药物合成反应酰化反应
中国药科大学药物合成反应讲义酰化反应

C 反应溶剂的影响
■ 采用乙酸酐、丙酸酐等简单酸酐为酰化剂时,通常以酸酐本身作为溶剂 ■ 作为催化剂的吡啶、三乙胺也可作为溶剂 ■ 其他溶剂:水、二氯甲烷、氯仿、石油醚、乙腈、乙酸乙酯、苯、甲苯等
D 反应温度的影响
通常在低温下将酰化剂滴加入反应体系中,然后缓慢升温至室温,或加热回流
47
(4)应用特点
RCONR'R'' 'R''NH
O R C X -HX
H NR'R''
RCONR'R''
72
• 伯胺和仲胺均可与酰化剂反应生成酰胺 • 酰化剂的活性
• 胺的活性
(活性酯和活性酰胺除外)
伯胺>仲胺 脂肪胺>芳香胺 无位阻胺>有位阻胺
73
1. 羧酸为酰化剂
(1)反应通式 (2)反应机理
A 单一酸酐为酰化剂的酰化反应
■酸酐多用于反应困难或位阻较大的醇羟基的酰化 ■单一酸酐种类较少,限制了该方法的应用
48
应用实例
BF3.Et2O 催化选择 性酰化醇 羟基!
49
B 混合酸酐为酰化剂的酰化反应
(i)羧酸-三氟乙酸混合酸酐
适用于立体位阻较大的羧酸的酯化,对某些酸敏物质不宜采用此法! 50
S
R CH S
n-C4H9Li
S RC Li S
H2O/HgCl2
O R C R`
11
二、自由基反应机理
12
第二节 氧原子上的酰化反应
• 醇的O-酰化反应 • 酚的O-酰化反应 • 醇、酚羟基的保护
13
一、醇的O-酰化反应
1. 羧酸为酰化剂
药物合成反应第三章酰化反应

+ CH3OH
O O C(CH2)3CH3
+ H2O
CH=CH-COOCH3
COOH
对甲苯磺酸
TsOH
+ C12H25OH Xylene
HO
OH
OH
COOC12H25
HO
OH
OH
(c) DCC 二环己基碳二亚胺
R-N=C=N-R
CH3-N=C=N-C(CH3)3 CH3CH2-N=C=N-(CH2)3-NEt2 (CH3)2CH-N=C=N-CH(CH3)2
OH O=C-R
+OH R-C-OC(CH3)3
属于SN1机理
-H+
O
R-C-OC(CH3)3
按SN1机理进
行反应,是烷 氧键断裂
* 3oROH按此反应机理进行酯化。 * 由于R3C+易与碱性较强的水结合,不易与羧酸结合,
故逆向反应比正向反应易进行。所以3oROH的酯化 反应产率很低。
该反应机理也 从同位素方法 中得到了证明
②羧酸的结构
R带吸电子基团-利于进行反应;R带给电子不利于反应 R的体积若庞大,则亲核试剂对羰基的进攻有位阻,不利于反应进行 羰基的a位连有不饱和基和芳基,除诱导效应外,还有共轭效应,使酸性增强
③催化剂 i提高羧酸反应活性
(a)质子酸催化法: 浓硫酸,氯化氢气体,磺酸等
O
H+
R C OH
O R''OH + R C OH R'
O R'' HO C R ' - H+
R'' OH
H O
O
C
药物合成反应— 酰化反应

1. 羧酸为酰化剂
应用
DCC为催化剂的酰化反应 DCC:增强羧酸的酰化能力
2. 羧酸酯为酰化剂(酯的氨解反应)
应用 1)羧酸甲酯、乙酯的应用
2)活性酯的应用
3)在实际药物合成中的应用
3. 酸酐为酰化剂 机理
4. 酰氯为酰化剂 机理
应用 缚酸剂:(1)有机碱
三乙胺、吡啶等有机碱可中和反应中产生的HCl; 以吡啶、N,N-二甲氨基吡啶类为缚酸剂时,在中和产生的酸的同 时,还可以与酰氯生成络合物,起催化作用。
酰化反应
Acylation Reaction
第一节 概述
