苄基-1-氨基-3-氮杂双环[3.1.0]己烷-3-羧酸酯:实验指南
苄基-1-氨基-3-氮杂双环[3.1.0]己烷-3-羧酸酯:实验指南
benzyl 1-amino-3-azabicyclo[3.1.0]hexane-3-carboxylate 是一种含张力的双环胺合成砌块,具有游离伯氨基和苄氧羰基(Cbz)保护的氮原子,是合成构象受限拟肽及生物活性小分子的多功能中间体。
- 产品编号
- B175650
- IUPAC命名
- 苄基1-氨基-3-氮杂双环[3.1.0]己烷-3-羧酸酯
- 核心骨架
- 3-氮杂双环[3.1.0]己烷(吡咯烷并环丙烷融合体系)
- 保护基
- 环氮上的Cbz(苄氧羰基)保护基
- 关键官能团
- C-1位(季碳)游离伯氨基
- 主要应用
- 药物化学骨架,拟肽合成
- 推荐储存条件
- 阴凉、干燥、通风良好处;避光防潮
化合物概述与结构特征
苄基1-氨基-3-氮杂双环[3.1.0]己烷-3-羧酸酯(Aladdin产品编号:B175650)属于一类饱和张力双环胺,在现代药物发现领域受到广泛关注。其核心3-氮杂双环[3.1.0]己烷骨架由五元吡咯烷环与环丙烷环稠合而成,赋予分子显著的构象刚性。
该化合物具有两个独特的含氮官能团:位于双环N-3位的Cbz保护仲胺,以及位于季碳C-1的游离伯氨基。C-1的季碳性质意味着氨基具有立体明确性,可在不发生该中心差向异构化的前提下进行化学选择性衍生化。
稠合环丙烷引入的环内张力同时影响分子的电子特性和三维构型,这些特性被越来越多地用于提高候选药物的药代动力学性质,通过降低平面性并提高sp3碳比例(Fsp3)来实现。
操作、安全与储存指南
个人防护装备(PPE):操作苄基1-氨基-3-氮杂双环[3.1.0]己烷-3-羧酸酯时,须穿戴适当的实验室防护装备,包括丁腈手套、安全眼镜或护目镜及实验室工作服。应在通风良好的通风橱中操作,以减少细颗粒或蒸气的吸入暴露。
储存条件:将化合物储存于密封容器中,置于阴凉、干燥、通风良好处,避免直接光照和潮湿。与大多数含伯氨基的合成砌块一样,应尽量减少与空气和水分的接触,以防止降解或成盐。具体温湿度建议请参阅随货提供的质量分析证书(CoA)。
稳定性注意事项:Cbz保护基在温和酸性和碱性水溶液条件下稳定,但对氢解(H₂,Pd/C)以及特定条件下的强Lewis酸或Brønsted酸(如HBr/AcOH或TFA)敏感。避免长时间接触强氧化剂。游离伯氨基可与羰基化合物、酸酐及活化亲电试剂反应,应避免与此类试剂共同储存。
废弃处置:按照当地、地区及国家法规处理废弃物。未经确认符合适用环保法规,不得将废液倒入下水道。
在药物化学与合成中的应用
构象受限类似物的骨架:氮杂双环[3.1.0]己烷基团是药物化学中重要的生物电子等排体和构象限制工具。将该骨架引入候选药物可锁定生物活性构象,提高靶标选择性,并相较于更灵活的非环或单环类似物改善ADMET性质。
化学选择性官能化:该分子固有的正交保护策略——环氮上的Cbz保护与C-1游离氨基——可实现顺序且化学选择性的修饰。C-1的伯氨基可通过酰化、磺酰化、还原烷基化或标准肽偶联试剂(如HATU、EDC/NHS)偶联引入额外的药效团元素。随后在氢解条件下去除Cbz,释放环氮供进一步修饰。
拟肽合成:作为非天然氨基酸替代物,该化合物可被引入肽主链以增加刚性并提高蛋白酶耐受性。其中,环丙烷环可特别模拟某些肽转角结构的二面角约束。
基于片段的药物发现:该双环骨架紧凑、三维且官能化程度高,使其成为基于片段的药物发现(FBDD)研究和DNA编码文库合成中极具吸引力的片段或合成砌块。
常见转化的推荐实验方案
伯氨基(C-1)的酰化:在惰性气氛(N₂或Ar)下将化合物溶于无水二氯甲烷(DCM)或二甲基甲酰胺(DMF)中。在非亲核碱(如三乙胺或DIPEA,2–3当量)存在下,于0 °C加入1.0–1.5当量所需酰氯或活化酯,然后升温至室温。通过TLC或LC-MS监测反应。水洗后进行柱色谱纯化。
氢解脱Cbz保护:将Cbz保护底物溶于甲醇或乙醇中(若溶解度允许可用乙酸乙酯)。在氮气氛下加入10% Pd/C(相对于底物10–20 wt%),随后用H₂(1 atm气球)置换。室温搅拌2–16小时,通过TLC或LC-MS监测。经硅藻土过滤,溶剂洗涤后浓缩。注意:C-1位游离伯氨基在上述条件下不受影响。
肽偶联:将C-1伯氨基与羧酸底物偶联时,在DMF中室温下使用标准偶联试剂(HATU或T3P)及DIPEA(2–3当量)。确保羧酸底物不含未保护的游离氨基,以避免消旋化或副反应。
