导读

         Roy 和 Mandal 于 2026 年在 RSC Advances 发表的研究“New benzotriazole–sulfonate coupling reagents and applications”报道了一类苯并三氮唑-磺酸酯缩合试剂，其中 CTSOBt（O-苯并三氮唑基 5-氯噻吩-2-磺酸酯，文献中最优试剂记为 1Xc）表现突出。该试剂可用于羧酸活化，并进一步实现酰胺、酯、硫酯、多肽、酮及腈类化合物的合成。

         CTSOBt 的价值在于它围绕“羧酸活化”这一关键步骤，建立了从羧酸到酰胺、酯、硫酯、多肽及部分酮类结构的反应路径。对于药物研发、多肽合成和精细化学品制备而言，这类试剂的意义主要体现在三个方面：提高羧酸衍生化效率、降低手性底物消旋风险、在部分反应场景中减少传统缩合体系带来的废物和后处理压力。

CTSOBt 的结构简式与羧酸活化通路

羧酸活化简化机理如下图

         其中，DIPEA 为 N,N-二异丙基乙胺（N,N-diisopropylethylamine），HOBt 为 1-羟基苯并三氮唑（1-hydroxybenzotriazole），OBt 指苯并三氮唑氧基离去基团。

1. 缩合试剂在药物与多肽合成中的现实价值

1.1 酰胺键和酯键是高频结构单元

         酰胺键和酯键广泛存在于药物分子、多肽、天然产物衍生物和精细化学品中。酰胺键不仅用于连接分子片段，还会影响分子的构象、极性、氢键作用和代谢稳定性；酯键则常见于前药设计、香料、材料单体、农药和医药中间体中。酰胺化和酯化是药物研发和精细合成中高频、关键的成键步骤。缩合试剂的性能，会直接影响反应收率、底物适用范围、产物纯化难度和路线开发效率。

1.2 传统缩合体系仍存在改进空间

         常用缩合试剂已经能够满足大量合成需求，但在药物和多肽合成中仍存在几类实际问题：

         DMF 为 N,N-二甲基甲酰胺（N,N-dimethylformamide），DCM 为二氯甲烷（dichloromethane），NMP 为 N-甲基吡咯烷酮（N-methyl-2-pyrrolidone）。在多肽和药物合成中，减少这类溶剂使用、降低消旋风险、提升后处理便利性，是新型缩合试剂开发的重要方向。

         CTSOBt 的研究价值正是建立在这一背景之上。它不是简单替代某一种传统缩合试剂，而是尝试在羧酸活化效率、绿色溶剂适用性、手性保持和试剂回收之间取得更好的综合效果。

2. 羧酸活化是 CTSOBt 的核心反应基础

2.1 羧酸需要先转化为更活泼的中间体

         羧酸来源广泛、稳定性较好，是药物中间体、氨基酸衍生物和芳香族化合物中常见的官能团。但羧酸本身与胺、醇或硫醇直接反应时效率有限，通常需要先被活化，才能顺利形成酰胺、酯或硫酯。

         CTSOBt 的核心作用，是把羧酸转化为更容易发生亲核取代的活性中间体。根据文献提出的可能机理，羧酸在 DIPEA 作用下形成羧酸盐，随后进攻 CTSOBt 的磺酰中心，生成混酐中间体并释放 OBt⁻。之后 OBt⁻ 进攻混酐的羰基碳，形成活性 OBt 酯；最终胺、醇、硫醇或氨基酸进攻该活性酯，得到相应产物。

2.2 活性 OBt 酯可能是反应可控性的关键

         CTSOBt 的关键不只是“能活化羧酸”，而是活化后形成的 OBt 酯具有较好的反应控制能力。OBt 相关结构在多肽合成中长期用于降低消旋风险，这也是 CTSOBt 在氨基酸和多肽底物中表现较好的重要原因之一。

可以把 CTSOBt 的作用理解为三个连续步骤：

         ①提高羧酸反应性：把稳定羧酸转化为更活泼的酰基中间体。

         ②控制反应路径：通过 OBt 活性酯引导胺、醇、硫醇等亲核试剂接入。

         ③改善合成结果：在适当条件下提高收率、减少消旋，并降低分离压力。

3. CTSOBt 的多类型转化能力

3.1 C–N 键构建：酰胺与多肽合成

         C–N 键形成是 CTSOBt 最重要的应用方向。Roy 和 Mandal 的研究显示，在优化条件下，以丙酮为溶剂、DIPEA 为碱、室温反应，CTSOBt 能够有效促进羧酸与胺反应生成酰胺。模型反应中，苯甲酸与苄胺在丙酮/DIPEA 条件下 30 min 得到 98% 分离收率。

