处理与使用规程:苄基 (2R,3S)-3-氨基-2-甲基哌啶-1-羧酸酯
处理与使用规程:苄基 (2R,3S)-3-氨基-2-甲基哌啶-1-羧酸酯
benzyl (2R,3S)-3-amino-2-methylpiperidine-1-carboxylate 是一种立体构型明确的Cbz保护哌啶砌块,广泛用作含氮杂环化合物及候选药物合成中的手性中间体。
- 货号
- B175390
- IUPAC命名
- 苄基(2R,3S)-3-氨基-2-甲基哌啶-1-甲酸酯
- 立体化学
- (2R,3S)绝对构型;含两个手性中心
- 保护基
- 哌啶氮上的Cbz(苄氧羰基)保护基
- 关键官能团
- C-3位伯胺、C-2位甲基取代基、氨基甲酸酯氮
- 建议储存条件
- 在惰性气氛下于2–8°C避光防潮保存
化学特性与结构特征
苄基(2R,3S)-3-氨基-2-甲基哌啶-1-甲酸酯(Aladdin货号B175390)是一种六元饱和含氮杂环化合物,在2位和3位具有两个相邻手性中心,绝对构型为(2R,3S)。哌啶环氮以苄氧羰基(Cbz)氨基甲酸酯形式保护,而C-3位存在游离伯胺。C-2位的甲基进一步引入构象和空间位阻偏好,使该化合物成为不对称合成中重要的手性骨架。
Cbz保护基可在温和条件下通过催化氢解(如Pd/C、H2、乙醇或甲醇)选择性脱除,与多种其他保护基策略正交兼容。C-3位游离胺无需先脱除环氮保护基,即可直接进行酰化、还原胺化、磺酰化或偶联反应,从而实现选择性、分步官能团化。
储存、操作及安全注意事项
储存:请将苄基(2R,3S)-3-氨基-2-甲基哌啶-1-甲酸酯在惰性气体(氮气或氩气)保护下,于2–8°C密封保存。避免接触水分、光线及不相容的氧化剂。请以产品标签上的具体储存条件为准,因不同批次要求可能有所不同。
操作:使用标准实验室个人防护装备,包括耐化学品手套、护目镜和实验服。称量或溶解操作应在通风良好的通风橱中进行。该化合物含伯胺基团,在完整毒理学数据获得前,应视为对皮肤、眼睛和呼吸道有潜在刺激性。
废物处理:所有废物(包括冲洗溶剂)须按照当地、国家及机构的化学废物法规进行处置,严禁直接排入下水道。
注意:使用前请务必查阅Aladdin Scientific提供的最新安全数据表(SDS),以获取完整的危害信息和急救措施。
溶液配制与溶解性
一般溶解性:苄基(2R,3S)-3-氨基-2-甲基哌啶-1-甲酸酯预期可溶于常见极性非质子溶剂,如二氯甲烷(DCM)、二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亚砜(DMSO)和四氢呋喃(THF),以及低级醇类(如甲醇和乙醇)。在水中溶解度可能有限;酸性水溶液条件(稀盐酸)可通过胺基质子化提高水溶性。
储备液配制:
- 开瓶前,先将样品瓶在室温下平衡,以减少冷凝水的影响。
- 在惰性气氛下,将所需量称取于预干燥的皮重容器中。
- 分次加入选定的无水溶剂,轻柔搅拌或超声,直至完全溶解。
- 如需长期保存储备液,应分装至棕色瓶中,氮气封口,于−20°C保存,避免反复冻融。
溶解度受浓度和温度影响,请根据具体应用体系实验验证。
合成应用与反应操作规程
苄基(2R,3S)-3-氨基-2-甲基哌啶-1-甲酸酯在多步药物合成中是一种用途广泛的手性砌块。典型转化包括:
- C-3胺的酰化:在碱(如三乙胺或DIPEA,1.5–2.0当量)存在下,于DCM中0°C至室温下与酰氯或酸酐(1.0–1.2当量)反应1–12 h。通过TLC或HPLC监测反应进程。
- 还原胺化:在DCM或1,2-二氯乙烷中,室温下将底物与醛(1.0–1.5当量)及还原剂(如NaBH(OAc)3,1.5–2.5当量)反应2–24 h,在保留Cbz保护基的同时引入仲胺基团。
- Cbz脱保护:在EtOH或MeOH中,室温、常压H2气氛下,以Pd/C(5–10 wt%)催化氢解1–4 h,可干净地脱除Cbz保护基,释放游离哌啶氮。经硅藻土过滤后浓缩。
- 磺酰化:在DCM中,0°C下与磺酰氯(1.0–1.2当量)及碱(如吡啶或三乙胺)反应1–6 h,对C-3胺进行磺酰化。
