用于合成聚酰胺的芳族和杂芳族酰卤 【发明背景】
本发明总体涉及酰卤的制备以及它们在合成聚酰胺中的用途。更具体而言，本发明涉及分别使用可任选固定于载体上的α-氯代烯胺和α-溴代烯胺制备芳族和杂芳族酰氯和酰溴的方法。本发明还涉及这些芳族和杂芳族酰卤在合成聚酰胺中的用途。
基因表达的调节是由通过位点特异性结合核酸如DNA而控制表达的阻抑子、活化因子和增强子蛋白介导的。选择性控制或中断该调节结合过程的小分子潜在地可用作控制基因表达的试剂。因此，序列特异性结合DNA的化合物被高度期待作为基因表达的调节剂，用于生物技术中作为农药以及作为基因特异性药物。这种序列特异性结合DNA的化合物包括例如形成三重态的寡核苷酸、肽核酸和结合于DNA小沟的聚酰胺。
具体而言，结合小沟的聚酰胺的结构稳定性和简单性使得这些分子特别适于大多数序列特异性DNA结合应用。例如，含有N-甲基咪唑和N-甲基吡咯氨基酸的聚酰胺尤其有望作为DNA结合化合物，因为它们与DNA的小沟结合形成反向平行的并列二聚络合物，还因为该结合的序列特异性可通过改变咪唑和吡咯氨基酸的线性序列而调控(参见例如Wade等人，J.Am.Chem.Soc.(美国化学会志)，114：8783，1992)。包括简单“发夹结构”以连接聚酰胺亚单位的改性聚酰胺分子已有描述，它们较单独地未连接的聚酰胺显示出增强的DNA结合亲和性和特异性(参见例如Mrksich等人，J.Am.Chem.Soc.，116：7983，1994)。
通常而言，进一步开发和试验新的结合试剂(包括聚酰胺)的有用的手段包括利用组合化学以开发分子库，然后使用高通量筛选技术对所述分子库进行分析以鉴定DNA序列的选择性和结合亲和性。然而，开发和分析有用的聚酰胺已经因与其设计和合成相关的技术难题而放慢脚步。具体而言，杂芳族胺不稳定且形成酰胺键需要的偶联时间长，使得难以合成分子库。
某些含有咪唑和吡咯羧酰胺的聚酰胺化合物的固相合成方法已有描述(参见例如美国专利6,090,947，其在此引入作为参考)。该方法有利地使用叔丁氧基羰基(“BOC”)保护的杂环氨基酸作为自动固相合成中的单体结构单元。高度活化的偶联剂如碳二亚胺和HBTU(O-苯并三唑-1-基-N，N，N’，N’-四甲基脲鎓六氟磷酸盐)用于形成酰胺键，有助于聚合物链的增长。具体地，1-甲基-4-(BOC氨基)吡咯-2-甲酸、1-甲基-3-甲氧基-4-(BOC氨基)吡咯-2-甲酸和1-甲基-4-(BOC氨基)咪唑-2-甲酸被描述为有用的单体结构单元。
然而，尽管已知肽偶联剂如碳二亚胺和HBTU在增长的聚合物链中形成酰胺键，但咪唑-CONH-咪唑和吡咯-CONH-咪唑酰胺键并没有容易地以高产率形成。此外，使用这类试剂的反应通常生成产物混合物，至少部分是由于需要大量过量的这类试剂以使反应进行的事实，因此需要麻烦的处理以得到具有足够纯度的所需终产物。最后，所述反应仅生成非常少量的聚酰胺。因此，这类方法限制了它们在制备大量用于高通量筛选的纯聚酰胺(库)中的应用。
此外，某些酰氯化合物已用于制备一些聚酰胺和相关结构的化合物。例如，可使草酰氯和亚硫酰氯与某些羧酸反应以制备酰氯，其随后可用于制备聚酰胺(参见例如Krowicki等人，J.Org.Chem.(有机化学杂志)，52(16)：3493-501，1987和Konig等人，Chem.Commun.(化学通讯)，1998，605-6.)。但是由于多种原因，这类方法的价值也是有限的。例如，并不总是生成高纯度水平的酰氯，且该方法涉及的化学条件苛刻，如高温或酸性条件，这些可导致与保护基或杂环发生反应。此外，由羧酸生成酰氯需要两个步骤。最后，由于采用了保护氨基的方式，因此需要额外的步骤以除去保护基，所述步骤并不十分适于自动的固相聚酰胺合成。
