保护基【】是复杂分子(天然产物、药物中间体)合成的核心策略,但每引入一类保护基会增加保护、脱保护两步反应,因此脱保护需兼顾高选择性、高收率。Boc是有机合成最常用氨基保护基,对亲核试剂、水解稳定,脱除手段丰富,但传统方法存在明显缺陷:三氟乙酸 (TFA)、盐酸 (HCl)、磷酸,均具备挥发性、强腐蚀性,放大生产存在安全与环保隐患;产物多为油状物或含有机杂质固体,纯化难度大;路易斯酸、四丁基氟化铵 (TBAF)、高温条件、三 (4 - 溴苯基) 胺自由基阳离子(Magic Blue),各有底物局限、后处理繁琐问题,低分子量胺产物极易成油,分离提纯困难。
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现有专利仅将阿姆斯特朗酸(AA)用于游离胺成晶盐,流程为:HCl 脱 Boc,碱游离胺,再加 AA 成盐,共 4 步操作;基于 AA 强酸性特性,提出创新思路:AA 一步同时完成 Boc 裂解, 原位生成胺的 AA 结晶盐,简化合成流程,实现三点优势:操作简单、纯化仅过滤、产物为固态结晶。
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近期, 艾伯维公司 Bijan Mirabi等人报道了1,5-萘二磺酸(又称阿姆斯特朗酸)可作为可靠试剂,实现叔丁氧氨基甲酸酯(Boc)保护基的温和脱除。本方法操作简便,脱保护后的胺直接以二磺酸盐形式析出,最高收率可达定量级。该反应条件温和,在体系存在多种敏感官能团时仍能高效完成 Boc 脱除;生成的胺磺酸盐仅通过简单过滤即可分离纯化,且无需游离胺化,可直接用于还原胺化、酰胺缩合、等常规有机反应。【 J. Org. Chem. 2026, doi.org/10.1021/acs.joc.6c00963 】
反应条件筛选
Boc保护氮杂环丁酮 1a脱保护, 所有筛选实验投料规模均为 0.4 mmol,收率均为分离收率。
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溶剂筛选:
丙酮(0.2 M,2 eq AA,室温 16 h):收率 80%,产物白色固体可过滤分离;
2-甲基四氢呋喃 (2-MeTHF):收率仅 27%,大量原料未转化,原因是 AA 在该溶剂中溶解度极低;
环戊基甲醚 (CPME):原料完全转化,但产物收率仅 51%;
乙酸乙酯 EtOAc:最优溶剂,0.2M浓度下收率 93%;异丙醇作溶剂时产物不析出固体,无法过滤分离。
0.1 M 低浓度:收率小幅下降;
0.4 M 高浓度:收率提升至 97%(高浓度利于盐结晶析出)。
最优条件:1.0 当量 AA、0.4 M 乙酸乙酯、室温搅拌 16 h,模型产物收率 92%;偏光显微镜可观测产物双折射,确证为纯结晶固体。
与经典脱保护体系对比
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AA 法(1 eq AA/EtOAc):仅过滤分离,产物白色固体,分离收率 92%,核磁无有机杂质。
TFA / 二氯甲烷经典体系:浓缩后得到橙色油状物,收率>99%,粗品含未知有机杂质,文献通常直接粗品投下一步。
异丙醇盐酸体系:浓缩得灰白色固体,收率>99%,核磁检测存在微量有机杂质。
磷酸脱保护体系:需碱化水相萃取后得到游离胺油状物,收率仅 45%,伴随杂质,低分子量胺稳定性不足是收率偏低主因。综合收率、分离难度、产物纯度、物理形态四项指标,AA 法综合性能优于传统质子酸工艺,特别适用于传统方法产物难以分离纯化的场景。
底物适用范围
所有底物脱保护后均以AA盐形式析出,仅过滤分离,收率区间 66%~>99%。
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脂环胺类(2–11) :收率中等至优异;体系兼容游离羟基、仲溴代烃,无消除副反应;氮杂环丁烷 5 脱保护收率 84%,无开环副产物;含烯烃、联硼酸频哪醇酯 (Bpin)、酯基的哌啶底物 6 收率 35%,归因于原料常温稳定性差,其余含 Bpin 底物 7、迈克尔受体 11 收率优异;炔基底物 12 耐受该反应;TBS 硅醚保护醇底物发生双重脱保护(Boc+TBS),氨基二醇产物 13 收率 94%。
多碱性氮杂底物(13–19) :可顺利脱 Boc,碱性位点增多时需提高 AA 当量保证完全转化。
芳胺、酰胺类(20–27) :Boc 苯胺、Boc 酰胺均高效转化,收率 66%~>99%。
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无机胺衍生盐 :氨气 AA 盐 28 收率 69%,羟胺 AA 盐 29 收率 83%;重点研究铵二磺酸盐 28,可放大至 13.1 g 规模制备,过滤分离仅轻微损失收率;稳定性对照:同等质量醋酸铵与铵二磺酸盐敞口放置 1 个月,醋酸铵第 4 天完全潮解液化,铵二磺酸盐无外观变化、核磁谱无分解,可替代醋酸铵用于对水分敏感的反应。
氨基酸底物(30–35) :Boc 保护氨基酸脱保护收率优异,游离羧基、酸性杂原子氢键不干扰反应;对照保护基兼容性测试:Boc-Gly-OMe 顺利脱保护收率 75%;同条件下 Cbz、Fmoc 保护的甘氨酸甲酯完全不反应,原料可完整回收,证明该方法对Boc具备专一选择性,不影响 Cbz、Fmoc。
药物分子配体(36–39) :多种连接链修饰的 Cereblon 配体脱保护收率最高>99%,放大优势显著。
底物局限性 :醛基取代胺脱保护后易发生亚胺缩合聚合生成凝胶,产物稳定性差,不适合醛基共存底物;整体不适用于酸敏感官能团。
AA胺盐直接用于四类反应
所有反应需额外添加 2 当量碱中和 AA 酸性,否则无反应活性,对应产物收率如下。
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酰胺缩合:铵盐 28 与 2-萘甲酸偶联产物 40 收率 70%;与 4 - 溴苯甲酸偶联产物 41 收率 49%。
Buchwald–Hartwig 芳胺化:苯胺 AA 盐 20 与 4-碘苯甲醚偶联产物 42 收率 83%。
还原胺化:甘氨酸甲酯 AA 盐 30 与 4 - 茴香醛反应产物 43 收率 95%。
芳香亲核取代 SNAr:脂环胺 AA 盐 3 与 4 - 氟硝基苯在 DMSO 80 ℃反应产物 44 收率 98%。
商用廉价有机酸阿姆斯特朗酸可高效脱除 Boc 氨基保护基。该工艺核心优势为操作简便、无需柱层析纯化,全部产物均为易处理、空气稳定的结晶固体;反应普遍收率较高、官能团兼容性良好,适用于药物合成前期骨架搭建与后期衍生修饰。生成的胺磺酸盐无需加碱游离提纯,可直接投入各类胺参与的经典转化。
参考资料:A Mild Boc Deprotection Using Armstrong’s Acid;Bijan Mirabi,* Byung Joo Lee, and Annie R. Hooper; J. Org. Chem.2026, doi.org/10.1021/acs.joc.6c00963
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