         该体系对多种芳香羧酸、脂肪族羧酸、杂环羧酸以及氨基酸衍生物具有适用性。更重要的是，在受保护氨基酸和肽片段偶联中，CTSOBt 能够在较高收率下保持较好的手性纯度。文献中以二肽 3a44 的合成为例，对比 BOP、HBTU、HATU、DCC、EDC·HCl/Oxyma 和 COMU 等缩合体系，CTSOBt 给出 96% 收率和 >99% ee。

         HBTU 为 O-(苯并三氮唑-1-基)-N,N,N′,N′-四甲基脲鎓六氟磷酸盐；

         HATU 为 O-(7-氮杂苯并三氮唑-1-基)-N,N,N′,N′-四甲基脲鎓六氟磷酸盐；

         DCC 为 N,N′-二环己基碳二亚胺；

         EDC 为 1-乙基-3-(3-二甲氨基丙基)碳二亚胺；

         COMU 为基于 Oxyma 的脲鎓型缩合试剂。

3.2 C–O 与 C–S 键构建：酯和硫酯合成

         当亲核试剂由胺换成醇或硫醇时，CTSOBt 活化后的羧酸可以进一步转化为酯或硫酯。CTSOBt 不是只适用于酰胺键构建，而是能够围绕同一个活性酯中间体实现不同亲核试剂的接入。

         文献显示，芳香羧酸、长链脂肪族羧酸、杂环羧酸和 Fmoc 保护氨基酸可与芳香醇或脂肪醇反应生成酯，部分糖类受体也可参与酯化；Boc 保护氨基酸还可与硫醇反应生成硫酯。

         Fmoc 为 9-芴甲氧羰基（9-fluorenylmethoxycarbonyl）；Boc 为叔丁氧羰基（tert-butyloxycarbonyl）。这些保护基在氨基酸和多肽合成中常用，上述研究结果说明 CTSOBt 对受保护氨基酸底物具有一定适用性。

3.3 C–C 键构建：芳香羧酸到芳基酮的转化

         CTSOBt 还可用于芳香羧酸与芳基硼酸偶联生成芳基酮。该反应不是普通酰胺化或酯化，而是先由 CTSOBt 将羧酸转化为活化酰基中间体，再在钯催化条件下与芳基硼酸发生 Suzuki–Miyaura 型偶联，生成芳基酮。

         该反应的优化条件为：羧酸先与 CTSOBt、DIPEA 在丙酮中生成中间体，随后与芳基硼酸在 Pd(OAc)₂/PCy₃、K₂CO₃、DME、80 °C、氮气条件下反应。优化后，苯甲酸与苯硼酸模型反应得到 71% 收率；不同芳香羧酸和芳基硼酸底物可得到 58–75% 收率的酮产物。

         其中，Pd(OAc)₂ 为醋酸钯，PCy₃ 为三环己基膦，DME 为乙二醇二甲醚。这个结果表明，CTSOBt 活化羧酸后形成的酰基中间体，不仅可被胺、醇、硫醇进攻，也可以进入过渡金属催化的 C–C 键形成过程。

3.4 芳香醛肟到芳基腈的脱水转化

         除羧酸转化外，CTSOBt 还可介导芳香醛肟脱水生成芳基腈。该反应条件为芳香醛肟、CTSOBt、DBU 在 DCM 中室温氮气条件下反应 2 h。文献报道，含吸电子或给电子取代基的芳香醛肟可得到较高收率的芳基腈产物。

         DBU 为 1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯。腈基是药物分子、农药和功能材料中常见的官能团，也可作为进一步转化的合成前体。该反应说明 CTSOBt 还具有脱水活化能力，但从应用重点看，羧酸活化仍是该试剂最主要的反应基础。

3.5 CTSOBt 相关反应类型与核心价值

4. CTSOBt 对多肽与药物合成的实际意义

4.1 多肽合成关注的不只是收率

         多肽合成对缩合试剂的要求高于普通酰胺化反应。原因在于氨基酸具有手性中心，偶联过程中如果发生消旋或差向异构化，即使目标肽键形成，产物质量也会受到影响。对于药物多肽和生物活性肽而言，立体构型直接关系到活性、选择性和质量控制。