反应时间、当量及温度应针对每种具体底物和目标分子进行优化。在强碱或强酸条件下,应特别监测手性中心是否发生差向异构化。
质量控制与验证
在进行关键合成步骤前,建议研究人员采用以下分析方法对苄基(2R,3S)-3-氨基-2-甲基哌啶-1-甲酸酯的化学结构、纯度和立体化学完整性进行验证:
- 核磁共振(NMR):在CDCl3或DMSO-d6中进行1H和13C NMR分析,确认连接关系并评估纯度。Cbz氨基甲酸酯的存在通常表现为苄基CH2信号(约δ 5.1 ppm)和芳香质子信号(约δ 7.3–7.4 ppm)。
- 旋光度:在适当溶剂中测定[α]D,与分析证书(CoA)数据对比,确认立体化学归属。
- HPLC纯度:采用反相HPLC(C18柱),UV 210–254 nm检测,评估纯度;如需要,可通过手性HPLC检查差向异构体含量。
- 质谱(MS):采用ESI-MS或APCI-MS确认与分子式一致的分子离子峰。
在开展关键合成步骤前,请务必向Aladdin Scientific索取对应批次的分析证书(CoA),获取批次特定的纯度、旋光度和NMR数据。
常见问题
溶解苄基(2R,3S)-3-氨基-2-甲基哌啶-1-甲酸酯推荐使用哪些溶剂?
该化合物预期可溶于极性非质子溶剂,如DCM、DMF、DMSO和THF,以及甲醇和乙醇。水溶性可能有限,但在弱酸性条件下通过游离胺质子化可提高溶解度。建议根据具体应用实验验证溶解性。
如何脱除该哌啶砌块上的Cbz保护基?
Cbz(苄氧羰基)保护基最常通过催化氢解脱除:在甲醇或乙醇等质子性溶剂中,室温、常压H₂气氛下,以Pd/C(5–10 wt%)催化反应1–4小时。反应完成后,经硅藻土过滤,溶剂洗涤,减压浓缩即可得到游离胺。
苄基(2R,3S)-3-氨基-2-甲基哌啶-1-甲酸酯应如何储存以保持稳定性?
请将该化合物在惰性气氛(氮气或氩气)保护下,于2–8°C密封避光保存。如需长期保存已配制溶液,应分装至棕色小瓶中氮气封口,于−20°C保存,避免反复冻融。储存条件请以产品标签和SDS为准。
反应过程中手性中心是否存在差向异构化风险?
是的。哌啶环C-2和C-3位相邻的两个手性中心在强碱或强酸条件下可能发生差向异构化。建议尽量在温和条件下进行反应,并通过手性HPLC分析确认中间体和终产物的立体化学完整性。
能否在不脱除Cbz保护基的情况下选择性官能化C-3位游离胺?
可以。在标准酰化、磺酰化和还原胺化条件下,C-3位游离伯胺与Cbz保护的环氮具有正交选择性。这种化学选择性使该化合物能够实现分步、化学选择性官能化,是复杂分子合成中有价值的双官能团砌块。
参考文献
- Greene, T. W.; Wuts, P. G. M. Protective Groups in Organic Synthesis, 4th ed.; Wiley-Interscience: New York, 2007. (General reference for Cbz protecting group chemistry and hydrogenolysis conditions.)
- Carey, F. A.; Sundberg, R. J. Advanced Organic Chemistry, Part B: Reactions and Synthesis, 5th ed.; Springer: New York, 2007. (General reference for reductive amination and amine functionalization strategies.)
- Aladdin Scientific. Certificate of Analysis for benzyl (2R,3S)-3-amino-2-methylpiperidine-1-carboxylate, SKU B175390. (Lot-specific purity, optical rotation, and NMR data — consult Aladdin directly for current lot CoA.)
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