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方法文章

一种用于合成含复杂氨基胍类天然产物的直接、早期阶段胍基化方案

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DOI：

10.3791/53593

⸱

2016年9月9日

 , 
1Department of Chemistry, Central Washington University, 2Department of Chemistry, Utah Valley University

本文内容

摘要

本文介绍了一种直接、早期阶段胍基化反应的实验方案，可实现含氨基胍的小分子有机化合物的快速全合成。该方案已被用于制备凝血因子XIa抑制剂合成过程中的一个关键合成中间体。

摘要

胍基官能团在氨基酸精氨酸中表现得尤为突出，而精氨酸是生命的基本组成单元之一，该官能团也是许多复杂天然产物和药物分子中的重要结构单元。由于不断有新的含胍基天然产物及设计的小分子被发现，快速高效的胍基化方法一直受到合成化学家和药物化学家的高度关注。由于胍类化合物的亲核性和碱性可能影响后续的化学转化，传统上通常采用间接的胍基化策略。间接方法通常需要使用潜在的胺前体（如叠氮化物、邻苯二甲酰亚胺或氨基甲酸酯）并经历多步保护操作。通过规避这些繁琐的路线，在合成早期阶段直接采用直接胍基化反应，成功构建了含有线性末端胍基骨架的clavatadine A，从而实现了对该强效因子XIa抑制剂的简短而高效的合成。在实际操作中，盐酸胍需配合精心设计的保护基组合，该组合经过优化以耐受后续的合成步骤。在clavatadine A的制备过程中，对一种市售二胺进行直接胍基化，使其合成路线减少了两个不必要的步骤。结合目前已知的多种胍基保护基，直接胍基化方法展现出简洁高效的实用性，已成为合成化学家工具箱中不可或缺的方法之一。

引言

本视频的目的是展示使用直接且早期的胍基化方法构建末端胍基结构，相较于传统有机合成中的胍基化方法更为实用、快速且高效。胍基官能团存在于氨基酸精氨酸中，是许多复杂天然产物和药物中的关键结构单元。随着含胍基天然产物和小分子的发现与设计不断发展，亟需一种更高效的胍基化方法。传统常用的方法通常采用迂回策略，即在合成后期才脱除潜伏性胍基前体的保护基团以释放胍基；而新策略则更为直接，可在合成路线的早期阶段将受保护的胍基引入伯胺。

胍类化合物的高反应活性通常使其在缺乏适当保护基策略的情况下难以常规使用。传统上，引入胍基官能团的方法依赖于间接途径，即在合成过程中经历多步保护，最后才引入胍基。最近的两项合成研究凸显了这种间接胍基化方法固有的缺陷1,2。本文报道的直接方法是在目标分子合成早期，将保护的胍试剂与伯胺直接反应，随后在合成末期进行脱保护。该策略已成功应用于生物活性海洋生物碱clavatadine A以及phidianidine A和B的全合成中3,4。

尽管这种直接胍基化方法相较于传统的胍基化方法具有一些优势，但仍存在某些缺点。受保护胍基所能耐受的化学条件取决于所采用的保护基团。尽管存在这些潜在的局限性，直接胍基化方法仍是一种有效的策略，可用于向伯胺引入末端胍基，进而应用于复杂有机分子的合成。

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方案

警告：请在使用每种化学试剂前查阅并遵守其安全数据表（SDS）。本合成过程中使用的部分化学品具有腐蚀性、毒性、致癌性或其他危害性。因此，必须采取一切预防措施，避免吸入、食入或皮肤接触这些化学品。请正确佩戴适当的个人防护装备（PPE）。合适的个人防护装备包括环绕式安全护目镜、腈类手套或更具化学抗性的手套、实验服、覆盖鞋面的长裤以及封闭式鞋头的鞋子。使用通风橱时，应将窗板降至最低可行高度，并结合其他相关的工程控制措施，以尽量降低意外暴露的风险。实验步骤中部分操作涉及标准的无水无氧技术，例如使用施伦克线（Schlenk line）、带压盖和弹性隔垫的棕色试剂瓶、注射器和套管转移液体和溶液、压缩气体，以及在惰性气氛下蒸馏易燃液体。5