         CTSOBt 在二肽模型反应中显示出较好的手性保持能力。与多种常见缩合试剂比较时，CTSOBt 给出 96% 收率和 >99% ee，说明其在特定氨基酸偶联模型中兼具偶联效率和消旋控制能力。

4.2 固相多肽合成中的绿色溶剂替代

         固相多肽合成（solid-phase peptide synthesis，SPPS）通常依赖 DMF 等极性溶剂。DMF 对树脂溶胀和偶联效率有利，但在环境、安全和废液处理方面存在明显压力。因此，寻找能够替代 DMF 的溶剂体系，是绿色多肽合成的重要方向。

         在 CTSOBt 研究中，作者将其用于 SPPS，并以 DMSO/EtOAc = 1:9 的混合溶剂作为优化体系。DMSO 为二甲基亚砜，EtOAc 为乙酸乙酯。该体系用于合成 Fmoc-KLVFF-NH₂、LPFFD、VYIHPF 等线性肽，以及 Cy-NFGAILER-NH₂、Cy-KLVFfAE 等环肽。需要注意的是，该部分更主要体现 DMF 替代和方法可行性；部分固相肽合成案例收率为中等水平，例如 Fmoc-KLVFF-NH₂ 为 53%，LPFFD 为 33%，VYIHPF 为 35%，Cy-NFGAILER-NH₂ 为 27%。

         这一结果说明 CTSOBt 可以在更绿色的溶剂组合中完成多肽偶联。对于多肽合成而言，溶剂用量通常较大，如果缩合体系能够降低 DMF 依赖，有助于减少废液压力并改善工艺安全性。

4.3 药物分子修饰中的应用价值

         药物研发常需要对已知药物或活性片段进行结构修饰，以考察取代基变化对活性、溶解性、代谢稳定性和选择性的影响。CTSOBt 可用于羧酸类药物与胺、醇或硫醇反应，得到相应酰胺、酯或硫酯衍生物；文献中还展示了非甾体抗炎药、非布司他、吉非罗齐、对乙酰氨基酚和苯佐卡因等相关修饰案例。

         这类应用说明 CTSOBt 适合用于羧酸或可衍生化官能团参与的药物后期修饰。对药物化学研究者而言，其实用价值主要体现在两个方面：一是便于快速构建衍生物；二是在涉及氨基酸、酚羟基、胺基等结构时，能够提供较温和的转化条件。

5. P-CTSOBt 对分离、回收与重复使用的改进

5.1 聚合物负载设计解决后处理问题

         P-CTSOBt 是聚合物负载型 CTSOBt，文献中记为 1Xp。其制备方式为商业化 P-HOBt 树脂与 5-氯噻吩-2-磺酰氯反应，得到聚合物负载的苯并三氮唑-磺酸酯试剂。P-HOBt 指聚合物负载的 1-羟基苯并三氮唑。

         聚合物负载试剂的主要优势是改善实际操作。均相缩合试剂反应后常产生溶解性副产物，需要额外纯化；聚合物负载试剂反应后可通过过滤、洗涤等方式除去固相部分，从而简化产物分离。

5.2 P-CTSOBt 的反应表现

         文献报道，P-CTSOBt 在 DMSO/丙酮 = 1:19 条件下，可用于酰胺、酯、硫酯和多肽合成，相关案例收率为 84–98%。反应结束后，聚合物负载 HOBt 可通过溶剂洗涤回收，并可用于再生 P-CTSOBt；文献报道其重复使用时反应活性未见明显下降。

         这一点对工艺开发尤其重要。对于小规模探索，柱层析可以解决许多纯化问题；但在放大制备中，分离方式、废物量、残留控制和试剂循环使用会成为路线评价的重要指标。P-CTSOBt 的价值就在于把 CTSOBt 的反应能力进一步延伸到更便于分离和回收的操作形式。

5.3 可回收性与试剂再生

         CTSOBt 及 P-CTSOBt 的可回收/再生设计是该研究的重要特点。对于 CTSOBt，反应后的 5-氯噻吩-2-磺酸和 HOBt 混合副产物可在 SOCl₂、甲苯和催化量 DMF 条件下再生相应磺酰氯，再与 HOBt 反应重新形成 CTSOBt；文献报道回收得到 51% CTSOBt，并用该回收试剂进行苯甲酸与苄胺反应，可得到 95% 酰胺产物。

