乙醯化反應

乙醯化反應

蛋白質的N-乙醯化修飾是將供體的乙醯基,例如乙醯輔酶A,轉移到受體蛋白的末端胺基酸殘基(α氨基) 或者鏈中的賴氨酸殘基(ε氨基)上。Nα-乙醯化和Nε-乙醯化都是由乙醯基轉移酶提供反應的微環境,使得攜帶乙醯基的乙醯輔酶A與接受乙醯基的受體蛋白高度貼近,隨後轉乙醯基酶催化氨基去質子化,使其處於親核狀態,進而親和進攻乙醯輔酶A的羰基碳,最後完成蛋白質的乙醯化並釋放輔酶A。

概念

乙醯化反應:是指有機物分子中與氧、氮、碳、硫等原子相連的氫被乙醯基取代的反應。醯基:是指從含氧的有機酸、無機酸或磺酸等分子中脫去羥基後所剩餘的基團 。

醯化劑

常用醯化劑:羧酸醯化劑、羧酸酯醯化劑、酸酐醯化劑和醯氯醯化劑。

常用醯化試劑的醯化能力強弱順序:醯氯>酸酐>羧酸酯>羧酸>醯胺

羧酸醯化劑

1、適用對象 羧酸是弱的醯化試劑,一般適用於醯化活性較強的胺類。

2、反應條件及催化劑

(1)反應條件

酸過量 為了加速反應,並使反應向生成醯胺的方向移動,必須使反應物之一過量,通常是酸過量。

脫水 可用以下方法脫水

高溫熔融脫水醯化法:適用於穩定銨鹽的脫水,例如苯甲酸和苯胺加熱到225℃進行脫水,可製得N-苯甲醯苯胺。

反應精餾脫水法:主要用於乙酸與芳胺的N-醯化,例如,將乙酸和苯胺加熱至沸騰,用蒸餾法先蒸出含水乙酸,然後減壓蒸出多餘的乙酸,即可得N-乙醯苯胺 。

溶劑共沸脫水法:主要用於甲酸(沸點100.8℃)與芳胺的N-醯化反應。

(以上方法大多在較高溫度下進行,因此,不適合熱敏性酸或胺)

(2)催化劑

強酸作催化劑 適用於活性較強的胺類的醯化

縮合劑作催化劑 適用於活性弱的胺類、熱敏性的酸或胺類

常用的此類縮合劑有

DCC(Dicyclohexylcarbodiimide,二環己基碳二亞胺)

DIC(Diisopropyl Carbodiimide,二異丙基碳二亞胺)等。

DCC是一個 良好的脫水劑,以DCC作脫水劑用羧酸直接醯化,條件溫和,收率高,在複雜結構的醯胺、半合成抗生素及多肽的合成中有較多的套用。

羧酸酯醯化劑

1、反應物活性

(1)對於羧酸酯(RCOORˊ)

位阻 若醯基中R空間位阻大,則活性小

電性 有吸電子取代基則活性高,易醯化。

離去基團的穩定性 離去基團越穩定,則活性越高。

(2)對於胺類

胺的鹼性 鹼性越強,活性越高,

空間位阻 空間位阻越小,活性越高

(3)羧酸二酯與二胺類化合物,如果反應後能得到穩定的六元環,則反應易發生。

如哌拉西林等青黴素藥物中間體乙基-2,3-哌嗪二酮催眠藥苯巴比妥(Phenobarbital)等的合成。

2、催化劑

(1)強鹼作催化劑 由於酯的活性較弱因此在反應中常用鹼作為催化劑脫掉質子,以增加胺的親核性。

用的鹼性催化劑有 醇鈉更強的鹼,如NaNH2、n-BuLi、LiAlH4、Na等

(2)反應物胺作催化劑 過量的反應物胺也可起催化作用。

(3)催化劑的選擇與反應物的活性有關 反應物活性越高,則可選用較弱的鹼催化;反之,則需用較強的鹼催化。

(4)在此類醯化反應中還可加入BBr3來提高醯化的收率。

3、活性酯

製備活性酯時主要考慮增加酯分子中離去基團的穩定性,以促使其離去。

酸酐醯化劑

1、反應條件與催化劑

酸酐 用量 一般略高於理論量的5~10%(不可逆),最常用的酸酐是乙酸酐,通常在20~90℃可順利進行反應(活性高)

溶劑

不另加溶劑 被醯化的胺和醯化產物熔點不太高時

非水惰性有機溶劑 被醯化的胺和醯化產物熔點較高時

被醯化的胺和醯化產物易溶於水(乙醯化速度比乙酸酐的水解速度快)

2、套用

脂肪族酸酐主要用於較難醯化的胺類(酸酐醯化能力強)

環狀的酸酐為醯化劑時,製得二醯亞胺類化合物(高溫)

3、混合酸酐

特點:反應活性更強,套用範圍更廣,位阻大或離去基團離去能力強。

製備 混合酸酐由某些位阻大的羧酸與一些試劑作用製得

醯氯醯化劑

醯氯性質活潑,很容易與胺反應生成醯胺,反應為不可逆。

1、反應條件

(1)加入鹼性試劑以中和生成的氯化氫(防止氯化氫與胺反應成銨鹽)

中和生成的氯化氫可採用三種形式

使用過量的胺反應

加入有機鹼(同時起到催化作用)

加入無機鹼

(2)反應採用的溶劑常常根據所用的醯化試劑而定

對於高級的脂肪醯氯

由於其親水性差,而且容易分解,應在無水有機溶劑如氯仿、乙酸、苯、甲苯、乙醚、二氯乙烷以及吡啶等中進行。吡啶既可做溶劑,又可中和氯化氫,還能促進反應,但由於其毒性大,在工業上應儘量避免使用。

對於乙醯氯等低級的脂肪醯氯

由於其反應速度快,反應可以在水中進行。為了減少醯氯水解的副反應,常在滴加醯氯的同時,不斷滴加氫氧化鈉溶液、碳酸鈉溶液或固體碳酸鈉,始終控制反應體系的pH值在7~8左右。

對於芳醯氯

芳醯氯的活性比低級的脂肪醯氯稍差,反應溫度需要高一些,但一般不易水解,可以在強鹼性水介質中進行反應。

2、套用

活性低的氨基的醯化

位阻大的胺以及熱敏性物質的醯化

3、生產實例

在乾燥的反應器中加入DMA、羥基-EPCP,溶解後冷卻,向其中加入7-ATCA的DMA溶液,反應得頭孢哌酮酸。向上述反應液中加入碳酸氫鈉,緩慢升溫反應。加鹽酸調PH值,結晶得頭孢哌酮鈉。

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