(3S)-4-羟基-3-甲基-2-氧杂-8-氮杂螺[4.5]癸烷-8-甲酸叔丁酯
[CAS# 1801766-82-4]

基本信息

• 英文名: tert-butyl (3S)-4-hydroxy-3-methyl-2-oxa-8-azaspiro[4.5]decane-8-carboxylate
• 产品名称: (3S)-4-羟基-3-甲基-2-氧杂-8-氮杂螺[4.5]癸烷-8-甲酸叔丁酯
• 分子式: C₁₄H₂₅NO₄
• 分子量: 271.35
• CAS 登录号: 1801766-82-4
• 分子行输入简码SMILES: C[C@H]1C(C2(CCN(CC2)C(=O)OC(C)(C)C)CO1)O

物理化学性质

• 密度: 1.1±0.1 g/cm³ 计算值^*
• 沸点: 396.7±42.0 ºC 760 mmHg (计算值)^*
• 闪点: 193.7±27.9 ºC (计算值)^*
• 折射率: 1.516 (计算值)^*

^* 使用计算软件 Advanced Chemistry Development (ACD/Labs).

安全数据

• 危险品标志: GHS07 Warning
• 危害标签: H315-H319
• 防护标签: P264-P280-P302+P352-P337+P313-P305+P351+P338-P362+P364-P332+P313

发现和应用

化学物质叔丁基(3S)-4-羟基-3-甲基-2-氧杂-8-氮杂螺[4.5]癸烷-8-羧酸酯是一种手性螺环化合物，其特征是Boc保护的哌啶、羟基和恶唑烷环，被认为是药物化学中有价值的合成中间体。它的发现和应用已在文献中得到充分证实，这源于螺环化合物、手性合成和保护基化学的发展。

该化合物的起源与螺环化合物的研究息息相关。自20世纪初以来，螺环化合物因其刚性的三维结构而受到广泛研究，这些结构能够增强药物设计中的结合特异性。螺[4.5]癸烷骨架由五元恶唑烷环和六元哌啶组成，因其构象稳定性和多功能性而在20世纪中期崭露头角。叔丁氧羰基 (Boc) 保护基由 Louis Carpino 于 20 世纪 50 年代引入，因其在碱性条件下稳定且在弱酸性条件下易于去除，成为胺保护的标准。20 世纪后期，制药行业对具有极性官能团的对映体纯中间体的需求推动了手性 (3S)-3-甲基-4-羟基恶唑烷环的引入，以优化药代动力学性质。20 世纪 70 年代和 80 年代立体选择性合成的进步使得此类化合物的精确构建成为可能。

叔丁基 (3S)-4-羟基-3-甲基-2-氧杂-8-氮杂螺[4.5]癸烷-8-羧酸酯的合成是通过多步工艺进行的。典型的合成路线始于螺环前体，例如2-氧杂-8-氮杂螺[4.5]癸-4-酮，其合成方法是在酸性或碱性条件下，将哌啶衍生物与含氧五元环前体环化。哌啶氮原子通过与二碳酸二叔丁酯反应进行保护，从而引入Boc基团。手性(3S)-3-甲基-4-羟基官能团通过立体选择性转化引入，通常需要使用手性助剂或催化剂。例如，酮前体先使用手性还原剂（例如带有手性配体的硼烷络合物）进行不对称还原，然后进行甲基化，最终获得(3S)构型。这些步骤依赖于成熟的螺环合成、手性化学和Boc保护方案，从而确保较高的立体化学纯度和产率。

该化合物的主要应用是作为药物化学中的合成中间体。螺环核心提供了一个刚性的三维骨架，可增强与酶或受体等生物靶标的选择性结合。Boc保护的哌啶可进行选择性转化，脱保护后氮原子可用于烷基化、酰胺化或杂环合成。手性(3S)-3-甲基-4-羟基基团为进一步的功能化（例如醚化或酯化）提供了极性、立体特异性的支撑位，并有助于药物分子中的氢键相互作用。该化合物常用于合成候选药物，包括激酶抑制剂、G蛋白偶联受体调节剂和镇痛药，其中手性基团和极性基团的结合可优化药代动力学特性和靶标亲和力。

在学术研究中，该化合物被用于研究螺环合成、立体选择性还原以及Boc保护对哌啶衍生物的影响。其合成促进了新型手性催化剂和?f唑烷化学的发展。该化合物还可用于合成特殊化学品，例如手性配体或分子探针，其螺环骨架和羟基官能团具有优势。

叔丁基(3S)-4-羟基-3-甲基-2-氧杂-8-氮杂螺[4.5]癸烷-8-羧酸酯的意义在于它作为一种手性多功能中间体，兼具螺环的刚性、羟基恶唑烷的立体特异性和Boc保护。它的开发反映了不对称合成和杂环化学领域的进展。通过高效合成对映体纯的生物活性分子，它已成为推动药物和化学研究的重要工具。