1. 直接胍基化

  1. 丁烷-1,4-二胺（5）与古德曼试剂（6）直接胍基化制备二取代产物叔丁基叔丁氧羰基（Boc）-胍丁胺（7）3,6
    1. 将一个1,000 ml三颈圆底反应烧瓶（内含磁力搅拌子、50 ml恒压滴液漏斗和一个14/20转24/40标准磨口接头）在130 °C或更高温度的干燥烘箱中干燥过夜。从烘箱中取出烧瓶后，迅速用橡胶隔垫封住左右两个瓶口，并将橡胶隔垫翻折覆盖在瓶口边缘。在中间瓶口安装玻璃接头，再连接滴液漏斗。
      注意：可不采用过夜烘箱干燥，而将烧瓶和搅拌子用隔膜盖住，置于真空或惰性气体保护的施伦克线（Schlenk line）上，并使用丙烷灯火焰干燥。有关隔膜、施伦克线和滴液漏斗的详细使用方法，请参考相关资料。7-9
      1. 用橡胶隔膜盖住加料漏斗顶部，并将橡胶隔膜折叠覆盖在烧瓶口上。使用施伦克线，在惰性气体正向气流下将组装好的装置冷却至室温。
    2. 将1,4-丁二胺的储备瓶置于5）（熔点 25–28 °C）置于热水浴中，使其部分熔化。待有少量液态的 1,4-丁二胺出现时（5）可用时，使用经烘箱预热的巴斯德移液管转移 2.32 ml（2.03 g，0.0231 mol，3.00 摩尔当量）的化合物 5 从原装瓶转移至已用烘箱预热的10 ml量筒中。转移熔融的二胺 5 使用巴斯德移液管将溶液转移至圆底反应烧瓶中。
      注意：有关使用巴斯德吸管的更详细信息，请参阅这些资源。7,10
    3. 加入320 ml二氯甲烷（CH₂Cl₂）。2Cl2) 从量筒中加入至圆底反应瓶中，于室温（20 °C）下进行。在搅拌条件下，加入1.1 ml三乙胺（Et3N)（0.78 g，0.0077 mol，1.00 当量），使用配有12英寸、20号金属针头（斜面尖端）的2 ml玻璃推注式注射器。
      注意：有关使用注射器的更详细信息，请参阅这些资源。7,8,10 还可参考此资源（第26–29页），了解使用磁力搅拌器的详细信息。8
    4. 使用分析天平称取3.01 g（0.00769 mol，1.00摩尔当量）的 N,N´-二叔丁氧羰基-N˝三氟甲磺酰基胍（6（古德曼试剂）11,12 将该固体倒入烧杯中，用25 ml无水CH溶解该化合物。2Cl2将该溶液吸入一个带有12英寸、20号金属针头（斜面尖端）的50 ml玻璃活塞注射器中。将注射器中的溶液注入加料漏斗中，确保漏斗底部的活塞处于关闭状态。
      注意：有关分析天平使用的详细信息，请参考这些资源。7,13
    5. 在磁力搅拌器上持续进行磁力搅拌的同时，缓慢打开活塞，使步骤1.1.4中制备的溶液以大约每四秒一滴的速度滴加至圆底反应瓶中，使整个溶液在约1小时内加完。加样完成后，在室温下继续搅拌反应液12小时。在搅拌过程的12小时内，通常会观察到有沉淀或残渣生成，并附着在瓶壁上。
  2. 二-Boc-胍丁胺（7）分离的水相后处理)
    1. 12 小时后，移除隔膜使溶液暴露于空气中。使用搅拌子回收器取出磁力搅拌子。将圆底反应瓶中的无色溶液倒入分液漏斗中。
    2. 用两份连续的50 ml饱和水溶液碳酸氢钠（NaHCO₃）洗涤有机相3每次洗涤后，将下层有机相排入洁净的锥形瓶中，将上层水相倒入第二个锥形瓶中，再将有机相倒回分液漏斗中。
      注意：有关萃取及使用分液漏斗的更详细信息，请参考这些资源。7-9,14
    3. 用两份连续的50 ml水洗涤有机相。每次洗涤后，将下层有机相放入一个干净的锥形瓶中。将上层水相倒入第二个锥形瓶中。再将有机相倒回分液漏斗中。
    4. 用50 ml盐水洗涤有机相。将下层有机相转移至洁净的锥形瓶中，并用无水硫酸钠（Na₂SO₄）干燥。2SO4）。将溶液通过装有褶皱滤纸（粗孔径、快速流速、可截留20-25微米颗粒）的漏斗进行重力过滤，滤入洁净并已称重的圆底烧瓶中。
      注意：有关使用干燥剂干燥有机溶液的更详细信息，请参考这些资源。7-9,14 有关重力过滤的更详细信息，请参考以下资源。7-9,15
    5. 使用旋转蒸发仪，在水浴温度40 °C、转速120 rpm的条件下，将圆底烧瓶中的液体蒸发。
      注意：有关旋转蒸发仪的更详细使用信息，请参考这些资源。7-9,16
  3. 双-Boc-胍丁胺（7）的纯化3,6
    1. 使用5:3:2的乙酸乙酯（EtOAc）-甲醇-EtOAc洗脱剂制备快速柱色谱柱3通过硅胶固定相进行层析。使用尺寸为直径3.8 cm、高45 cm的玻璃层析柱。
      注意：有关使用柱层析纯化有机化合物的更详细信息，请参考以下资源。7-9,17,18
      1. 在层析柱中加入硅藻土，形成约2 cm高的基底。该过滤剂可防止溶解的硅胶污染层析馏分。加入洗脱剂，直至洗脱剂与硅藻土悬浮液的液面高度达到约10 cm（约40–50 ml）。轻轻旋涡混合，使洗脱剂与硅藻土充分混匀，形成均匀悬浮液，随后静置，使固体沉降。