案例——神秘的阿司匹林(Aspirin)
➢ 镇痛 ➢ 解热 ➢ 消炎 ➢ 抗风湿 ➢ 对血小板聚集有抑制作用
O
COOH
CH3C
H+
+
O
OH
CH3C
O
被酰化物
酰化试剂
COOH
+
O CCH3 O
O CH3C OH
酰化反应:在有机物分子结构中的C、N、O或S等原子
(有机酸)对甲苯磺酸、萘磺酸
作用形式:与羧酸的羰基形成烊盐,增强羰基碳原子的正电性
Lewis酸 BF3、AlCl3、FeCl3、TiCl4 作用形式:与羧酸的羰基O形成络合物,增强羰基碳原子的正电性
副反应少\收率高\条件温和
DCC (P54)——良好的酯化缩合剂
作用形式:增强羧酸的活性 特点:条件温和、收率高、立体选择性强、价格贵
上导入酰基的反应。
1. 酰基是某些药物重要的药效基团; 2. 也是药物合成中官能团转换的重要合成手段; 3. 在涉及-OH、氨基等基团的保护时,将其酰化也是一种常见 的保护方法。
药物合成反应:酰化反应

(iii) Vesley法 采用强酸型离子交换树脂加硫酸钙 催化能力强、收率高、条件温和
Vesley法
CH3COOH + CH3OH 10min
CH3COOCH3 (94%)
20
(iv) DCC法( dicyclohexylcarbodiimide,二环己基碳二亚胺)
21
DCC类似物:
CH3-N=C=N-C(CH3)3
41
抗胆碱药溴美喷酯(宁胃适)的合成
肌肉M3受体阻滞剂素立芬新的合成
42
3. 酸酐为酰化剂
(1)反应通式 (2)反应机理
43
(3)影响因素
A 酸酐结构的影响
羰基的α位连有吸电子基团时,活性增强
S
R CH S
n-C4H9Li
S RC Li S
H2O/HgCl2
O R C R`
11
二、自由基反应机理
12
第二节 氧原子上的酰化反应
• 醇的O-酰化反应 • 酚的O-酰化反应 • 醇、酚羟基的保护
13
一、醇的O-酰化反应
1. 羧酸为酰化剂
(1)反应通式
(2)反应机理
提高收率:
■ 增加反应物浓度
38
羧酸异丙烯酯:
n-C18H37
A
C4H9-n C COOH + H3C C C7H15-n
Zn2+
CH
175℃
n-C18H37 OH/H+ △ ,6min
C4H9-n n-C18H37 C COO C18H37-n
C7H15-n
92%
n-C18H37
O + H3C C
C4H9-n C COO C7H15-n
药物合成反应 第四章 酰化反应

O CHCl2 H2O
CHO
Vilsmeier甲酰化反应 芳香化合物、杂环化合物及活泼烯烃化合物用二取代 甲酰胺及氧氯化磷处理得到醛类的反应称Vilsmeier甲酰化 反应。是芳香环的甲酰化反应最普通的方法。
POCl3 R1 R1 + ArCHO ArH + N C H NH R2 R2 O
机理
B: PhCOCl
CH3COCHCOOC2H5 COPh
PhCOOH + CH2
X -CN -H -CN
X DEPC/Et3N/DMF X PhCOCH Y r.t. Y
Y -COOC2H5 -NO2 -CN 收率 93.4% 85.5% 92.8% 96.8%
-COOC2H5 -COOC2H5
(2). 酮及羧酸衍生物的-位C-酰化 Claisen酯缩合反应 含有-氢的酯在醇钠等碱性缩合剂作用下发生缩合作 用,失去一分子醇得到酮酯的反应称为Claisen酯缩合反应。
N CH3.I
C O + ( CH2 )n O
