1-N-Boc-3-吖丁啶羧酸
[CAS 142253-55-2]

基本信息

• 产品分类: 生物化工 >> 氨基酸及其衍生物 >> 丁二酰保护氨基酸
• 产品名称: 1-N-Boc-3-吖丁啶羧酸
• 英文名: 1-N-Boc-3-Azetidinecarboxylic acid
• 别名: 1-(tert-Butoxycarbonyl)azetidine-3-carboxylic acid
• 分子式: C₉H₁₅NO₄
• 分子量: 201.22
• CAS 登录号: 142253-55-2
• EC 号码: 675-992-7
• 分子行输入简码SMILES: CC(C)(C)OC(=O)N1CC(C1)C(=O)O

物理化学性质

• 密度: 1.2$+/-$0.1 g/cm³ 计算值^*
• 熔点: 98 - 105 $degree$C (实验值)
• 沸点: 321.0$+/-$35.0 $degree$C 760 mmHg (计算值)^*
• 闪点: 147.9$+/-$25.9 $degree$C (计算值)^*
• 折射率: 1.51 (计算值)^*

^* 使用计算机软件 Advanced Chemistry Development (ACD/Labs) Software.

安全数据

• 危险品标志: GHS07 警告
• 危害标签: H315-H319-H335
• 防护标签: P261-P264-P264+P265-P271-P280-P302+P352-P304+P340-P305+P351+P338-P319-P321-P332+P317-P337+P317-P362+P364-P403+P233-P405-P501

危害分类

危害	分类	类别码	危害标签
皮肤刺激	Skin Irrit.	2	H315
特定目标器官毒性—单次接触	STOT SE	3	H335
眼刺激	Eye Irrit.	2	H319
眼刺激	Eye Irrit.	2A	H319

发现和应用

1-N-Boc-3-氮杂环丁烷甲酸是氮杂环丁烷-3-甲酸的一种受保护衍生物，其中四元氮杂环丁烷环上的氮原子被叔丁氧羰基（Boc）保护基所取代。其结构包含一个含有一个氮原子的张力饱和杂环、位于3位的羧酸基团，以及位于1位的经Boc保护的仲胺基团。该化合物属于广义上的受限氨基酸衍生物类别，此类化合物在药物化学和肽设计领域有着广泛的应用。

氮杂环丁烷环系是一种含有一个氮原子的四元饱和杂环。由于其环尺寸较小，氮杂环丁烷所具有的环张力要高于吡咯烷或哌啶等五元或六元含氮杂环。这种环张力不仅影响其化学反应活性，同时也对其构象特性产生影响。在3位引入羧酸基团，为该化合物提供了一个功能性“手柄”（functional handle），使其能够被整合进更为复杂的分子骨架中，特别是在类肽结构或杂环支架的设计与构建中。

Boc保护基是用于有机合成中胺类化合物保护的一种广泛应用的保护基。引入该保护基的目的是在多步合成过程中，暂时屏蔽氮原子的碱性和反应活性。在1-N-Boc-3-氮杂环丁烷甲酸中，Boc基团能够稳定氮杂环丁烷环上的氮原子，从而防止诸如酰化或烷基化等非预期的副反应发生。该保护基通常在中性及碱性条件下保持稳定，但在酸性条件下可被脱除，从而允许在需要时进行可控的脱保护操作。

Boc保护的氮杂环丁烷衍生物的开发，与20世纪末氨基酸化学及杂环化学领域的进步紧密相关。随着药物化学领域对构象受限氨基酸的研究日益深入，基于氮杂环丁烷的支架结构因其能够对肽类和小分子化合物施加刚性的结构约束而备受关注。这些结构约束通过限制分子的构象柔性并提高其与生物靶点结合的特异性，进而对分子的生物活性产生影响。

1-N-Boc-3-氮杂环丁烷甲酸的合成过程通常包括氮杂环丁烷环的构建，随后进行选择性的官能团化及保护反应。一种常用的合成方法是以合适的氨基醇或氨基酸前体为起始原料，随后通过环化反应构建四元环结构。接着，在碱性条件下利用二叔丁基二碳酸酯（Boc2O）对氮原子进行保护，从而得到Boc保护的中间体。根据具体的合成路线，羧酸官能团会被引入或予以保留；这一过程通常是通过对预先官能化的前体进行氧化或取代反应来实现的。

该化合物主要用作有机合成及药物研发领域的中间体。由于其结构中同时包含受保护的氨基和羧酸官能团，使其成为一种极具价值的双官能团结构单元，常用于肽偶联反应。利用标准的酰胺键形成技术，可将其引入肽链或杂环骨架之中。此外，化合物中的氮杂丁环（azetidine ring）赋予了分子一定的构象刚性，这有助于提升候选药物的代谢稳定性及对受体的选择性。

在药物化学领域，含有氮杂丁环结构的氨基酸衍生物已成为研究热点；研究人员致力于探索其在生物活性分子中模拟或修饰天然氨基酸的能力。将氮杂丁环单元引入肽链结构中，能够改变肽链内官能团的空间排布，从而有望增强其与酶或受体之间的结合相互作用。其中，Boc保护形式在合成过程中尤为实用，因为它允许研究人员对分子中的其他官能团进行选择性操作，而无需担心氮原子的干扰。

除药物应用外，氮杂丁环衍生物在材料科学及合成方法学开发领域也备受关注。在特定条件下，其具有张力的环系结构可参与开环反应，从而为构建新型分子架构提供了途径。然而，在Boc保护形式下，氮原子的反应活性受到抑制，这使得该化合物能够作为一种稳定的中间体被加以可控地利用。

综上所述，1-N-Boc-3-氮杂丁环羧酸（1-N-Boc-3-azetidinecarboxylic acid）是有机合成领域中一种具有战略重要性的结构单元。其独特的分子结构集具有张力的氮杂丁环、受保护的氨基以及羧酸官能团于一身，使其在构建构象受限的氨基酸类似物及复杂的分子骨架方面具有极高的应用价值。该化合物的开发与应用，充分体现了现代药物化学及合成化学领域在保护基策略运用以及张力杂环化合物研究方面所取得的广泛进展。

参考文献

2022. Discovery of small molecule inhibitors of Plasmodium falciparum apicoplast DNA polymerase. Journal of Enzyme Inhibition and Medicinal Chemistry.
DOI: 10.1080/14756366.2022.2070909

2014. A High-Throughput Assay to Identify Inhibitors of the Apicoplast DNA Polymerase from Plasmodium falciparum. Journal of biomolecular screening.
DOI: 10.1177/1087057114528738