使用前质量核查:在用于敏感生物或合成流程前,使用¹H NMR、HPLC(UV 214/254 nm)和高分辨质谱验证化合物的结构和纯度。请参阅CoA获取批次特定纯度数据。
质量、纯度与法规注意事项
纯度标准:对于药物化学和生物测试应用,通常建议最低纯度≥95%(HPLC法)。请查阅Aladdin质量分析证书(CoA)获取特定批次纯度信息,可通过产品页面或联系客服获取。在敏感测定中批次间切换时,应验证批次间一致性。
分析表征:应通过¹H和¹³C NMR确认双环骨架的区域化学和立体化学。高分辨质谱(HRMS)用于确认分子式。若对映体纯度与应用相关,建议进行手性HPLC或旋光度测定。
试剂级别与研究用途:苄基1-氨基-3-氮杂双环[3.1.0]己烷-3-羧酸酯(B175650)仅供研究使用,不用于诊断、治疗或食品用途。研究人员应自行验证其适用性。
法规合规:该化合物在国际通行法规下未被列为管制物质;但最终用户有责任遵守其所在司法管辖区适用的所有进出口及操作法规。
常见问题
苄基1-氨基-3-氮杂双环[3.1.0]己烷-3-羧酸酯中Cbz基团的作用是什么?
苄氧羰基(Cbz)保护基团保护双环骨架N-3位的环氮,防止其在合成转化过程中参与不期望的副反应。这种正交保护策略允许化学家先选择性地官能化C-1位的游离伯氨基,随后通过氢解(H₂,Pd/C)去除Cbz基团,释放环氮供进一步修饰。
应如何储存苄基1-氨基-3-氮杂双环[3.1.0]己烷-3-羧酸酯以保持其稳定性?
该化合物应储存于密封容器中,置于阴凉、干燥、通风良好处,并避光防潮。鉴于游离伯氨基的反应活性,建议尽量减少与空气的接触。请始终参阅Aladdin提供的质量分析证书(CoA)获取批次特定的储存建议。
氮杂双环[3.1.0]己烷骨架在药物发现中有何价值?
氮杂双环[3.1.0]己烷骨架中吡咯烷-环丙烷融合框架赋予候选药物构象刚性和三维特性,有助于锁定生物活性构象并提高选择性。较高的sp3碳比例(Fsp3)与改善的溶解性和相对于富含芳香基团的平面分子降低的非特异性结合相关联,使该骨架在现代药物化学中日益受到青睐。
能否在不影响Cbz基团的情况下选择性修饰B175650的游离伯氨基?
是的。C-1位的游离伯氨基可在不影响Cbz氨基甲酸酯的温和条件下,通过标准肽偶联试剂进行选择性酰化、磺酰化或偶联反应。反应应在无水有机溶剂中并添加适当的非亲核碱进行,并通过LC-MS或TLC监测以确保化学选择性。
验证B175650纯度和结构的推荐分析方法有哪些?
结构确认最好通过¹H NMR和¹³C NMR光谱学结合高分辨质谱(HRMS)实现。纯度应通过反相HPLC在214 nm和/或254 nm紫外检测下评估。若立体化学纯度至关重要,建议进行手性HPLC或旋光度测定。Aladdin CoA提供批次特定分析数据作为主要参考。
参考文献
- Lovering, F.; Bikker, J.; Humblet, C. Escape from Flatland: Increasing Saturation as an Approach to Improving Clinical Success. J. Med. Chem. 2009, 52, 6752–6756. doi:10.1021/jm901241e
- Mykhailiuk, P. K. Saturated bioisosteres of benzene: where to go next? Org. Biomol. Chem. 2019, 17, 2839–2849. doi:10.1039/C8OB02812E
- Stepan, A. F. et al. Application of the Bicyclo[1.1.1]pentane Motif as a Nonclassical Phenyl Ring Bioisostere in the Design of a Potent and Orally Active γ-Secretase Inhibitor. J. Med. Chem. 2012, 55, 3414–3424. doi:10.1021/jm300094u
- Greene, T. W.; Wuts, P. G. M. Protective Groups in Organic Synthesis, 4th ed.; Wiley-Interscience: Hoboken, NJ, 2007.
产品仅供科研与开发使用,不用于人体、动物、诊断或治疗。
危险品化学品经营许可证(带存储)