        注意：有关使用硅藻土作为助滤剂的更详细信息，请参阅此资源。8
      2. 将100 g硅胶与足量洗脱剂混合制成浆液，使浆液可用金属刮刀轻松搅拌，以实现柱体的湿法装填。通过塑料或玻璃漏斗将浆液倒入层析柱中。
      3. 使用气压推动洗脱液流经层析柱，使流出液呈平缓的液流。洗脱液的流速应约为每分钟2线性英寸。当洗脱液液面降至硅胶层水平时，停止洗脱液流动，确保硅胶始终被洗脱液浸润。
    2. 将烧瓶中的内容物（4.21 g）溶于适量洗脱剂中，用量以恰好完全溶解粗产物为宜，约15–20 ml。使用巴斯德移液管将溶液从烧瓶转移至层析柱，小心加样，避免扰动硅胶。轻敲层析柱，确保硅胶表面平整。放出洗脱剂，使其液面降至与硅胶上表面齐平。加入少量洗脱剂，重复此步骤。
      注意：有关使用溶剂溶解固体的详细信息，请参考此资源。9
      1. 为避免在洗脱过程中扰动硅胶，可在硅胶顶部加入沙子，形成高度约为0.5至1 cm的圆柱体。加入数毫升洗脱剂以润湿沙子，随后排空洗脱剂，使其液面降至与沙层齐平。
      2. 用洗脱液填满层析柱。按照步骤1.3.1.3所述，使用气压推动洗脱液通过硅胶。将洗脱液收集于试管中，每支试管收集的洗脱液为一个组分。
    3. 收集洗脱液，直至产物完全从柱中洗脱出来。为确定此过程是否完成，可每隔几份柱洗脱液取一份样品点样于薄层色谱（TLC）板上进行检测。双-Boc-胍丁胺（Di-Boc agmatine7) 的 R 值为f 5:3:2 的乙酸乙酯-甲醇-乙醚中为 0.393N.
      注意：有关薄层色谱法的更详细信息，请参考以下资源。 7-9,19,20
    4. 收集所有含有目标产物的馏分至已称重的圆底烧瓶中，使用旋转蒸发仪除去溶剂。将所得浑浊的淡黄色液体在高真空下干燥过夜，以去除残留溶剂。取纯化后的产物（化合物）的分析样品（约5 mg）溶解于适当溶剂中 7 （2.49 g，98% 收率），加入 0.75 ml 氘代氯仿（CDCl₃）3）并使用质子（1H）和碳（13C 核磁共振（NMR）波谱学
      注意：有关核磁共振分析样品制备和核磁共振实验操作的更详细信息，请参考这些资源。7-9,21
  4. 双-Boc-胍丁胺异氰酸酯（8）的合成3
    1. 准备一个洁净的100 ml圆底反应瓶，内置磁力搅拌子。
    2. 在分析天平上，加入二-Boc-胍丁胺（di-Boc agmatine）7) 使用金属刮刀向圆底反应瓶中加入化合物，直至所添加的净重达到指定值 7 为1.00 g（0.00303 mol，1.00摩尔当量）。加入25 ml CH2Cl2 从量筒中将溶液在室温（20 °C）下加入圆底反应瓶中。将溶液置于冰水浴中，冷却至 0 °C。
    3. 在通风橱中，使用分析天平称取0.297 g（0.00303 mol，1.00当量）三光气。通过玻璃或塑料漏斗将该固体加入圆底反应瓶中。
      警告：三光气具有极高毒性。操作该化合物时需佩戴两副丁腈手套。其蒸气有害，因此只能在正常工作的通风橱中操作。称量三光气前，应先将分析天平移入正常工作的通风橱内。
    4. 在持续磁力搅拌的同时，加入25 ml饱和水溶液NaHCO₃3 通过玻璃或塑料漏斗将其倒入圆底反应瓶中。加料完毕后，使用磁力搅拌器在0 °C下剧烈搅拌两相混合物30分钟。
  5. 双Boc保护的胍丁胺异氰酸酯（8）的水相后处理3
    1. 30分钟后停止搅拌，使用搅拌子回收器取出磁力搅拌子。将圆底反应瓶中的混合物倒入含有100 ml CH的分液漏斗中2Cl2 和100 ml水。
    2. 剧烈振荡分液漏斗以充分混合各层。将下层有机相放入一个洁净的锥形瓶中。用三份连续的15 ml CH₂Cl₂依次萃取水相。2Cl2每次萃取后，将下层有机相转移至盛有合并有机提取液的锥形瓶中。完成三次萃取后，将水相倒入第二个洁净的锥形瓶中。
    3. 用无水 Na 干燥合并的有机提取物2SO4通过装有褶皱滤纸（粗孔径、快速过滤、可截留20-25微米颗粒）的漏斗，利用重力过滤将溶液滤入洁净并已称重的250 ml圆底烧瓶中。
    4. 使用旋转蒸发仪，在水浴温度40 °C、转速120 rpm的条件下，将圆底烧瓶中的液体蒸发。取所得浅棕色油状物约5 mg分析样品，溶解于适当溶剂中，得到化合物 8 (1.11 g，理论产量的103%)，溶于CDCl₃3 并对其进行分析 1H 和 13C核磁共振波谱法和红外光谱法。
      注意：异氰酸酯在室温下数小时内即降解，因此分离后应立即用于下一步反应。有关红外光谱（IR）的更详细信息，请参阅以下资料（参考文献7：第269–303页；参考文献9：第146–147页；参考文献10：第66–76页）。7-9

