乙酰化反应

更新时间:2024-08-09 15:45

蛋白质的N-乙酰化修饰是将供体的乙酰基,例如乙酰辅酶A,转移到受体蛋白的末端氨基酸残基(α氨基) 或者链中的赖氨酸残基(ε氨基)上。Nα-乙酰化和Nε-乙酰化都是由乙酰基转移酶提供反应的微环境,使得携带乙酰基的乙酰辅酶A与接受乙酰基的受体蛋白高度贴近,随后转乙酰基酶催化氨基去质子化,使其处于亲和状态,进而亲和进攻乙酰辅酶A的羰基碳,最后完成蛋白质的乙酰化并释放辅酶A。

概念

乙酰化反应:是指有机物分子中与氧、氮、碳、硫等原子相连的氢被乙酰基取代的反应。酰基:是指从含氧的有机酸、无机酸或磺酸等分子中脱去羟基后所剩余的基团。

酰化剂

常用酰化剂:羧酸酰化剂、羧酸酯酰化剂、酸酐酰化剂和酰氯酰化剂。

常用酰化试剂的酰化能力强弱顺序:酰氯>酸酐>羧酸酯>羧酸>酰胺

羧酸酰化剂

1、适用对象 羧酸是弱的酰化试剂,一般适用于酰化活性较强的胺类。

2、反应条件及催化剂

(1)反应条件

酸过量 为了加速反应,并使反应向生成酰胺的方向移动,必须使反应物之一过量,通常是酸过量。

脱水 可用以下方法脱水

高温熔融脱水酰化法:适用于稳定铵盐的脱水,例如苯甲酸和苯胺加热到225℃进行脱水,可制得N-苯甲酰苯胺

反应精馏脱水法:主要用于乙酸与芳胺的N-酰化,例如,将乙酸和苯胺加热至沸腾,用蒸馏法先蒸出含水乙酸,然后减压蒸出多余的乙酸,即可得N-乙酰苯胺

溶剂共沸脱水法:主要用于甲酸(沸点100.8℃)与芳胺的N-酰化反应。

(以上方法大多在较高温度下进行,因此,不适合热敏性酸或胺)

(2)催化剂

强酸作催化剂 适用于活性较强的胺类的酰化

缩合剂作催化剂 适用于活性弱的胺类、热敏性的酸或胺类

常用的此类缩合剂有

DCC(Dicyclohexylcarbodiimide,二环己基碳二亚胺

DIC(Diisopropyl Carbodiimide,二异丙基碳二亚胺)等。

DCC是一个良好的脱水剂,以DCC作脱水剂用羧酸直接酰化,条件温和,收率高,在复杂结构的酰胺、半合成抗生素及多肽的合成中有较多的应用。

羧酸酯酰化剂

1、反应物活性

(1)对于羧酸酯(RCOORˊ)

位阻 若酰基中R空间位阻大,则活性小

电性 有吸电子取代基则活性高,易酰化。

离去基团的稳定性 离去基团越稳定,则活性越高。

(2)对于胺类

胺的碱性 碱性越强,活性越高,

空间位阻 空间位阻越小,活性越高

(3)羧酸二酯与二胺类化合物,如果反应后能得到稳定的六元环,则反应易发生。

哌拉西林等青霉素药物中间体乙基-2,3-哌嗪二酮催眠药苯巴比妥(Phenobarbital)等的合成。

2、催化剂

(1)强碱作催化剂 由于酯的活性较弱因此在反应中常用碱作为催化剂脱掉质子,以增加胺的亲和性。

用的碱性催化剂有醇钠或更强的碱,如NaNH2、n-BuLi、LiAlH4、Na等

(2)反应物胺作催化剂 过量的反应物胺也可起催化作用。

(3)催化剂的选择与反应物的活性有关 反应物活性越高,则可选用较弱的碱催化;反之,则需用较强的碱催化。

(4)在此类酰化反应中还可加入BBr3来提高酰化的收率。

3、活性酯

制备活性酯时主要考虑增加酯分子中离去基团的稳定性,以促使其离去。

酸酐酰化剂

1、反应条件与催化剂

酸酐 用量 一般略高于理论量的5~10%(不可逆),最常用的酸酐是乙酸酐,通常在20~90℃可顺利进行反应(活性高)

溶剂

不另加溶剂 被酰化的胺和酰化产物熔点不太高时

非水惰性有机溶剂 被酰化的胺和酰化产物熔点较高时

水 被酰化的胺和酰化产物易溶于水(乙酰化速度比乙酸酐的水解速度快)

2、应用

脂肪族酸酐主要用于较难酰化的胺类(酸酐酰化能力强)

环状的酸酐为酰化剂时,制得二酰亚胺类化合物(高温)

3、混合酸酐

特点:反应活性更强,应用范围更广,位阻大或离去基团离去能力强。

制备 混合酸酐由某些位阻大的羧酸与一些试剂作用制得

酰氯酰化剂

酰氯性质活泼,很容易与胺反应生成酰胺,反应为不可逆。

1、反应条件

(1)加入碱性试剂以中和生成的氯化氢(防止氯化氢与胺反应成铵盐)

中和生成的氯化氢可采用三种形式

使用过量的胺反应

加入有机碱(同时起到催化作用)

加入无机碱

(2)反应采用的溶剂常常根据所用的酰化试剂而定

对于高级的脂肪酰氯

由于其亲水性差,而且容易分解,应在无水有机溶剂如氯仿、乙酸、苯、甲苯、乙醚、二氯乙烷以及吡啶等中进行。吡啶既可做溶剂,又可中和氯化氢,还能促进反应,但由于其毒性大,在工业上应尽量避免使用。

对于乙酰氯等低级的脂肪酰氯

由于其反应速度快,反应可以在水中进行。为了减少酰氯水解的副反应,常在滴加酰氯的同时,不断滴加氢氧化钠溶液、碳酸钠溶液或固体碳酸钠,始终控制反应体系的pH值在7~8左右。

对于芳酰氯

芳酰氯的活性比低级的脂肪酰氯稍差,反应温度需要高一些,但一般不易水解,可以在强碱性水介质中进行反应。

2、应用

活性低的氨基的酰化

位阻大的胺以及热敏性物质的酰化

3、生产实例

在干燥的反应器中加入DMA、羟基-EPCP,溶解后冷却,向其中加入7-ATCA的DMA溶液,反应得头孢哌酮酸。向上述反应液中加入碳酸氢钠,缓慢升温反应。加盐酸调PH值,结晶得头孢哌酮钠

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