胺基是製藥產業中最常見的官能基之一,在ChEMBL資料庫中的生物活性小分子裡,超過60%含有胺基,而在藥物化學研究常用的起始物裡,胺基的出現頻率更是高居第一。儘管胺基如此普遍且重要,但在合成化學中,胺基幾乎總是被當作合成的終點,而非起始點。與烷基鹵化物或羧酸等常見的合成前驅物不同,胺基很少被用來直接進行官能基轉換。從藥物化學的角度來看,如果能夠將胺基直接轉換成其他極性或非極性官能基,將會極具價值。然而,每種去胺化衍生物通常都需要設計全新的合成路徑,往往涉及多步驟的保護/去保護或需要特殊前驅物,這是效率非常低的策略。這種低效率,源於胺基作為離去基的能力很差、C(sp³)–N鍵的解離能很高(大於80 kcal/mol),這些特性使得直接去胺化反應幾乎無法實現。
近日,德國亞琛工業大學的研究團隊,成功開發出一種通用的去胺化交叉偶聯策略,能夠應用於一級胺、二級胺和三級胺。該策略的核心在於將胺基與硼烷(BH₃)配位形成胺–硼烷錯合物,接著在銅催化的氧化還原系統下,產生與胺配位的硼自由基。這種硼自由基會進行β-斷裂反應,斷裂C(sp³)–N鍵並釋放出烷基自由基,這些烷基自由基隨後與多種親核試劑(碳、氮、氧、硫基)進行銅催化的交叉偶聯反應,直接將胺基替換成各式各樣的官能基。研究團隊透過雷射閃光光解實驗,直接觀察到與胺配位的硼自由基在室溫下的壽命約為5.7微秒,顯示β-裂解反應雖然在熱力學上有利,但動力學上存在較高的能障。儘管如此,該反應在溫和條件下仍能順利進行,這歸功於銅催化系統能及時捕獲這些自由基。除此之外,研究團隊也展示了該方法在藥物分子後期修飾上的應用,包括抗憂鬱藥sertraline、帕金森氏症治療藥物rivastigmine、選擇性血清素再攝取抑制劑dapoxetine,以及鈣感受器促效劑cinacalcet等,都能在溫和條件下進行選擇性的胺基去除和官能基取代,產生多種的結構類似物。