n=5 (89%) n=11 (69%)
N O CH3
(3) 羧酸三硝基苯酯
O R''OH+ R-C-OH + Cl
O2N NO2
O R-C-OR''
O2N
O R C O
O2N NO2
难 于 分 离 ,所 以 三 种 物 质 一 起 加 入
O2N
酸酐为酰化剂
73%
COOH
CH3
+
H3C
C
CH3
OH
(CF3CO)2O
COOBu-t
混合酸酐的应用 ②羧酸-磺酸混合酸酐
药物合成反应第三章讲解

• 脱除方法:
• 50%氨-甲醇溶液:氨解,时间长,苯甲酰基脱除 • 氢氧化钠-吡啶:酰氨基较稳定 • Bu3SnOMe在二氯乙烷中或三氟化硼-乙醚在湿乙腈中:选择性地脱
除葡萄糖差向异构体羟基上的乙酰基 • DBU或甲氧基镁:苯甲酰基和乙酰基共存时,选择性地脱除乙酰基 • 碳酸钾-甲醇水溶液:仲醇及烯丙醇(100% ) • 氰化钾-乙醇:对酸、碱敏感的物质
O HO C OEt
碳酸乙酯
RCOOH
O Cl S Cl
RCOOH
O Cl P Cl
Cl
RCOOH
O
O
R C O C Cl
O
O
R C O S Cl
O
R CO
O
P Cl
Cl
• 3.1.3 酰卤作酰化剂
无水有机溶剂
RCO2H + SOCl2
RCOCl + SO2 + HCl
去酸剂 RCOCl + R'OH
叔醇的酯化:SN1机理
主要影响因素
• 底物的结构:底物为醇或酚,亲核物种为羟基氧原子。
当氧原子电子云密度降低时反应活性会降低,由此可知, 与烷基醇相比酚及烯丙醇的酰化会困难一些,而难以酰化 的底物就需要较强的酰化剂,比如酚的酰化一般要用酸酐 或酰卤。空间障碍也是一个较大的影响因素,如仲醇的反 应速率低于伯醇,而叔醇在酸催化下会形成碳正离子,所 以叔醇的酯化一般是单分子亲核取代(SN1)机理。
• 酰化剂:在一定的反应条件下,酰化活性顺序一般为
酰卤(Br>Cl)>酸酐>酯>酸>酰胺,这一顺序实际上与离 去基团的离去能力一致。
• 催化剂:
• 3.1.1 羧酸为酰化剂 • 3.1.2 羧酸酯为酰化剂 • 3.1.3 酸酐为酰化剂 • 3.1.4 酰氯为酰化剂 • 3.1.5 酰胺为酰化剂 • 3.1.6 乙烯酮为酰化剂
《药物合成反应》-闻韧主编第三章酰化反应-知识点总结

#2.11打卡# 完成学习目标第三章酰化反应Acylation Reaction1 定义:有机物分子中O、N、C原子上导入酰基的反应.2 分类:根据接受酰基原子的不同可分为:氧酰化、氮酰化、碳酰化3 用途:药物本身有酰基活性化合物的必要官能团结构修饰和前体药物羟基、胺基等基团的保护。
酰化机理:加成-消除机理加成阶段反应是否易于进行决定于羰基的活性:若L的电子效应是吸电子的,不仅有利于亲核试剂的进攻,而且使中间体稳定;若是给电子的作用相反。
根据上述的反应机理可以看出,作为被酰化物质来讲,无疑其亲核性越强越容易被酰化。
具有不同结构的被酰化物的亲核能力一般规律为;RCH2->R—NH->R—O->R—NH2>R—OH。
在消除阶段反应是否易于进行主要取决于L的离去倾向:L-碱性越强,越不容易离去,Cl- 是很弱的碱,-OCOR的碱性较强些,OH-、OR-是相当强的碱,NH2-是更强的碱。
RCOCl>(RCO)2O>RCOOH 、RCOOR′ >RCONH2>RCONR2′R: R为吸电子基团利于进行反应;R为给电子基团不利于反应R的体积若庞大,则亲核试剂对羰基的进攻有位阻,不利于反应进行酸碱催化碱催化作用是可以使较弱的亲核试剂H-Nu转化成亲核性较强的亲核试剂Nu-,从而加速反应。
