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苄基 N-(哌啶-3-基)氨基甲酸酯:性质与应用

benzyl N-(piperidin-3-yl)carbamate 是一种Cbz保护的哌啶-3-胺构建模块,在药物化学和药物合成中被广泛用作选择性功能化哌啶环仲胺的多功能中间体。

化学名称
苄基N-(哌啶-3-基)氨基甲酸酯
产品编号
B176104
保护基类型
Cbz(苄氧羰基)
核心骨架
哌啶(3-取代)
官能团
仲胺(哌啶N-H)、氨基甲酸酯C=O、苄酯
脱保护方法
催化氢解(H₂,Pd/C)或强酸(HBr/AcOH)

化学特性与结构

苄基N-(哌啶-3-基)氨基甲酸酯由一个六元哌啶环组成,3位氮原子上带有苄氧羰基(Cbz)保护基。该分子含有两个含氮基团:环内氮(N-1)保留游离仲胺性质,可进一步进行合成修饰;环外氮(N-3)则以氨基甲酸酯形式受到保护。这种结构安排使该化合物成为一种策略性差异化的二胺等价物,可在每个氮中心实现正交化学反应。

Cbz基团是有机合成中最常用的胺保护基之一,因其在多种反应条件下的稳定性及通过催化氢解实现的温和、清洁脱除而备受青睐。哌啶骨架本身是已批准药物中最常见的杂环基团之一,这进一步凸显了3-取代哌啶衍生物(如本化合物)的重要合成价值。

合成与保护基策略

苄基N-(哌啶-3-基)氨基甲酸酯通常通过在受控条件下使用苄基氯甲酸酯(Cbz-Cl)对哌啶-3-胺的3-氨基进行选择性Cbz保护来制备。通过仔细控制化学计量比、温度和反应pH值,或采用适当的保护基序列,可实现对环外伯胺相对于环内仲胺的选择性保护。

在多步药物合成中,该化合物用作原料或关键中间体。游离哌啶氮(N-1)可通过烷基化、酰化、磺酰化或还原胺化引入所需药效团元素。N-1位官能化完成后,在标准氢解条件下(H₂、催化量Pd/C、质子性溶剂如乙醇或甲醇)脱除Cbz保护基,暴露3位游离胺,用于后续偶联或进一步修饰步骤。

这种正交保护策略是合成含哌啶复杂候选药物的核心方法,尤其适用于需要在3-氨基哌啶骨架的两个氮位置引入不同取代基的化合物。

在药物化学与新药发现中的应用

苄基N-(哌啶-3-基)氨基甲酸酯中存在的3-氨基哌啶基团是药物化学中的优势骨架,见于或可作为多种生物活性化合物的前体,包括激酶抑制剂、蛋白酶抑制剂及中枢神经系统(CNS)活性药物。哌啶环的构象刚性,加之能够将药效团元素以特定三维方向投射,使3-取代哌啶在构效关系(SAR)研究中极具价值。

作为Cbz保护的构建模块,该化合物使研究人员能够高效组建基于哌啶的类似物库,用于高通量筛选。保护基可在文库合成过程中保留,并在合成序列末尾统一或选择性脱除。该方法被学术界和工业界新药发现项目广泛采用,靶向酶、G蛋白偶联受体(GPCR)及离子通道等,其中哌啶类药效团展现出良好的结合性能和药代动力学特性。

操作、储存与安全注意事项

操作苄基N-(哌啶-3-基)氨基甲酸酯时,应遵循有机胺和氨基甲酸酯衍生物的标准实验室安全规程。处理该化合物时,应佩戴适当的个人防护装备(PPE),包括耐化学品手套、实验室外套及护目镜。操作应在通风良好的通风橱中进行,以减少吸入暴露。

该化合物应存放于密封容器中,置于阴凉、干燥、通风良好的环境,远离强氧化剂和强酸等不相容物质。为确保长期稳定性,建议在惰性气氛下低温储存(2–8 °C或按检验证书规定),以防止胺官能团和氨基甲酸酯键降解。

使用前,用户应查阅Aladdin Scientific提供的安全数据表(SDS),获取本产品(SKU:B176104)的完整危害信息、急救措施及废弃处置指南。

常见问题

苄基N-(哌啶-3-基)氨基甲酸酯中Cbz基团的作用是什么?

Cbz(苄氧羰基)基团保护哌啶环3位的胺,使其在N-1位环氮进行合成转化时保持惰性。当需要脱保护时,可在温和条件下通过催化氢解(H₂,Pd/C)将其干净脱除。

如何从苄基N-(哌啶-3-基)氨基甲酸酯上脱除Cbz保护基?

Cbz基团最常见的脱除方法是在甲醇或乙醇等质子性溶剂中,于常压和室温下使用氢气和钯碳(Pd/C)催化剂进行催化氢解。当氢解与分子中其他官能团不兼容时,也可采用强酸条件,如乙酸中的HBr。

可以在苄基N-(哌啶-3-基)氨基甲酸酯的哌啶环氮(N-1)上进行哪些类型的反应?

哌啶环N-1位的游离仲胺可进行多种转化,包括N-烷基化、还原胺化、酰化、磺酰化以及与亲电试剂的偶联。这些反应使哌啶骨架能够快速多样化,用于SAR研究和药物文库合成。

苄基N-(哌啶-3-基)氨基甲酸酯适合用作手性构建模块吗?

哌啶环3位是一个立体中心,因此苄基N-(哌啶-3-基)氨基甲酸酯可以(R)和(S)对映体形式存在。对于需要立体化学控制的应用,研究人员应指定所需的对映纯形式。外消旋体适用于初步SAR探索,而对映体富集材料则更适合用于高级药物开发阶段。

参考文献

  1. Greene, T. W.; Wuts, P. G. M. Protective Groups in Organic Synthesis, 4th ed.; Wiley-Interscience: Hoboken, NJ, 2007.
  2. Vitaku, E.; Smith, D. T.; Njardarson, J. T. Analysis of the Structural Diversity, Substitution Patterns, and Frequency of Nitrogen Heterocycles among U.S. FDA Approved Pharmaceuticals. J. Med. Chem. 2014, 57, 10257–10274. doi:10.1021/jm501100b
  3. Roughley, S. D.; Jordan, A. M. The Medicinal Chemist's Toolbox: An Analysis of Reactions Used in the Pursuit of Drug Candidates. J. Med. Chem. 2011, 54, 3451–3479. doi:10.1021/jm200187y

产品仅供科研与开发使用,不用于人体、动物、诊断或治疗。

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Da — 若无特别说明,分子量单位默认为道尔顿。   Mw — 重均分子量。   Mn — 数均分子量。

产品仅供科研与开发使用,不用于人体、动物、诊断或治疗。

引用本文

阿拉丁科学.《苄基 N-(哌啶-3-基)氨基甲酸酯:性质与应用》. 阿拉丁知识库,更新于 2026年10月3日。 https://www.aladdin-e.com/zh_cn/faqs/benzyl-n-piperidin-3-yl-carbamate-properties-applications.html
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