一種可靠的磷酸化試劑——二芐基N,N'-二異丙基亞磷酰胺

蛋白質的磷酸化反應在生化過程中扮演了非常重要的角色。其中引入磷酸基團的酶稱為激酶，而除去磷酸基團的酶稱為磷酸酶。 蛋白質磷酸化可發生在許多種類的氨基酸（蛋白質的主要單位）上，其中以絲氨酸、蘇氨酸、酪氨酸為主。另外，含有磷酸的官能團在一些小分子藥物，尤其是核苷酸藥物中是非常常見的官能團，例如2013年上市的抗丙肝明星藥物索非布韋，以及更為早期的核苷藥物替諾福韋、阿德福韋等。此外，隨著基因類藥物的興起，一些寡核苷酸類藥物也陸續被FDA批準上市，包括：反義寡核苷酸類藥物（ASOs）、核酸適配體藥物（apatmers）、小分子干擾RNA藥物（siRNAs）等。前段時間，70萬元一針的“天價”罕見病藥物——諾西那生鈉被國家醫保談判代表“靈魂砍價”后直接降價到低于3.3萬元每針的價格。該消息一經播出立刻刷屏網絡，大家都在為國家醫保談判代表喝彩、也為患者家屬感到欣慰。然而鮮為人知的是，這個現在全球唯一治療脊髓性肌萎縮癥（SMA）的藥物也是一種反義寡核苷酸（ASO）藥物（圖1）。由此可見，磷酸官能團賦予一些藥物非常重要和關鍵的藥理活性。

圖1 索非布韋（左）與諾西那生鈉（右）

在藥物合成中引入磷酸官能團的方法很多，常見的磷酸化試劑包括：三氯氧磷、焦磷酰氯、氯磷酸二甲酯、氯磷酸二苯酯等（圖2）。這些磷酸化試劑各有優缺點。三氯氧磷和焦磷酰氯與醇在堿性條件下反應后，經過水解可以得到磷酸基團。這兩種試劑的優點是價格低廉、操作簡便，但是缺點是產物往往帶有少量極性類似雜質，導致產物純化產生困難。醇也可以先與氯磷酸二甲酯或者二苯酯反應，生成磷酸酯中間體后再脫出保護基得到磷酸官能團。這兩種磷酸化試劑生成的磷酸酯中間體都可以分離純化。磷酸二甲酯中間體一般需要用到三甲基溴硅烷脫出甲酯，對于一些酸敏感的底物這個方法并不合適；而磷酸二苯酯中間體需要化學計量的二氧化鉑作為催化劑才能脫出苯基——催化量的二氧化鉑或者鈀碳是無法脫出苯基的，因而從生產成本的角度看，這種合成方法太過于昂貴。

圖2 常見磷酸化試劑

本文介紹一種可靠的磷酸化試劑——二芐基N,N'-二異丙基亞磷酰胺，一種無色或者淡黃色油狀物質。二芐基N,N'-二異丙基亞磷酰胺對酸非常敏感。由于該化合物沸點較高（130°C/0.55mmHg），順利獲得減壓蒸餾的方法進行純化相當困難，因而市面上銷售的二芐基N,N'-二異丙基亞磷酰胺的純度通常不大于98%。

圖3 二芐基N,N'-二異丙基亞磷酰胺及其應用

用二芐基N,N'-二異丙基亞磷酰胺引入磷酸基團的通常方法分三個步驟：（1）二芐基N,N'-二異丙基亞磷酰胺與醇在四氮唑或4,5-二氰基咪唑等弱酸的催化下生成三價的亞磷酸中間體；（2）亞磷酸中間體氧化成五價的磷酸二芐酯中間體，該中間體可以分離純化；（3）順利獲得鈀碳催化氫化脫出兩個芐基得到磷酸官能團。相對于前面提到的磷酸化試劑，二芐基N,N'-二異丙基亞磷酰胺具有反應條件溫和、操作簡便、中間體易于純化、生產成本較低等優勢。

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