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Dicarbonato de di-terc-butilo

El dicarbonato de di- terc -butilo es un reactivo ampliamente utilizado en la síntesis orgánica . [1] Dado que este compuesto puede considerarse formalmente como el anhídrido de ácido derivado de un grupo terc -butoxicarbonilo (Boc), se lo conoce comúnmente como anhídrido Boc . Este pirocarbonato reacciona con aminas para dar N - terc -butoxicarbonilo o los llamados derivados Boc. Estos derivados de carbamato no se comportan como aminas, lo que permite que ocurran ciertas transformaciones posteriores que serían incompatibles con el grupo funcional amina . El grupo Boc se puede eliminar posteriormente de la amina utilizando ácidos moderadamente fuertes (p. ej., ácido trifluoroacético ). Por lo tanto, Boc sirve como grupo protector , por ejemplo en la síntesis de péptidos en fase sólida . Las aminas protegidas con Boc no son reactivas a la mayoría de las bases y nucleófilos , lo que permite el uso del grupo fluorenilmetiloxicarbonilo (Fmoc) como grupo protector ortogonal.

Preparación

El dicarbonato de di- terc -butilo es económico, por lo que suele adquirirse. Clásicamente, este compuesto se prepara a partir de terc -butanol , dióxido de carbono y fosgeno , utilizando DABCO como base: [2]

Esta vía se utiliza actualmente en el ámbito comercial por parte de fabricantes de China y la India. Las empresas europeas y japonesas utilizan la reacción del terc -butóxido de sodio con dióxido de carbono, catalizada por ácido p -toluenosulfónico o ácido metanosulfónico . Este proceso implica una destilación del material crudo que produce un grado muy puro.

El anhídrido de Boc también está disponible como una solución al 70 % en tolueno o THF . Como el anhídrido de Boc puede fundirse a temperatura ambiente, su almacenamiento y manipulación a veces se simplifican mediante el uso de una solución.

Protección y desprotección de aminas

El grupo Boc se puede añadir a la amina en condiciones acuosas utilizando dicarbonato de di- terc -butilo en presencia de una base como el bicarbonato de sodio . La protección de la amina también se puede lograr en solución de acetonitrilo utilizando 4-dimetilaminopiridina (DMAP) como base. [3]

La eliminación del Boc en aminoácidos se puede lograr con ácidos fuertes como el ácido trifluoroacético puro o en diclorometano o con HCl en metanol . [4] [5] [6] Una complicación puede ser la tendencia del intermediario catión t-butilo a alquilar otros nucleófilos; se pueden utilizar depuradores como el anisol o el tioanisol . [7] [8] La escisión selectiva del grupo N-Boc en presencia de otros grupos protectores es posible cuando se utiliza AlCl 3 .

La reacción con yoduro de trimetilsililo en acetonitrilo seguido de metanol es un método suave y versátil para desproteger aminas protegidas con Boc. [9] [10] [11] [12]

Se ha demostrado que el uso de trietilsilano como eliminador de carbocationes en presencia de ácido trifluoroacético en diclorometano conduce a mayores rendimientos, menores tiempos de reacción, procesamiento simple y selectividad mejorada para la desprotección de sitios de t -butil éster y t -butoxicarbonilo en aminoácidos y péptidos protegidos en presencia de otros grupos protectores sensibles a los ácidos, como los grupos benciloxicarbonilo , 9-fluorenilmetoxicarbonilo , O- y S -bencilo y t -butiltio. [13]

Otros usos

La síntesis de 6-acetil-1,2,3,4-tetrahidropiridina , un importante compuesto aromático del pan, a partir de 2-piperidona se logró utilizando anhídrido t -boc. [14] (Ver reacción de Maillard ). El primer paso en esta secuencia de reacción es la formación del carbamato a partir de la reacción del nitrógeno de la amida con anhídrido boc en acetonitrilo utilizando DMAP como catalizador.

Esquema: síntesis de 6-acetil-1,2,3,4-tetrahidropiridina

El dicarbonato de di- terc -butilo también encuentra aplicaciones como agente de soplado de polímeros debido a su descomposición en productos gaseosos al calentarse. [15] [16]

Peligros

Las botellas de dicarbonato de di- terc -butilo generan una presión interna en los recipientes sellados debido a su lenta descomposición en carbonato de di- terc -butilo y, en última instancia, en terc -butanol y CO2 en presencia de humedad. Por este motivo, normalmente se vende y almacena en botellas de plástico en lugar de botellas de vidrio.

El principal peligro del reactivo es su toxicidad por inhalación. Su concentración letal media de 100 mg/m3 durante 4 horas en ratas [17] es comparable a la del fosgeno [18] (49 mg/m3 durante 50 minutos en ratas).

