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乙酰化反應

鎖定
蛋白質的N-乙酰化修飾是將供體的乙酰基,例如乙酰輔酶A,轉移到受體蛋白的末端氨基酸殘基(α氨基) 或者鏈中的賴氨酸殘基(ε氨基)上。Nα-乙酰化和Nε-乙酰化都是由乙酰基轉移酶提供反應的微環境,使得攜帶乙酰基的乙酰輔酶A與接受乙酰基的受體蛋白高度貼近,隨後轉乙酰基酶催化氨基去質子化,使其處於親核狀態,進而親和進攻乙酰輔酶A的羰基碳,最後完成蛋白質的乙酰化並釋放輔酶A。
中文名
乙酰化反應
外文名
acetylation

乙酰化反應概念

乙酰化反應:是指有機物分子中與氧、氮、碳、硫等原子相連的氫被乙酰基取代的反應。酰基:是指從含氧的有機酸、無機酸或磺酸等分子中脱去羥基後所剩餘的基團 [1] 

乙酰化反應酰化劑

常用酰化劑:羧酸酰化劑、羧酸酯酰化劑、酸酐酰化劑和酰氯酰化劑。
常用酰化試劑的酰化能力強弱順序:酰氯>酸酐>羧酸酯>羧酸>酰胺

乙酰化反應羧酸酰化劑

1、適用對象 羧酸是弱的酰化試劑,一般適用於酰化活性較強的胺類。
2、反應條件及催化劑
(1)反應條件
酸過量 為了加速反應,並使反應向生成酰胺的方向移動,必須使反應物之一過量,通常是酸過量。
脱水 可用以下方法脱水
高温熔融脱水酰化法:適用於穩定銨鹽的脱水,例如苯甲酸和苯胺加熱到225℃進行脱水,可製得N-苯甲酰苯胺
反應精餾脱水法:主要用於乙酸與芳胺的N-酰化,例如,將乙酸和苯胺加熱至沸騰,用蒸餾法先蒸出含水乙酸,然後減壓蒸出多餘的乙酸,即可得N-乙酰苯胺 [2] 
溶劑共沸脱水法:主要用於甲酸(沸點100.8℃)與芳胺的N-酰化反應。
(以上方法大多在較高温度下進行,因此,不適合熱敏性酸或胺)
(2)催化劑
強酸作催化劑 適用於活性較強的胺類的酰化
縮合劑作催化劑 適用於活性弱的胺類、熱敏性的酸或胺類
常用的此類縮合劑有
DCC(Dicyclohexylcarbodiimide,二環己基碳二亞胺
DIC(Diisopropyl Carbodiimide,二異丙基碳二亞胺)等。
DCC是一個良好的脱水劑,以DCC作脱水劑用羧酸直接酰化,條件温和,收率高,在複雜結構的酰胺、半合成抗生素及多肽的合成中有較多的應用。

乙酰化反應羧酸酯酰化劑

1、反應物活性
(1)對於羧酸酯(RCOORˊ)
位阻 若酰基中R空間位阻大,則活性小
電性 有吸電子取代基則活性高,易酰化。
離去基團的穩定性 離去基團越穩定,則活性越高。
(2)對於胺類
胺的鹼性 鹼性越強,活性越高,
空間位阻 空間位阻越小,活性越高
(3)羧酸二酯與二胺類化合物,如果反應後能得到穩定的六元環,則反應易發生。
哌拉西林等青黴素藥物中間體乙基-2,3-哌嗪二酮催眠藥苯巴比妥(Phenobarbital)等的合成。
2、催化劑
(1)強鹼作催化劑 由於酯的活性較弱因此在反應中常用鹼作為催化劑脱掉質子,以增加胺的親核性。
用的鹼性催化劑有醇鈉更強的鹼,如NaNH2、n-BuLi、LiAlH4、Na等
(2)反應物胺作催化劑 過量的反應物胺也可起催化作用。
(3)催化劑的選擇與反應物的活性有關 反應物活性越高,則可選用較弱的鹼催化;反之,則需用較強的鹼催化。
(4)在此類酰化反應中還可加入BBr3來提高酰化的收率。
3、活性酯
製備活性酯時主要考慮增加酯分子中離去基團的穩定性,以促使其離去。

乙酰化反應酸酐酰化劑

1、反應條件與催化劑
酸酐 用量 一般略高於理論量的5~10%(不可逆),最常用的酸酐是乙酸酐,通常在20~90℃可順利進行反應(活性高)
溶劑
不另加溶劑 被酰化的胺和酰化產物熔點不太高時
非水惰性有機溶劑 被酰化的胺和酰化產物熔點較高時
被酰化的胺和酰化產物易溶於水(乙酰化速度比乙酸酐的水解速度快)
2、應用
脂肪族酸酐主要用於較難酰化的胺類(酸酐酰化能力強)
環狀的酸酐為酰化劑時,製得二酰亞胺類化合物(高温)
特點:反應活性更強,應用範圍更廣,位阻大或離去基團離去能力強。
製備 混合酸酐由某些位阻大的羧酸與一些試劑作用製得

乙酰化反應酰氯酰化劑

酰氯性質活潑,很容易與胺反應生成酰胺,反應為不可逆。
1、反應條件
(1)加入鹼性試劑以中和生成的氯化氫(防止氯化氫與胺反應成銨鹽)
中和生成的氯化氫可採用三種形式
使用過量的胺反應
加入有機鹼(同時起到催化作用)
加入無機鹼
(2)反應採用的溶劑常常根據所用的酰化試劑而定
對於高級的脂肪酰氯
由於其親水性差,而且容易分解,應在無水有機溶劑如氯仿、乙酸、苯、甲苯、乙醚、二氯乙烷以及吡啶等中進行。吡啶既可做溶劑,又可中和氯化氫,還能促進反應,但由於其毒性大,在工業上應儘量避免使用。
對於乙酰氯等低級的脂肪酰氯
由於其反應速度快,反應可以在水中進行。為了減少酰氯水解的副反應,常在滴加酰氯的同時,不斷滴加氫氧化鈉溶液、碳酸鈉溶液或固體碳酸鈉,始終控制反應體系的pH值在7~8左右。
對於芳酰氯
芳酰氯的活性比低級的脂肪酰氯稍差,反應温度需要高一些,但一般不易水解,可以在強鹼性水介質中進行反應。
2、應用
活性低的氨基的酰化
位阻大的胺以及熱敏性物質的酰化
3、生產實例
在乾燥的反應器中加入DMA、羥基-EPCP,溶解後冷卻,向其中加入7-ATCA的DMA溶液,反應得頭孢哌酮酸。向上述反應液中加入碳酸氫鈉,緩慢升温反應。加鹽酸調PH值,結晶得頭孢哌酮鈉
參考資料
  • 1.    Dyda F,Klein D C,Hickman A B.GCN5-related N-acetyltransferases: a structural overview:Annu Rev Biophys Biomol Struct,2000:29:81-103
  • 2.    畢靜,張雪蓮.原核生物中蛋白質乙酰化修飾的研究進展:中國生物工程雜誌,2013:(09):79-84