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对甲苯磺酸甲酯(酸性脱Boc:下篇-有机酸三氟乙酸,甲基磺酸和对甲苯磺酸的使用)

对甲苯磺酸甲酯
用于脱Boc的有机酸主要有三氟乙酸、甲基磺酸和对甲苯磺酸。

有机酸使用频率不如盐酸,但是,对于无水体系,有机酸的优势明显;尤其对盐酸盐容易吸潮的底物,优势更明显。
有机酸盐溶解度明显不同于盐酸盐,有利于结晶分离纯化的选择性。

三氟乙酸沸点低,72度,容易浓缩去除;但是价格贵,腐蚀性强,限制其工业化的使用。
液态的甲基磺酸分子量小,固态的对甲苯磺酸分子量大,成盐结晶方面后者优于前者,自身残留方面前者优于后者,PMI方面前者优于后者。

案例分享1
Biogen公司,制备化合物9时 ,初期采用对甲苯磺酸在甲醇中脱Boc,收率和纯度都很好,但是后处理繁琐,残留的对甲苯磺酸不容易去除;另外还需开发对甲苯磺酸甲酯(Potential Mutagenic impurity)低限度的分析方法。
基于以上问题,开发盐酸/异丙醇条件,收率虽很高,但是杂质去除能力不如对甲苯磺酸盐,需要再次重结晶。
经优化,最后采用1.3eq.甲基磺酸,3vol.乙腈体系,35-45度反应,解决了盐酸和对甲苯磺酸面临的问题。

案例分享2
BMS公司,研究化合物3脱Boc时,先采用盐酸,但是盐酸盐吸湿性强,不利于放大操作和贮存。
后期采用1.3eq.甲基磺酸/异丙醇体系,产品物理性质良好,利于放大。
无水体系不利于叔丁基碳正离子转化成叔丁醇,减少异丁烯的排放,为了更好的控制体系中副产物二氧化碳和异丁烯的释放,选择60度下,滴加甲基磺酸。205kg规模,收率94%。
因异丙醇的使用,研究了甲基磺酸异丙酯杂质(PMI)。

案例分享3
两个对甲苯磺酸脱Boc的案例如下,可以借鉴的是,脱Boc可以在乙酸乙酯、MIBK或者丙酮中进行,可以降低形成磺酸酯PMI的风险。

小结
盐酸是工业化脱Boc首选,如盐酸盐具有吸湿性,此时可选有机酸。
对于怕水体系,优选有机酸,不推荐氯化氢气体
使用甲醇,乙醇,异丙醇等小分子醇做溶剂时,需要考察研究,氯代烷烃(盐酸和醇反应),磺酸酯(磺酸类包括硫酸和醇反应)等潜在致突变杂质(PMI)。

参考文献
Org. Process Res. Dev. 2020, 24, 2814?2829
Vol. 13, No. 6, 2009 / Organic Process Research & Development
Organic Process Research & Development 2005, 9, 466-471
J. Org. Chem. 2005, 70, 5869-5879

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