         SOCl₂ 为氯化亚砜（thionyl chloride）。对于 P-CTSOBt，回收的 P-HOBt 可直接与 5-氯噻吩-2-磺酰氯在碱存在下重新制备 P-CTSOBt。与一次性缩合试剂相比，这类设计有助于降低试剂消耗和副产物处理压力。

6. CTSOBt 的适用范围与理性评价

6.1 应优先关注的应用场景

         CTSOBt 值得关注的应用，是羧酸参与的酰胺化、酯化、硫酯化和多肽偶联。尤其在以下场景中，该试剂具有较明确的参考价值：

6.2 适用范围与关键评价指标

         CTSOBt 的多类型转化能力主要建立在羧酸活化、活性 OBt 酯形成及后续亲核取代反应基础上。其重点应用集中在羧酸与胺、醇、硫醇及氨基酸或肽片段的反应中，可用于酰胺、酯、硫酯和多肽的合成；在特定反应条件下，还可用于芳香羧酸与芳基硼酸偶联生成芳基酮，以及芳香醛肟脱水生成芳基腈。

在具体实验或路线开发中，CTSOBt 的适用性需要结合以下因素判断：

         ①底物中是否存在可能影响羧酸活化的官能团。

         ②胺、醇或硫醇等亲核试剂的反应活性是否满足活性 OBt 酯转化要求。

         ③手性底物在反应过程中是否存在消旋或差向异构化风险。

         ④溶剂体系是否满足底物溶解、固相树脂溶胀和后续放大需求。

         ⑤P-CTSOBt 的负载量、反应效率、回收效率和重复使用性能是否符合目标实验要求。

         ⑥羧酸到酮、醛肟到腈等拓展反应是否经过目标底物验证。

         综合来看，CTSOBt 是一种以羧酸活化为核心的新型苯并三氮唑-磺酸酯缩合试剂，在部分反应中兼具绿色溶剂适用性和可回收/再生设计特点。它在酰胺化、酯化、硫酯化和多肽偶联中具有应用价值，在羧酸到酮及醛肟到腈转化中展示了反应拓展能力。CTSOBt为羧酸类底物的高效衍生化、多肽偶联和可回收合成流程提供新的试剂选择。

7 CTSOBt 羧酸活化与绿色合成相关化学品分类表

表1. CTSOBt 结构构建、OBt 来源与回收再生相关产品

表2. 羧酸活化、多肽偶联条件与保护基配套产品

表3. CTSOBt 相关绿色溶剂、反应溶剂与传统溶剂对照产品

表4. 对照缩合剂与缩合添加剂产品

表5. 模型底物、催化剂与拓展反应相关产品

         注：以上为阿拉丁代表性科研及配方研究相关产品，相关规格、级别、COA、SDS 及库存信息可在阿拉丁官网进一步检索。表中产品主要用于 CTSOBt 结构构建、羧酸活化、多肽偶联、溶剂筛选、对照缩合体系及拓展反应研究，具体选型需结合目标底物、反应条件、溶解性、放大规模和安全要求综合判断。

         安全与使用提示：HOBt 及其水合物、磺酰氯、SOCl₂、DBU、DCM、DME、钯催化剂和膦配体等均需按照 SDS 和实验室安全规范操作；涉及无水体系、磺酰氯再生、过渡金属催化或放大实验时，应特别关注热稳定性、腐蚀性、挥发性、废液处理及残留控制问题。HOBt 类化合物具有一定热分解和冲击/摩擦敏感风险，实验和储存时应避免高温、强冲击、摩擦及不当干燥处理。

参考文献

[1] Roy S, Mandal B. New benzotriazole–sulfonate coupling reagents and applications[J]. RSC Advances, 2026, 16: 24659–24666. DOI: 10.1039/D6RA03443H.

[2] El-Faham A, Albericio F. Peptide coupling reagents, more than a letter soup[J]. Chemical Reviews, 2011, 111: 6557–6602.

[3] Lawrenson S B, Arav R, North M. The greening of peptide synthesis[J]. Green Chemistry, 2017, 19: 1685–1691.

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