2. 由双Boc保护的胍丁胺异氰酸酯（8）与2,4-二溴HGAL（3）合成氨基甲酸酯93

  1. 设置双-Boc保护的胍丁胺异氰酸酯（8）与2,4-二溴HGAL（3）的反应
    1. 在130 °C或更高温度的干燥烘箱中，将一个带有磁力搅拌子的250 ml圆底反应瓶干燥过夜。从烘箱中取出反应瓶后，迅速用橡胶隔垫封住瓶口，并将隔垫翻折覆盖在瓶口边缘。通过施伦克线（Schlenk line）使用惰性气体正向气流将反应瓶冷却至室温。
      注意：可不采用过夜烘箱干燥，而将烧瓶和搅拌子置于Schlenk线上，在真空或惰性气体条件下用丙烷灯火焰干燥。
    2. 使用分析天平称取 0.933 g（0.00303 mol，1.00 摩尔当量）的 2,4-二溴HGAL（3），并将该固体在氮气保护下加入圆底反应瓶中。
      注意：2,4-二溴HGAL（2,4-dibromoHGAL）3) 由2,5-二甲氧基苯基乙酸经两步制备而成（1)，如图所示 图1a.3,22,23 在化合物3的合成过程中形成的主要副产物是4-溴HGAL4），该产物是HGAL首次溴化后形成的2).3 在化合物纯化过程中 3 通过柱层析，继续用1:1乙酸乙酯-己烷洗脱，可收集得到化合物 4，其具有一个 Rf 当薄层色谱洗脱剂为1:1乙酸乙酯-正己烷时，Rf值为0.34。3 副产物的典型分离收率 4 范围为11-15%。3
    3. 加入30 ml无水CH2Cl2 使用配有12英寸、20号金属针头（斜面尖端）的玻璃推注器注射器，在室温（20 °C）下将溶液加入圆底反应瓶中。搅拌至固体完全溶解。
      注意：蒸馏 CH2Cl2 在氢化钙（CaH₂）上2在使用前，于氮气氛围下将3 Å活化分子筛进行处理。
    4. 用注射器向圆底反应瓶中加入 0.103 ml 的 Hünig 碱（0.0078 g，0.000606 mol，0.2 摩尔当量）。
      注意： "通过注射器" 表示使用带有金属/聚四氟乙烯涂层柱塞、气密性注射器（玻璃筒体），并配备6英寸、20号金属针头（斜面尖端）收集和分配液体。将Hünig碱在CaH上蒸馏2 使用前，在氮气氛围下置于活化的3 Å分子筛中。
    5. 盖上装有未纯化异氰酸酯的圆底烧瓶的开口 8 用橡胶隔垫封住步骤1.5.4中的烧瓶口，将隔垫折过瓶口边缘。将烧瓶连接至施兰克线，用氮气吹扫烧瓶10分钟。
    6. 向含有异氰酸酯的烧瓶中 8，加入30 ml无水CH2Cl2 使用室温（20 °C）下配有12英寸、20号金属针头（斜面尖端）的玻璃活塞注射器，将溶液加入烧瓶中。轻轻摇动烧瓶以溶解固体。
  2. 将异氰酸酯8的溶液经由导管转移至2,4-二溴HGAL（3）和Hünig碱中
    1. 使用一根长18英寸、20号规格的金属套管，将其一端斜切的金属尖端分别刺穿两个烧瓶的隔垫，直接连接这两个烧瓶。
      注意：有关在惰性气氛下使用套管将一种溶液转移至另一种溶液的更详细信息，请参阅此资源（参考文献8：第74–79页）。8
    2. 从装有 CH 的烧瓶上移除氮气入口2Cl2 2,4-二溴HGAL溶液3）和Hünig碱，然后通过隔膜插入一支2.5 cm长的一次性16号金属针头（出口针）。关闭作为施兰克线出口端的鼓泡器。
      警告：在正压惰性气体条件下关闭施伦克线的鼓泡器可能存在危险。关闭鼓泡器前，务必确保排气针畅通无阻。
    3. 将金属导管的一端向下插入 CH2Cl2 异氰酸酯溶液 8，将整个溶液在约1小时内转移至圆底反应瓶中。根据需要调节氮气压力，以达到约每分钟0.5 ml的所需流速。
    4. 冲洗盛放过异氰酸酯的烧瓶 8 用两份连续的5 ml CH2Cl2. 转移每个CH2Cl2 用套管冲洗至圆底反应烧瓶中。
    5. 将两次洗涤液转移至反应瓶后，拆卸套管装置。
      1. 将出口针从反应烧瓶中移除，同时重新打开通向鼓泡器的氮气流。将来自施伦克线的氮气入口从含有异氰酸酯的烧瓶转移至圆底反应烧瓶。
    6. 从圆底反应瓶中移除套管，并在室温下搅拌溶液3小时。
  3. 氨基甲酸酯9的纯化3
    1. 孵育3小时后，取下隔膜使溶液暴露于空气中。使用搅拌子回收器移除磁力搅拌子。
    2. 使用旋转蒸发仪，在水浴温度40 °C、转速120 rpm的条件下，将圆底反应瓶中的液体蒸发。
    3. 通过快速柱层析纯化粗产物，采用100:0至90:10的CH梯度洗脱2Cl2-乙醚（Et2O）通过硅胶固定相进行层析。使用尺寸为直径3.8 cm、高45 cm的玻璃层析柱。
    4. 通过将60 g硅胶与足量的CH混合制成浆液，湿法装填层析柱2Cl2 以便将浆料倒入柱中。
    5. 使用气压推动洗脱液流经层析柱，使流出液呈平缓的液流。洗脱液的流速应约为每分钟2线性英寸。当洗脱液液面降至硅胶表面时，停止洗脱液流动，确保硅胶始终被洗脱液浸润。
    6. 将粗产物（2.202 g，理论量的110%）溶于最小体积的CH2Cl2小心地将溶液加到硅胶上，避免扰动硅胶。轻敲层析柱，确保硅胶表面平整。放出洗脱剂至液面与硅胶齐平。加入少量CH2Cl2 并重复上述步骤。
    7. 为避免在洗脱色谱柱过程中扰动硅胶，可在硅胶顶部加入沙子，形成高度约为0.5至1 cm的圆柱层。加入数毫升CH2Cl2 润湿砂层。排干洗脱液，使其液面降至与砂层齐平。
    8. 用 CH 填充色谱柱2Cl2使用气压推动洗脱液通过硅胶，具体操作如步骤2.3.5所述。将洗脱液收集于试管中，每支试管收集的洗脱液为洗脱混合物的一个组分。
    9. 收集馏分直至第一个化合物完全从柱中洗脱。为确定该过程是否完成，可将每隔几份的柱馏分点样于TLC板上进行检测。
      注意：第一个洗脱的化合物是未反应的 2,4-二溴HGAL（3），其具有一个 Rf 0.74（90:10 CH）2Cl2-乙基2O.
    10. 当未反应的 2,4-二溴HGAL（3) 已从柱中洗脱后，将洗脱液更换为 90:10 CH2Cl2-乙基2O. 继续收集流份，直至目标产物完全从柱中洗脱。为确定此过程是否完成，可将每隔几份的柱流份点样于TLC板上进行检测。
      注意：所需产物为氨基甲酸酯 9，具有一个Rf 0.31（90:10 CH）2Cl2-乙2O.
    11. 收集含有氨基甲酸酯的所有组分 9 在已称重的圆底烧瓶中，使用旋转蒸发仪蒸发溶剂。将所得泡沫状固体在高真空下干燥至恒重。取产物氨基甲酸酯的分析样品（约5 mg）进行分析 9 （1.36 g，产率68%），通过 1H 和 13CDCl₃ 中的碳核磁共振（¹³C NMR）3同时收集 1H 和 13在氘代二甲基亚砜（DMSO-d6），从而允许使用步骤3的产物进行直接溶剂比较。

