酰胺键是构成多肽、天然产物及众多药物分子的核心骨架,约四分之一上市药物含有酰胺或氨基甲酸酯结构。氮-二氟甲基(N-CF₂H)酰胺作为酰胺键的新型生物电子等排体,兼具脂溶性氢键给体特性,可显著优化药物的代谢稳定性、脂溶性及细胞膜通透性,在药物化学与肽模拟物研发中具有重要潜力。近日,中山大学附属第一医院刘建波教授团队在Chinese Journal of Chemistry 发表重要研究,报道以羧酸为起始原料,经氮 硫代甲酰基酰胺中间体的高效脱硫氟化反应,实现N-CF₂H酰胺(含肽类衍生物)的便捷合成,为复杂酰胺骨架的重构修饰开辟了全新路径。
酰胺结构广泛存在于药物、农药、润滑剂及香料等功能分子中,其生物电子等排修饰是药物结构优化的核心策略之一。N-CF₂H基团具有弱酸性氢键给体性质,可作为硫酚、苯胺及氨基的生物电子等排体;N-CF₂H酰胺在保留仲酰胺氢键能力的同时,赋予氮-甲基酰胺氢键供体功能,有望增强药物与靶点的相互作用,改善药代动力学性质。然而,现有合成方法存在显著局限:直接N-H二氟甲基化效率低、选择性差;酰胺键偶联策略受N-CF₂H胺不稳定性限制;近期报道的N-CF₂H氨基甲酰氟与格氏试剂反应,难以制备碳端含氨基酸的 N-CF₂H酰胺。羧酸作为合成酰胺最常用、最易得的原料,长期未能用于N-CF₂H酰胺合成,制约了该类化合物在生物活性分子改造中的应用。
针对上述瓶颈,刘建波教授团队提出酰胺骨架重构修饰新策略:从羧酸出发,经成熟方法制备氮-硫代甲酰基酰胺,随后在二氟化银(AgF2)与弱碱性吡啶配体协同作用下,实现高效、高选择性脱硫氟化,一步构建N-CF₂H酰胺。该过程无消旋化,条件温和、操作简便,兼容氨基酸、多肽及多种临床药物骨架,底物适用性极广。
研究团队通过系统条件筛选,确定最优反应体系:以甲苯为溶剂,50℃反应30分钟,AgF2为氟化试剂,2-氰基吡啶(适用于烷基胺底物)或2,6-二氟吡啶(适用于芳胺底物)为配体。研究发现,传统氟化试剂AgF易引发酰基氟副反应,生成大量苯甲酰氟;而AgF2作为高活性氟化试剂,因二价银仅含一个空轨道,优先与硫原子(软碱)结合,Ag-S键能高于Ag-O键,高选择性促进脱硫氟化,目标产物收率可达90%。弱碱性吡啶配体(pKa≈0)可调控AgF2的溶解性与释放速率,避免底物分解与副反应,实现化学选择性精准调控。
底物拓展实验充分验证了该策略的普适性与实用性:成功合成14种氨基酸衍生N-CF₂H 酰胺、3种多肽及9种临床药物衍生物,收率41%–96%,手性纯度(ee值)>94%,非对映选择性(dr)>20:1。反应兼容Cbz、Boc等常用氨基保护基,耐受卤素、醚、酯、氰基、硝基、三氟甲基、杂环(吡啶、噻吩、呋喃)等多种官能团。研究人员进一步实现了氟卡尼、苯扎贝特、褪黑素、阿戈美拉汀、对乙酰氨基酚、氟他胺等上市药物的N-CF₂H酰胺化修饰,为药物后期结构优化提供了高效便捷手段;同时合成了N-CF₂H氨基甲酸酯、硫代氨基甲酸酯及脲类化合物,显著拓展了该策略的应用范围。