酸催化的作用是它可以使羰基质子化,转化成羰基碳上带有更大正电性、更容易受亲核试剂进攻的基团,从而加速反应进行。
氧原子的酰化反应是一类形成羧酸酯的反应,是羧酸和醇的酯化反应,是羧酸衍生物的醇解反应醇的结构对酰化反应的影响伯醇(苄醇、烯丙醇除外)>仲醇>叔醇1) 羧酸为酰化剂:提高收率:(1)增加反应物浓度(2)不断蒸出反应产物之一(3)共沸除水、添加脱水剂或分子筛除水。
(无水CuSO4,无水Al2(SO4)3,(CF3CO)2O,DCC。
)加快反应速率:(1)提高温度(2)催化剂(降低活化能)催化剂(1)质子酸催化法: 无机酸:浓硫酸,氯化氢气体,有机酸:苯磺酸,对甲苯磺酸等。
药物合成反应 第四章 酰化反应

Et O RCOOH R NH2 Et O
O P
Et3N/DMF
O N BDP
N N Nr.t.20minRCOHR二、氮原子上的酰化反应
2.影响因素
(1)催化剂 为加快酰化反应的速度,有时需加入少量强酸 作为催化剂。
RCOOH H RC OH OH OH H RC OH OH R NH2 R C N R
羧酸是一个弱酰化剂,对于弱碱性氨基化合物若直接用 羧酸酰化较为困难,反应中可加入缩合剂以提高反应活性。 活性磷酸酯类是近年发展较快的一类N-酰化偶合剂,这 些试剂在反应中可迅速转化成相应的酯类活性中间体与胺反 应生成酰胺。
二、氮原子上的酰化反应
此类试剂由于具有活化能力强,反应条件温和,光学活 性化合物不发生消旋化等特点,广泛应用于肽类或β-内酰胺 类化合物的合成中。如苯并三唑基磷酸二乙酯(BDP)
间接酰化法
(1)间接亲电酰化
N(CH3)2 [ R2N CH Cl ] . OPOCl2 - HOPOCl2 N(CH3)2 CH Cl H2O N(CH3)2 CHO R2NH HCl NR2
间接酰化法
(2)间接亲核酰化
HS HS R 、C R S S S S O H2O/HgCl2 R C C4H9Li S S
- H2O
O R C NHR H
OH H
二、氮原子上的酰化反应
(2)胺的结构 羧酸作为酰化剂一般用于碱性较强的胺类,氨基氮原子 上的电子云密度愈大,空间位阻愈小,则反应活性愈强。胺 类化合物酰化反应的活性:伯胺>仲胺;脂肪胺>芳香胺。 在芳香族胺类化合物中,芳环上有给电子基团时,反应活性 增强;反之,有吸电子基团时,则反应活性下降。
C C C O
H N N H C O
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比吡啶类更有效
(3)反应溶剂的影响
(4)反应温度的影响
4、应用特点
(1)单一酸酐位酰化剂的酰化反应 (使用较少)
(2)混合酸酐的应用
a.羧酸-三氟乙酸混合酸酐(适用于立体位组较大的羧酸的
酯化)O
RC
H
O
O RC
OH
O RC
O
+ F3C C OH
F3C C O
F3C C O
COOH
+
CH3
(CF3CO)2O
H3C C OH
COOBu-t
CH3
b.羧酸-磺酸混合酸酐
RCOOH + R'SO2Cl RCOCl + R'SO2Cl
O RC
O R' SO2
c.羧酸-磷酸混合酸酐
O
R C + R'SO2OH
H3C
COO
d.羧酸-取代苯甲酸混合酸酐 CH3 H3C
Cl
CH3(CH2)2 CH COOH + t BuOH+ Cl CH3
(2)醇结构的影响 同前面“羧酸为酰化剂”中的内容