3. 氯氮杂啶A（10）的合成与分离3

  1. 通过酸催化内酯水解和氨基甲酸酯9的胍基脱保护反应，制备克拉瓦他丁A（10）
    1. 准备一个洁净的250 ml圆底反应瓶，内置磁力搅拌子。
    2. 在分析天平上称取1.205 g（0.00181 mol，1.00摩尔当量）步骤2中制得的氨基甲酸酯9，并将该固体加入圆底反应瓶中。
    3. 用刻度量筒在室温（20 °C）下向圆底反应瓶中加入12 ml四氢呋喃（THF）。搅拌下，固体应逐渐溶解。
    4. 配制48 ml 1.0 M盐酸水溶液（HCl）。
      1. 将4 ml浓盐酸（12.0 M）加入10 ml刻度量筒中。
      2. 用巴斯德移液管将浓盐酸转移至已盛有30–40 ml蒸馏水的50 ml刻度量筒中，再用蒸馏水稀释至最终体积为48 ml。
    5. 在室温下，将步骤3.1.4.3中配制的48 ml 1.0 M盐酸水溶液加入圆底反应瓶中，并持续搅拌。
    6. 轻轻盖上一个24/40标准磨口塞，封住反应瓶口。
    7. 将反应瓶浸入已预热至30 °C的恒温水浴中。确保反应瓶内液面低于水浴液面。
      注：在此反应规模下，反应将生成2摩尔当量的二氧化碳和2摩尔当量的异丁烯气体，总体积约为0.174 L。应轻放磨口塞，使反应过程中产生的过量压力可通过磨口接头释放。
    8. 在持续磁力搅拌下，于30 °C加热反应液20小时。
    9. 反应20小时后，将所得悬浮液通过中等孔隙度的烧结玻璃漏斗，在减压下过滤至一个洁净、已称重的圆底烧瓶中，以除去不溶性杂质。
    10. 使用旋转蒸发仪，在水浴温度50 °C、转速120 rpm的条件下，蒸除反应瓶中的黄色溶液。
    11. 将所得黄色至桃色的无定形固体在高真空下干燥至恒重。可通过将抽真空的烧瓶置于温水浴（40 °C）中加热，以促进干燥。
    12. 取分析样品（约5 mg）溶于无水DMSO-d6中，该产物为克拉瓦他丁A的盐酸盐（10）（0.866 g，产率93%），并通过一维1H和13C核磁共振波谱法进行分析。

