TEAF、HFなど

5.1 トリメチルシリルエトキシカルボニル (Teoc) の紹介

一般に、Teoc-Cl、Teoc-OSu、Teoc-OBt、および Teoc-Nt は、有機溶媒および塩基の存在下でアミノ化合物と反応して、Teoc 保護アミノ誘導体が得られます。袖岡試薬（Teoc-NT）の保護後に副生するニトロトリアゾールは溶媒に不溶のため、簡単なろ過で除去できます。

保護されたベースの例を紹介します。

5.2 トリメチルシリルエトキシカルボニル (Teoc) の除去

トリメチルシリルエトキシカルボニル (Teoc) の除去は、主にフッ化物イオンとトリメチルシランの反応後の β 脱離脱保護によって行われます。フッ素試薬には、TBAF (フッ化テトラブチルアンモニウム)、TEAF (フッ化テトラエチルアンモニウム)、または TMAF (フッ化テトラメチルアンモニウム) が含まれます。除去プロセス中に、TBAF はテトラブチルアミン塩の副産物を生成しますが、これは除去が困難であることが多く、製品の品質に影響を与えることがよくあります。このとき、代わりに TMAF または TEAF を使用できます。

脱保護の例:

6. 2,2,2-トリクロロエトキシカルボニル (Troc) 保護基

6.1 2,2,2-トリクロロエトキシカルボニル (Troc) 保護基の導入

一般に、Troc-Cl および Troc-OSu は、有機溶媒および塩基の存在下でアミノ化合物と反応して、Teoc 保護アミノ誘導体を取得します。

6.2 2,2,2-トリクロロエトキシカルボニル (Troc) 保護基の除去

脱保護は通常、亜鉛酢酸の一電子還元条件下で行われ、副生成物として揮発性の 1,1-ジクロロエチレンと二酸化炭素が生成されます。この条件下では、Boc、Fmoc、Cbz、Teoc などの多くのグループが安定です。

脱保護の例

アルコキシカルボニル保護基は数多くありますが、この記事では 1 つずつ紹介しません。保護基を選択するときは、設計中の反応に関与するすべての反応物、反応条件、基質内の官能基を慎重に考慮する必要があります。追加および削除が最も簡単な保護基を選択するようにしてください。複数の保護基を同時に除去する必要がある場合、同じ保護基を使用して異なる官能基を保護することが非常に効果的です。保護基を選択的に除去するには、異なる種類の保護基のみを使用できます。さらに、保護生成と除去速度の選択性を電子的および立体的に考慮する必要があります。アミノ基の保護と脱保護は常に最後の手段です。新しいルートを設計できる場合、または前駆体官能基を使用して保護基の使用を回避できる場合、それはより良い方法となります。

Haofan Biological Co., Ltd.はペプチド合成剤の研究開発と生産に取り組んでいます。当社は10年以上の開発と蓄積を経て、各種アミノ保護試薬、ペプチド縮合試薬、非天然アミノ酸等の関連製品を提供しています。問い合わせが必要な友達を歓迎します!