Ди-трет-бутил дикарбонат: органикалық синтездегі қолданылуы және қасиеттері
Di-tert-butyl dicarbonate
Di-tert-butil dikarbonat (Boc ангидриді) – органикалық синтездегі маңызды реагент. Амин қорғаныш тобы ретінде қолданылады, кешіктірілген түрде алынып тасталады.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Ди-трет-бутил дикарбонат - органикалық синтезде кеңінен қолданылатын реагент. Бұл қосылыс трет-бутоксикарбонил (Boc) тобынан туындаған қышқыл ангидриді ретінде қарастырылатындықтан, оны көбінесе Boc ангидриді деп атайды. Бұл пирокарбонат аминдермен реакцияласып, N-трет-бутоксикарбонил немесе Boc туындыларын түзеді. Бұл карбамат туындылары амин сияқты қасиет танытпайды, бұл амин функционалдық тобымен үйлеспейтін кейбір келесі өзгерістерге мүмкіндік береді. Кейіннен Boc тобын аминнен орташа күшті қышқылдардың (мысалы, трифторацетат қышқылы) көмегімен алып тастауға болады. Осылайша, Boc қорғау тобы ретінде қолданылады, мысалы, қатты фазалық пептид синтезінде. Boc қорғалған аминдер көптеген негіздер мен нуклеофилдерге инертті болады, бұл флуоренилметоксикарбонил (Fmoc) тобын ортогональды қорғау тобы ретінде пайдалануға мүмкіндік береді.
Di tert butyl dicarbonate is a reagent widely used in organic synthesis. Since this compound can be regarded formally as the acid anhydride derived from a tert butoxycarbonyl (Boc) group, it is commonly referred to as Boc anhydride. This pyrocarbonate reacts with amines to give N tert butoxycarbonyl or so called Boc derivatives. These carbamate derivatives do not behave as amines, which allows certain subsequent transformations to occur that would be incompatible with the amine functional group. The Boc group can later be removed from the amine using moderately strong acids (e. g., trifluoroacetic acid). Thus, Boc serves as a protective group, for instance in solid phase peptide synthesis. Boc protected amines are unreactive to most bases and nucleophiles, allowing for the use of the fluorenylmethyloxycarbonyl group (Fmoc) as an orthogonal protecting group.
Дайындық
Ди-трет-бутил дикарбонат арзан болғандықтан, көбінесе сатып алынады. Дәстүрлі түрде бұл қосылыс трет-бутанол, көмірқышқыл газы және фосгеннен, DABCO негіз ретінде пайдаланыла отырып дайындалады:
Di tert butyl dicarbonate is inexpensive, so it is usually purchased. Classically, this compound is prepared from tert butanol, carbon dioxide, and phosgene, using DABCO as a base:
Қазіргі уақытта бұл жол Қытай және Үндістан өндірушілерімен коммерциялық түрде қолданылады. Еуропалық және жапондық компаниялар натрий трет-бутоксидінің көмірқышқыл газымен реакциясын пайдаланады, бұл реакцияны п-толуолсульфон қышқылы немесе метансульфон қышқылы катализдейді. Бұл процесте шикі материал дистилляцияланып, өте таза сорт алынады. Boc ангидриді толуол немесе THF-та 70% ерітінді түрінде де қолжетімді. Boc ангидриді бөлме температурасында еруі мүмкін болғандықтан, оның сақталуы мен қолданылуы кейде ерітіндіні пайдалану арқылы жеңілдетіледі.
This route is currently employed commercially by manufacturers in China and India. European and Japanese companies use the reaction of sodium tert butoxide with carbon dioxide, catalysed by p toluenesulfonic acid or methanesulfonic acid. This process involves a distillation of the crude material yielding a very pure grade. Boc anhydride is also available as a 70% solution in toluene or THF. As boc anhydride may melt at ambient temperatures, its storage and handling is sometimes simplified by using a solution.