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结果

将市售的α,ω-二胺直接进行胍基化反应，随后与三光气反应，得到克拉瓦他丁A线性部分的活性异氰酸酯8（图1b）。该两步反应序列的收率始终较高，达到95%或以上。胍基化试剂6的制备方法完全参照Goodman的描述进行11,24。

当异氰酸酯8与二溴苯酚3（其合成路线见图1a）在催化量的有机碱N,N-二异丙基乙胺存在下反应时，生成氨基甲酸酯化合物9（图1c），产率为中等。反应进行15分钟后取样并进行后处理。对该混合物的红外分析显示异氰酸酯已完全消耗。根据该结果，尚不清楚为何反应产率未能更高。经柱层析后重新分离出部分二溴苯酚

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讨论

最初尝试制备clavatadine A时，采用了一种传统的间接方法，即从合适的胺前体出发进行胍基化，此处的前体为末端叠氮化物。该策略的核心是将分子的两个部分连接起来，以构建氨基甲酸酯片段。然而，所有试图在预期进行后期胍基化之前实现叠氮还原的尝试均未成功25,26。这些挫折促使研究人员转而追求化合物7的合成路径，该化合物可通过直接胍基化反应，由市售原料一步制得。尽管该方法在以往的全合成中已有应用，但在此案例中，直接法成功规避了在多种尝试中将保护的胍基官能团引入高级合成中间体时所遇到的关键性障碍27-29。

该直接氨基胍基化方法的应用始于由Goodman试剂（6）与1,4-丁二胺（5）制备已知的N,N´-二-Boc保护胍7，产率较高3,6,30。将保护的胍7的末端氨基在两相溶剂混合体系中与三光气反应，转化为活性异氰酸酯8...

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披露

作者声明无任何利益冲突。

致谢

我们感谢加州大学欧文分校化学系质谱中心的 John Greaves 博士和 Soroosh Sorooshian 女士提供的质谱分析支持。同时感谢 Jacob Buchanan 先生的有益讨论，以及 Stephanie J. Conn 女士、Shannon M. Huffman（Vreeland）女士和 Alexandra N. Wexler 女士在本项目早期阶段所做的工作。本研究的部分经费由中央华盛顿大学（CWU）研究生院（C.E.M.）、CWU 种子基金项目和 CWU 教师研究项目提供。

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材料

本文使用的材料清单
姓名公司目录编号评论
氘代氯仿Sigma-Aldrich612200-100G99.8% D，0.05% v/v 四甲基硅烷；注意：有毒
六氘代二甲亚砜6185965-50G99.9% D，1% v/v 四甲基硅烷
五水硫代硫酸钠Sigma-AldrichS8503-2.5KG
无水硫酸钠Sigma-Aldrich238597-2.5KG
硅胶Fisher ScientificS825-25Merck，60级，230-400目
洗涤海砂Sigma-Aldrich274739-5KG
正己烷Sigma-Aldrich178918-20L注意：易燃
乙酸乙酯Sigma-Aldrich319902-4L
二氯甲烷Sigma-AldrichD65100-4L
氯化钠Sigma-AldrichS9888-10KG
碳酸氢钠Sigma-AldrichS6014-2.5KG
乙酸Sigma-Aldrich695092-2.5L
盐酸Sigma-Aldrich258248-2.5L注意：腐蚀性
溴Sigma-Aldrich470864-50G>99.99% 痕量金属级；注意：腐蚀性，可致严重灼伤
氢溴酸Sigma-Aldrich244260-500ML48% 水溶液；注意：腐蚀性
2,5-二甲氧基苯乙酸ChemImpex26909
氯仿Sigma-Aldrich132950-4L注意：有毒
四氢呋喃Sigma-Aldrich360589-4x4L注意：高度易燃
N,N-二异丙基乙胺Sigma-AldrichD125806-500ML注意：腐蚀性
三乙胺Sigma-AldrichT0886-1L注意：腐蚀性
3 埃分子筛Sigma-Aldrich208574-1KG
氢化钙Sigma-Aldrich213268-100G注意：腐蚀性，遇水剧烈反应
钼酸铵Sigma-Aldrich431346-50G
磷钼酸Sigma-Aldrich221856-100G
硫酸铈(IV)Sigma-Aldrich359009-25G
1-丁醇Sigma-Aldrich537993-1L
1,4-丁二胺Sigma-AldrichD13208-100G注意：腐蚀性 / 使用前可在热水浴中加热熔化
三光气VWR200015-064注意：剧毒
甲醇Sigma-Aldrich646377-4X4L
乙酸钠Sigma-Aldrich241245-100G
六氘代二甲亚砜6Sigma-Aldrich570672-50G无水，99.9% D
氢氧化钠Sigma-Aldrich221465-500G注意：腐蚀性
盐酸胍Sigma-AldrichG4505-25G注意：有毒，腐蚀性
二叔丁基二碳酸酯VWR200002-018%注意：有毒 / 使用前可在热水浴中加热熔化
三氟甲磺酸酐Fisher Scientific50-206-77198%，无水；注意：有毒，腐蚀性，极度吸湿