(3)催化剂的影响
4、应用特点
(1)羧酸甲酯或乙酯的应用 反应中生成沸点较低的甲醇或乙醇,容易将其从反应体系 里除去,使平衡向产物方向移动。
(2)活性酯的应用
如果增加酯的反应活性,则可增加R1O-的离去能力,即增 加R1OH的酸性,一些取代的酚酯、芳杂环酯和硫醇酯活性 较强,可用于活性差的醇和结构复杂的化合物的酯化反应。
△,7.5-8h
O N
O-C-R CH3
OH
(CH2)n
CO IN O
CH3
n(H2C) C O +
No O
CH3
c.羧酸三硝基苯酯
Cl-TNB
O O2N RCO
O2 N
O
O2N
R''OH+ R-C-OH + Cl
O2N
NO2
NO2
O R-C-OR''
O O2N RCO
O2N
NO2
难 于 分 离 ,所 以 三 种 物 质 一 起 加 入
3) Vesley法: 条件温和、收率高
采用强酸型离子交换树脂加硫酸钙法
4) DCC (二环己基碳二亚胺)脱水法
R-N=C=N-R
CH3-N=C=N-C(CH3)3 CH3CH2-N=C=N-(CH2)3-NEt2 (CH3)2CH-N=C=N-CH(CH3)2
N C N (CH2)2 N O
b.用来提高醇的反应活性
醇的O-酰化反应
1、羧酸为酰化剂 2、羧酸酯为酰化剂 3、酸酐为酰化剂 4、酰氯为酰化剂
一、羧酸为酰化剂
1、反应通式
酰化剂:脂肪族和芳香族的羧酸 被酰化剂:伯、仲、叔醇 催化剂:质子酸、 Lewis酸和有机碱 溶剂:醇类、醚类、卤代烃类
2、机理:亲电酰化,单分子或双分子历程
以羧酸为酰化剂的反应是可逆平衡反应
机碱
氢氧化钠、碳酸钠等无
(3)溶剂与温度的影响 一般可选氯仿等卤代烃、乙醚、四氢呋喃、DMF为溶
剂,也可以不加溶剂而直接采取过量的酰氯或醇 一般在较低温度下进行反应
4、应用特点
(1)选择性酰化 a.1,2-二醇的酰化反应
b. 非1,2-二醇的酰化反应
(2)仲醇的酰化
(3)叔醇的酰化 空间位阻大,加入Ag+、Li+盐,提高收率
偶氮二羧酸酯法(活化醇制备羧酸酯)--EDAD
4、应用特点
(1)伯醇酯的制备
伯醇羟基活性最大,在伯、仲、叔醇羟基同时存在时,可以利 用其差别,进行选择性的酰化或对其进行保护。
(2)仲醇酯的制备
反应一般需加质子酸、DCC、DEAD等作催化剂
薄荷醇
(3)叔醇酯的制备
需加DDC作催化剂
(4)内酯的制备
a.羧酸硫醇酯
RCOOH +
N SS N
2,2- 二吡啶二硫化 物
RCOOH +
O N S C Cl
Ph3P Ph3P=O
Et3N
RCOCl +
N SH
吡啶硫酚
Et3N
O N SC R
2-吡啶硫醇酯
b.羧酸硫醇酯
N Cl .I
CH3
+ RCOOH
+ HO(CH2)nCOOH
IN X CH3
Et3N
n-C4H9 CH2
n-C18H37 C COO C CH3
n-C7H15
n-C4H9
n-C 18 H 37- OH /H + △,6min
n-C18H37 C COO C18H37-n +
n-C7H15
O H3C C CH3
n-C7H15
三、酸酐为酰化剂
1、反应通式
酰化剂:脂肪族和芳香族的酸酐 被酰化剂:伯、仲、叔醇 催化剂:质子酸、Lewis酸和有机碱 溶剂:醇类、醚类、卤代烃类
如何提高收率:
(1)增加反应物浓度
(2)不断蒸出反应产物之一
(3)添加脱水剂或分子筛除水。(无水 CuSO 水Al2(SO4)3,(CF3CO)2O,DCC。)
