Dakin-West反应是指α-氨基酸在碱存在的条件下与乙酸酐反应生成羧羟基被甲基取代、氨基被乙酰化的产物(即α-酰基酮)的反应。反应经历恶唑酮中间体。
该反应常被用于马钱子碱的经典合成、模拟肽的合成及其它类合成,改良的Dakin-West反应 用于环状硅基烯酮缩醛的不对称酰基化。Fischer等人改变反应条件使二氧化碳的释放可以控制,从而适用于大生产,用于合成吡咯并嘧啶类药物活性化合物的500摩尔级合成。Dakin-West反应也可用于β-芳基酮的合成。
反应定义
Transformation of an α-amino acid into a keto-amide using an acid anhydride and a base
反应机理
在碱存在条件下,α-氨基酸和酸酐反应可生成α-酰氨基酮。首先,氨基酸的氮原子和羧基进行酰化,然后发生分子内酰基取代,产生质子化的恶唑酮中间体,恶唑酮发生进一步酰化、乙酰氧基加成,并释放二氧化碳,最终生成产物α-酰基氨基酮。
该反应机理涉及羧酸与酸酐的酰化和活化。酰胺作为亲核试剂用于形成唑酮的环化反应。唑酮经过去质子化和酰化形成关键的C-C键。随后的开环和脱羧形成最终的酮-酰胺产物。
- 试剂:碱(吡啶、烷基吡啶、乙酸钠)、溶剂(吡啶、Et3N)
- 反应物:α-氨基酸、酸酐(乙酸酐、丙酸酐等)
- 产物:α-酰氨基酮
- 反应类型:亲核取代反应
该转化的一般特征是:
- 伯α-氨基酸和仲α-氨基酸都能进行这种转化,但β-氨基酸仅形成相应的N-酰化衍生物;
- α-氨基酸需要在α位具有质子,否则它们仅进行N-酰化;
- 酸酐组分通常是乙酸酐,但也可以使用其它酸酐如丙酸酐;
- 当使用乙酸酐时,产物是α-乙酰氨基甲基酮,而用丙酸酐得到相应的α-丙酰氨基乙基酮;
- 碱通常是吡啶,但各种烷基吡啶和乙酸钠也已成功使用;
- 伯α-氨基酸在约100℃下与酸酐反应,但仲α-氨基酸需要高得多的反应温度;
- 加入亲核催化剂如DMAP可使反应在室温下进行。
Dakin-West反应的底物可以采用天然的氨基酸,也可以用一系列氨基酸的合成方法来构建,例如著名的Strecker氨基酸合成反应,通过氰基进攻亚胺来得到氨基羧,一步合成叔碳中心。
最早发表:
- Dakin, H. D.; West, R. A General Reaction of Amino Acids. J. Biol. Chem. 1928, 78 (1), 91-104.
热门引用:
- The Dakin-West Reaction. Chem. Soc. Rev. 1988, 17 (0), 91-109.
- Some Observations on the Dakin-West Reaction. J. Am. Chem. Soc. 1949, 71 (3), 841-843.
- Modified Procedure for the Dakin-West Reaction: An Efficient and Convenient Method for a One-Pot Synthesis of β-Acetamido Ketones Using Silica Sulfuric Acid as Catalyst Tetrahedron Letters 2005, 46 (12), 2105-2108.
合成应用
E.B.Pedersen的实验室制备了几种2-甲基磺酰基-1H-咪唑,并测试了它们对HIV-1的活性。这些化合物可以被视为新型的非核苷逆转录酶抑制剂。使用Dakin-West反应制备了所需的盐酸一氨基酮砌块。将L-环己基丙氨酸溶解在过量吡啶和丙酸酐中,并在回流条件下保持一夜。所得的a-丙酰氨基乙基酮在浓盐酸中水解,然后与等当量的硫氰酸钾在水溶液中加热,得到4-环己基甲基-5-乙基-1,3-二氢咪唑-2-硫醇。然后,该材料被转化为4-环已基甲基-1-乙氧基甲基-5-乙基-2-甲基磺酰基-1H-咪唑。
L. Cheng等人完成了酮亚甲基伪肽类似物的合成,并测试了它们作为凝血酶抑制剂的生物活性。这些类似物是在温和条件下以几乎定量的收率通过改良的Dakin-West反应制备的。所需的酸酐由琥珀酸单甲酯制备;除了三乙胺和催化量的DMAP外,将大量过量的酸酐与三肽底物在吡啶中混合,反应混合物在40-50℃下加热反应1小时。
R.Giger及其同事使用一种新的Dakin-West/分子内Pictet-Spengler反应序列以L-色氨酸为原料开发了3,9-二氮杂双环并[3.3.1]羟基吲哚-6-烯-2-酮支架的有效液相和固相合成。
A.G.Godfrey等人报道了制备一系列含恶唑的双重PPARα/γ激动剂的一种改进方法。该合成利用Dakin-West反应引入苯基酮部分。随后使用POCl3/DMF将该酮转化为相应的恶唑。
反应实例
Monatshefte fur Chemie, 2006 , vol. 137, # 6 p. 765 - 777
Journal of the American Chemical Society, 1949 , vol. 71, p. 841
Organic Process Research and Development, 2007 , vol. 11, # 1 p. 86 - 89
Journal of the American Chemical Society, 1949 , vol. 71, p. 841
Journal of the American Chemical Society, 1949 , vol. 71, p. 841
拓展阅读
1928年, 临床医生Henry Dakin和Rudolf West报道了D-氨基酸与醋酸酐的反应,通过氮杂内酯中间体得到D-乙酰氨基酮。有趣的是,Levene和Steiger在本论文面世的前一年也都观测到酪氨酸和α-苯丙氨酸在此条件下会给出“不正常"的产物。遗憾的是,他们鉴定产物结构花了很长时间都无结果,从而失去了进入可流芳百世的人名反应的机会。
噁唑:分子式C3H3NO。环中的氧和氮原子分别占1,3两位,又称氮代呋喃。若氧和氮原子分别占1,2位,则称为异噁唑。噁唑和异噁唑在自然界都不存在。为具有吡啶气味的液体。沸点69~70℃。碱性很弱,盐类不稳定,但可与氯化汞形成络合物。恶唑对氢化非常稳定,氧化则可将环破裂,环的稳定性与环上取代基的性质有关。噁唑的芳香性很弱。噁唑可由4-噁唑羧酸失羧而制得。4-(3-苯基-5-甲基)异噁唑羧酸是苯唑青霉素的侧链部分,具有某些杀菌能力。异噁唑氮-氧之间的键在一定条件下易断裂,利用这一性质,可在有些有机合成中用作试剂。有些磺胺制剂是异唑的衍生物。
注:噁唑为化学用字时不应当简化为恶。
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