参考文献

  1. Adabala, P. J. P., Legresley, E. B., Bance, N., Niikura, M., Pinto, B. M. Exploitation of the Catalytic Site and 150 Cavity for Design of Influenza A Neuraminidase Inhibitors. J. Org. Chem. 78 (21), 10867-10877 (2013).
  2. Trost, B. M., Kaneko, T., Andersen, N. G., Tappertzhofen, C., Fahr, B. Total Synthesis of Aeruginosin 98B. J. Am. Chem. Soc. 134 (46), 18944-18947 (2012).
  3. Conn, S. J., Vreeland, S. M., Wexler, A. N., Pouwer, R. H., Quinn, R. J., Chamberland, S. Total Synthesis of Clavatadine. A. J. Nat. Prod. 78, 120-124 (2014).
  4. Buchanan, J. C., Petersen, B. P., Chamberland, S. Concise Total Synthesis of Phidianidine A and B. Tetrahedron Lett. 54, 6002-6004 (2013).
  5. Technical Bulletin AL-134: Handling Air-Sensitive Reagents. , at: http://www.sigmaaldrich.com/content/dam/sigma-aldrich/docs/Aldrich/Bulletin/al_techbull_al134.pdf (2012).
  6. Castagnolo, D., Raffi, F., Giorgi, G., Botta, M. Macrocyclization of Di-Boc-guanidino-alkylamines Related to Guazatine Components: Discovery and Synthesis of Innovative Macrocyclic Amidinoureas. Eur. J. Org. Chem. 2009 (3), 334-337 (2009).
  7. Zubrick, J. W. The Organic Chem Lab Survival Manual: A Student's Guide to Techniques. , Wiley. Hoboken. (2012).
  8. Pirrung, M. C. The Synthetic Organic Chemist's Companion. , Wiley-Interscience. Hoboken, N.J. (2007).
  9. Padias, A. B. Making the Connections 2: A How-To Guide for Organic Chemistry Lab Techniques, Second Edition. , Hayden-McNeil Publishing. Plymouth, MI. (2011).
  10. Digital Lab Techniques Manual: Volumetric Techniques. , MIT OpenCourseWare. at http://ocw.mit.edu/resources/res-5-0001-digital-lab-techniques-manual-spring-2007/videos/volumetric-techniques/ (2007).
  11. Baker, T. J., Tomioka, M., Goodman, M. Preparation and Use of N,N'-Di-Boc-N"-Triflylguanidine. Org. Synth. 78, 91-98 (2002).
  12. Baker, T. J. Synthesis of Biologically Important Guanidine-Containing Molecules Using Triflyl-Diurethane Protected Guanidines. Synthesis. S1, 1423-1426 (1999).
  13. Digital Lab Techniques: Using a Balance. , MIT OpenCourseWare. at http://ocw.mit.edu/resources/res-5-0001-digital-lab-techniques-manual-spring-2007/videos/using-a-balance/ (2007).
  14. Digital Lab Techniques: Reaction Work-Up I: Extraction, Washing, and Drying. , MIT OpenCourseWare. at http://ocw.mit.edu/resources/res-5-0001-digital-lab-techniques-manual-spring-2007/videos/reaction-work-up-i/ (2007).
  15. Digital Lab Techniques: Filtration. , MIT OpenCourseWare. at http://ocw.mit.edu/resources/res-5-0001-digital-lab-techniques-manual-spring-2007/videos/filtration/ (2007).
  16. Digital Lab Techniques: Reaction Work-Up II: Using the Rotovap. , MIT OpenCourseWare. at http://ocw.mit.edu/resources/res-5-0001-digital-lab-techniques-manual-spring-2007/videos/reaction-work-up-ii/ (2007).
  17. Digital Lab Techniques: Column Chromatography. , MIT OpenCourseWare. at http://ocw.mit.edu/resources/res-5-0001-digital-lab-techniques-manual-spring-2007/videos/column-chromatography/ (2007).
  18. Flash Chromatography 101. , Available from: https://www.youtube.com/watch?v=fF1gXUvyGb4 (2015).
  19. Digital Lab Techniques Manual: TLC - The Basics. , MIT OpenCourseWare. at http://ocw.mit.edu/resources/res-5-0001-digital-lab-techniques-manual-spring-2007/videos/tlc-the-basics/ (2007).