4,无
加快反应速率:
(1)提高温度 (2)催化剂(降低活化能 )
3、影响因素
(1)羧酸结构:
a.诱导效应 羰基α位有吸电子基,增强酸性和酰化活性。卤素,
(CH3)2N 1.5h
N CH3(CH2)2
COCl Cl
CH COOBu t
CH3 (95%)
e.其他混合酸酐
O
其它:
Cl C Cl O
Cl C OEt O
EtO C OEt 碳酸酯
RCOOH
O
O
R C O C Cl
四、酰氯为酰化剂
1、反应通式
酰化剂:脂肪族和芳香族的酰氯 被酰化剂:伯、仲、叔醇 催化剂:Lewis酸和有机碱 溶剂:醇类、醚类、卤代烃类等
二、羧酸酯为酰化剂
1、反应通式
酰化剂:各种脂肪族和芳香族的羧酸酯 被酰化物:伯、仲、叔醇 催化剂:质子酸、醇钠 溶剂:醇类、醚类、卤代烃类等
2、反应机理
(1)酸催化机理:增强羧酸酯的活性
O R''OH+ R C OH R'
R'' OH
H
O
C
H OR
'
R
O
O
R'' HO CR ' - H+ R'' O CR '
d.其他活性酯
羧酸异丙烯酯、羧酸二甲硫基烯醇酯、羧酸-1-苯并三唑酯RCOOH Fra bibliotek H3C C CH
O RC
R'OH O C CH2
O RCOR'
O CH2=C=O + CH3-C-CH3
制IPA
CH3
CH2 HO C
CH3
O H3C C CH3 产物稳定
n-C4H9
n-C18H37 C
Zn2+ COOH + H3C C CH 175℃
2、反应机理
(1)吡啶类碱催化
(2)Lewis酸催化
O
R C Cl + AlCl3
O
AlCl3
R C Cl
O R C Cl
AlCl3 配位键,增大碳的正电性
O RC
AlCl4
3、影响因素
(1)酰氯结构的影响 脂肪酰氯>芳酰氯 羰基α位吸电子有利于增强
(2)催化剂的影响
作催化剂的碱:吡啶、三乙胺、N,N-二甲基吡啶等有机碱
(3)催化剂的影响 a.提高酸活性的催化剂: 1) 质子酸
浓硫酸、磷酸、无水氯化氢、四氟硼酸等无机酸 对甲苯磺酸、萘磺酸等有机酸
2) Lewis酸: (BF3,AlCl3 ,TiCl4,FeCl3等)
A lC l 3
O R C OH
A lC l3
O 配 位 键(增 加 C的正 电 性) R C OH
(2)碱催化机理:增强醇的活性
R'''ONa+R''OH
碱性强
R'''OH+R''ONa
碱性弱
R'''=CH3, C2H5
3、影响因素
(1)羧酸酯结构的影响 a.R基团的影响 如a位有吸电子基团,将增强其活性 b.R1基团的影响 RCOOAr>RCOOCH3>RCOOC2H5 在RCOOR1中,R1OH酸性越强,酯的酰化能力越强
硝基,氰基,羰基,醛酮等
b.共轭效应 α位有不饱和烃和芳烃,共轭作用使得酸性增强,
酰化活性提高。
c.立体效应 R的体积若庞大,则亲核试剂对羰基的进攻有位阻,
不利于反应进行
(2)醇结构的影响
a.立体效应
甲醇>伯醇>仲醇>叔醇、烯丙醇、苄醇
b.诱导效应
OH的α位有吸电子基降低O上电子云密度,降低其对羰 基C的亲核进攻活性;同样,烯丙基和苄基可以与O原子的 电子共轭而降低电子云密度,降低O亲核活性。
2、反应机理
(1)H+ 催化
O
RC
H
O
RC
O
O RC
OH RC
O
(2)Lewis酸催化
O RC
O
RC O
AlCl3
O
O
R C OH + R C
O
O
R C + R C OAlCl3
(3)吡啶碱催化