Referencias

  1. ^ M. Wakselman, "Dicarbonato de di- t -butilo" en Enciclopedia de reactivos para síntesis orgánica (Ed: L. Paquette) 2004, J. Wiley & Sons, Nueva York. doi :10.1002/047084289X.
  2. ^ Pope BM, Yamamoto Y, Tarbell DS (1977). "DI-terc-BUTILO DICARBONATO". Organic Syntheses . 57 : 45. doi :10.15227/orgsyn.057.0045. ISSN  0078-6209.
  3. ^ Yochai Basel; Alfred Hassner (2000). " Revisión del dicarbonato de di- terc -butilo y la 4-(dimetilamino)piridina. Sus reacciones con aminas y alcoholes". J. Org. Chem. 65 (20): 6368–6380. doi :10.1021/jo000257f. PMID  11052078.
  4. ^ Williams RM, Sinclair PJ, DeMong DE, Chen D, Zhai D (2003). "SÍNTESIS ASIMÉTRICA DE N-terc-BUTOXICARBONIL a-AMINOÁCIDOS. SÍNTESIS DE (5S,6R)-4-terc-BUTOXICARBONIL-5,6-DIFENILMORFOLIN-2-ONA". Organic Syntheses . 80 : 18. doi :10.15227/orgsyn.080.0018. ISSN  0078-6209.
  5. ^ EA Englund; HN Gopi; DH Appella (2004). "Una síntesis eficiente de una sonda para la función de las proteínas: ácido 2,3-diaminopropiónico con grupos protectores ortogonales". Org. Lett. 6 (2): 213–215. doi :10.1021/ol0361599. PMID  14723531.
  6. ^ DM Shendage; R. Fröhlich; G. Haufe (2004). "Amidación y desamidación estereoconservativa altamente eficiente de α-aminoácidos". Org. Lett. 6 (21): 3675–3678. doi :10.1021/ol048771l. PMID  15469321.
  7. ^ Lundt, Behrend F.; Johansen, Nils L.; Vølund, Aage; Markussen, Jan (1978). "Eliminación de grupos protectores de t-butilo y t-butoxicarbonilo con ácido trifluoroacético". Revista internacional de investigación de péptidos y proteínas . 12 (5): 258–268. doi :10.1111/j.1399-3011.1978.tb02896.x. PMID  744685.
  8. ^ Andrew B. Hughes (2011). "1. Reacciones de protección". En Vommina V. Sureshbabu; Narasimhamurthy Narendra (eds.). Aminoácidos, péptidos y proteínas en química orgánica: reacciones de protección, química medicinal, síntesis combinatoria . Vol. 4. págs. 1–97. doi :10.1002/9783527631827.ch1. ISBN 9783527321032.
  9. ^ Michael E. Jung; Mark A. Lyster (1978). "Conversión de carbamatos de alquilo en aminas mediante tratamiento con yoduro de trimetilsililo". J. Chem. Soc., Chem. Commun. (7): 315–316. doi :10.1039/C39780000315.
  10. ^ Richard S. Lott; Virander S. Chauhan; Charles H. Stammer (1979). "Yoduro de trimetilsililo como agente de desbloqueo de péptidos". J. Chem. Soc., Chem. Commun. (11): 495–496. doi :10.1039/C39790000495.
  11. ^ Olah, G; Narang, SC (1982). "Yodotrimetilsilano: un reactivo sintético versátil". Tetrahedron . 38 (15): 2225. doi :10.1016/0040-4020(82)87002-6.
  12. ^ Zhijian Liu; Nobuyoshi Yasuda; Michael Simeone; Robert A. Reamer (2014). " Método de desprotección y aislamiento de N -Boc para compuestos zwitteriónicos solubles en agua". J. Org. Chem. 79 (23): 11792–11796. doi :10.1021/jo502319z. PMID  25376704.
  13. ^ Mehta, Anita; Jaouhari, Rabih; Benson, Timothy J.; Douglas, Kenneth T. (1992). "Mejora de la eficiencia y la selectividad en la síntesis de péptidos: uso de trietilsilano como eliminador de carbocationes en la desprotección de ésteres de t-butilo y sitios protegidos con t-butoxicarbonilo". Tetrahedron Letters . 33 (37): 5441–5444. doi :10.1016/S0040-4039(00)79116-7. ISSN  0040-4039.
  14. ^ TJ Harrison; GR Dake (2005). "Una construcción rápida y de alto rendimiento de los compuestos aromáticos alimentarios 6-acetil-1,2,3,4-tetrahidropiridina y 2-acetil-1-pirrolina". J. Org. Chem. 70 (26): 10872–10874. doi :10.1021/jo051940a. PMID  16356012.
  15. ^ Wirth, D. (8 de abril de 2020). "Espuma altamente expandible para impresión litográfica 3D". ACS Appl. Mater. Interfaces . 12 (16): 19033–19043. doi :10.1021/acsami.0c02683. PMID  32267677. S2CID  215603770.
  16. ^ Wypych, George (20 de febrero de 2017). Manual de agentes espumantes y sopladores, 1.ª edición (1.ª ed.). ChemTec Publishing. pág. 258. ISBN 978-1-895198-99-7. Recuperado el 4 de mayo de 2020 .
  17. ^ "Hoja de datos de seguridad del material" (PDF) . CHEM-IMPEX INTERNATIONAL INC . Consultado el 10 de septiembre de 2016 .
  18. ^ "Fosgeno". Sistema de información inalámbrica para equipos de respuesta a emergencias . Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU . . Consultado el 10 de septiembre de 2016 .

Enlaces externos