  20. Digital Lab Techniques: TLC - Advanced. , MIT OpenCourseWare. at http://ocw.mit.edu/resources/res-5-0001-digital-lab-techniques-manual-spring-2007/videos/tlc-advanced/ (2007).
  21. Massachusetts Institute of Technology Department of Chemistry Instrumentation Facility. NMR Tips and Tricks. , Massachusetts Institute of Technology. Cambridge, Massachusetts, USA. Available from: http://web.mit.edu/speclab/www/tips.htm (2015).
  22. Krohn, K. Synthese des Bactereostatischen 2.4-Dibrom-homogentisinsäure - Amids und Verwandter Verbindungen. Tetrahedron Lett. 16 (52), 4667-4668 (1975).
  23. Wolkowitz, H., Dunn, M. S. Homogentisic Acid. Biochem. Prep. 4, 6-11 (1955).
  24. Feichtinger, K., Zapf, C., Sings, H. L., Goodman, M. Diprotected Triflylguanidines: A New Class of Guanidinylation Reagents. J. Org. Chem. 63, 3804-3805 (1998).
  25. Ariza, X., Urpì, F., Vilarrasa, J. A practical procedure for the preparation of carbamates from azides. Tetrahedron Lett. 40, 7515-7517 (1999).
  26. Ariza, X., Urpì, F., Viladomat, C., Vilarrasa, J. One-Pot Conversion of Azides to Boc-Protected Amines with Trimethylphosphine and Boc-ON. Tetrahedron Lett. 39, 9101-9102 (1998).
  27. Snider, B. B., Song, F., Foxman, B. M. Total Syntheses of (±)-Anchinopeptolide D and (±)-Cycloanchinopeptolide. D. J. Org. Chem. 65 (3), 793-800 (2000).
  28. Barykina, O., Snider, B. B. Synthesis of (+-)-Eusynstyelamide A. Org. Lett. 12 (11), 2664-2667 (2010).
  29. Yu, M., Pochapsky, S. S., Snider, B. B. Synthesis of (±)-Bistellettadine A. Org. Lett. 12 (4), 828-831 (2010).
  30. Expòsito, A., Fernández-Suárez, M., Iglesias, T., Muñoz, L., Riguera, R. Total Synthesis and Absolute Configuration of Minalemine A, a Guanidine Peptide from the Marine Tunicate Didemnum rodriguesi. J. Org. Chem. 66, 4206-4213 (2001).
  31. Wuts, P. G. M., Greene, T. W. Greene's Protective Groups in Organic Synthesis. , John Wiley & Sons, Inc. Hoboken, New Jersey. (2007).
  32. Malmberg, C. E., Chamberland, S. Total synthesis of clavatadine A analogues to produce a viable reversible inhibitor for factor XIa. 249th American Chemical Society National Meeting, March 22-26, 2015, Denver, CO, United States, , (2015).
  33. Bhonde, V. R., Looper, R. E. A Stereocontrolled Synthesis of (+)-Saxitoxin. J. Am. Chem. Soc. 133, 20172-20174 (2011).
  34. Lin, H. Y., Snider, B. B. Synthesis of Phidianidines A and B. J. Org. Chem. 77, 4832-4836 (2012).
  35. Hickey, S. M., Ashton, T. D., Pfeffer, F. M. Facile Synthesis of Guanidine Functionalised Building Blocks. Asian J. Org. Chem. 4 (4), 320-326 (2015).
  36. Looper, R. E., Haussener, T. J., Mack, J. B. C. Chlorotrimethylsilane Activation of Acylcyanamides for the Synthesis of Mono-N-acylguanidines. J. Org. Chem. 76, 6967-6971 (2011).
  37. Shimokawa, J., Ishiwata, T., et al. Total Synthesis of (+)-Batzelladine A and (+)-Batzelladine D, and Identification of Their Target Protein. Chem. Eur. J. 11, 6878-6888 (2005).
  38. Katritzky, A. R., Rogovoy, B. V. Recent Developments in Guanylating Agents. ARKIVOC. iv, 49-87 (2005).
  39. Berlinck, R. G. S., Trindade-Silva, A. E., Santos, M. F. C. The chemistry and biology of organic guanidine derivatives. Nat. Prod. Rep. 29, 1382-1406 (2012).
  40. Ebada, S., Proksch, P. Chemical and Pharmacological Significance of Natural Guanidines from Marine Invertebrates. Mini-Rev. Med. Chem. 11 (3), 225-246 (2011).

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