Аминдерді қорғау және қорғаудан шығару
Бок тобын сулы ортада ди-трет-бутил дикарбонатты қолдана отырып, натрий бикарбонаты сияқты негіздің қатысуымен аминге қосуға болады. Аминнің қорғалуы 4-диметиламинопиридин (DMAP) негізі ретінде пайдаланыла отырып, ацетонитрил ерітіндісінде де жүзеге асырылуы мүмкін. Аминқышқылдарындағы Бок тобын трифторацетат қышқылы сияқты күшті қышқылдармен таза күйінде немесе дихлорметан немесе метанолдағы HCl арқылы жоюға болады. t-бутил катион аралық қосылысының басқа нуклеофилдерді алкилдеуге бейімділігі қиындық тудыруы мүмкін; анизол немесе тиоанизол сияқты тұрақтандырғыштарды қолдануға болады. AlCl3 қолданылғанда, басқа қорғау топтарының қатысуында N-Бок тобын таңдап бөлуге болады. Триметилсилил йодидімен ацетонитрилде реакциядан кейін метанолмен реакция Бок қорғалған аминдерді қорғаудың жұмсақ және әмбебап әдісі болып табылады. Триэтилсиланды карбокатион тұрақтандырғыш ретінде дихлорметан ішіндегі трифторацетат қышқылымен бірге қолдану, қорғалған аминқышқылдар мен пептидтердегі t-бутил эфирлері мен t-бутилкарбонил тобын қорғау үшін өнімділікті арттыруға, реакция уақытын қысқартуға, жұмысты жеңілдетуге және басқа қышқылға сезімтал қорғау топтарының (мысалы, бензилоксикарбонил, 9-флуоренилметоксикарбонил, O- және S-бензил және t-бутилтио топтары) қатысуында таңдаулылықты жақсартуға мүмкіндік береді.
The Boc group can be added to the amine under aqueous conditions using di tert butyl dicarbonate in the presence of a base such as sodium bicarbonate. Protection of the amine can also be accomplished in acetonitrile solution using 4 dimethylaminopyridine (DMAP) as the base. Removal of the Boc in amino acids can be accomplished with strong acids such as trifluoroacetic acid neat or in dichloromethane or with HCl in methanol. A complication may be the tendency of the t butyl cation intermediate to alkylate other nucleophiles; scavengers such as anisole or thioanisole may be used. Selective cleavage of the N Boc group in the presence of other protecting groups is possible when using AlCl3. Reaction with trimethylsilyl iodide in acetonitrile followed by methanol is a mild and versatile method of deprotecting Boc protected amines. The use of triethylsilane as a carbocation scavenger in the presence of trifluoroacetic acid in dichloromethane has been shown to lead to increased yields, decreased reaction times, simple work up and improved selectivity for the deprotection of t butyl ester and t butoxycarbonyl sites in protected amino acids and peptides in the presence of other acid sensitive protecting groups such as the benzyloxycarbonyl, 9 fluorenylmethoxycarbonyl, O and S benzyl and t butylthio groups.
Басқа қолданыстар
2 пиперидоннан басталатын 6 ацетил-1,2,3,4-тетрагидропиридин – маңызды нан хош иісінің құрамы – t-бокс ангидридін қолдану арқылы синтезделді. (Майяр реакциясына қараңыз). Бұл реакция тізбегінің алғашқы қадамы – амидтік азоттың ацетонитрилдегі t-бокс ангидридімен реакциясы нәтижесінде карбаматтың түзілуі, катализатор ретінде ДМАП пайдаланылды. Ди-трет-бутил дикарбонат қыздырғанда газ тәрізді өнімдерге ыдырайтындықтан полимерді көпіртуге арналған зат ретінде де қолданылады.
The synthesis of 6 acetyl 1,2,3,4 tetrahydropyridine, an important bread aroma compound, starting from 2 piperidone was accomplished using t boc anhydride. (See Maillard reaction). The first step in this reaction sequence is the formation of the carbamate from the reaction of the amide nitrogen with boc anhydride in acetonitrile using DMAP as a catalyst. Di tert butyl dicarbonate also finds applications as a polymer blowing agent due to its decomposition into gaseous products upon heating.
Қауіптер
Ди-трет-бутил дикарбонаттың бөтелкелеріндегі ішкі қысымның артуы, ылғалдың әсерінен оның ди-трет-бутил карбонатқа, содан кейін трет-бутанолға және CO2-ге баяу ыдырауынан туындайды. Осы себепті, ол әдетте шыны емес, пластик бөтелкелерде сатылады және сақталады. Реагенттің басты қауіптілігі – оның ингаляциялық уыттылығы. Оның 100 мг/м³ медианалық өлімдік концентрациясы егеуқұйрықтарда 4 сағат бойы фосгеннің (егеуқұйрықтарда 50 минут ішінде 49 мг/м³) концентрациясына шамалас.
Bottles of di tert butyl dicarbonate buildup of internal pressure in sealed containers caused by its slow decomposition to di tert butyl carbonate and ultimately tert butanol and CO2 in the presence of moisture. For this reason, it is usually sold and stored in plastic bottles rather than glass ones. The main hazard of the reagent is its inhalational toxicity. Its median lethal concentration of 100 mg/m3 over 4 hours in rats is comparable to that of phosgene (49 mg/m3 over 50 min in rats).