因此，已知的酰氯化合物以及相关的制备或使用这类化合物的方法对于以高产率合成各种各样的聚酰胺、尤其是杂环聚酰胺而言的效用有限。因此仍然需要提供在种类和产量方面有效制备聚酰胺的试剂和方法。
发明概述
因此，本发明的特点是提供一种改进的制备尤其可用于结合DNA小沟的聚酰胺的方法；提供一种可在溶液相或固相进行的方法；提供一种可使用低当量比例的单体和增长的聚合物链末端的方法；以及提供一种其中使用新的氨基酰氯作为单体或低聚结构单元的方法。
本发明的其它特征是提供氨基酰氯及其有效制备方法，所述方法尤其十分适于制备聚酰胺；提供一种纯度提高的氨基酰卤；提供一种以高产率制备这种氨基酰卤的方法；提供一种能够以高纯度和高产率制备聚酰胺的氨基酰卤；提供一种制备这种氨基酰卤的方法，其中使用α-卤代烯胺；以及提供一种可任选固定于载体上的α-卤代烯胺，其中得到的α-卤代烯胺特别可用于高通量、自动化体系和其中需要容易分离的其它体系。
简而言之，本发明因此涉及一种包含5元杂芳环的氨基酰卤，该氨基酰卤具有式(4)、(5)或(6)：
其中Q为Cl或Br；
Z和Z′独立地为氢或可以相同或不同的胺保护基，条件是Z和Z′中至少一个与它们所连接的氮原子共同形成氨基甲酸酯部分；
X1为N或CR1；
X2为O、S或NR1；
X3为N或CR4；
X4为O或S；
R1独立地选自氢、取代或未取代的烷基；
R2独立地选自氢、取代或未取代的C1-C10烷基、取代或未取代的C2-C10链烯基或取代或未取代的C2-C10炔基，条件是当X3为CH且X1为N时，
R2不为甲基；
R3独立地选自氢、取代或未取代的C1-C10烷基、取代或未取代的C2-C10链烯基、取代或未取代的C2-C10炔基或卤素，条件是(i)当X2为S且X3为N时，R3不为氢，且(ii)当X1为N且X4为S时，R3不为氢或甲基；且
R4独立地选自氢、羟基或烷氧基。
本发明还涉及一种包含5元杂芳环或6元芳环或杂芳环的氨基酰卤低聚物，该低聚物具有式(10)、(11)或(12)：
或
或
其中Q为Cl或Br；
a为至少约1且代表低聚物中存在的串联单元数；
A为H或NZZ′；
Z和Z′独立地为氢或相同或不同的胺保护基，条件是Z和Z′中至少一个与它们所连接的氮原子共同形成氨基甲酸酯部分；
X1为N或CR1；
X2为O、S、NR1、-CR1＝CR1′-、-CR1＝N-、-N＝CR1-或-N＝N-；
X3为N或CR4；
X4为O或S；
R1和R1′独立地选自氢和取代或未取代的烷基；
R2独立地选自氢、取代或未取代的C1-C10烷基、取代或未取代的C2-C10链烯基或取代或未取代的C2-C10炔基；
R3独立地选自氢、取代或未取代的C1-C10烷基、取代或未取代的C2-C10链烯基、取代或未取代的C2-C10炔基或卤素；
R4独立地选自氢、羟基或烷氧基；且
L是串联单元的亚单元，独立地选自取代或未取代的亚烷基、取代或未取代的亚芳基和取代或未取代的亚杂芳基，其中(i)对于每个串联单元而言，L可以相同或不同，和(ii)仅存在约1个能使其中形成发夹式转弯的L。
本发明还进一步涉及一种制备以上所述氨基酰卤单体的方法。该方法包括使α-卤代烯胺与氨基被保护的5元杂芳族羧酸接触，其中所述羧酸对应于式(4)、(5)或(6)，但Q为OH而非Cl或Br。
本发明还进一步涉及一种制备以上所述氨基酰卤低聚物的方法。该方法包括使α-卤代烯胺与氨基被保护的5元杂芳族或6元芳族或杂芳族羧酸接触，其中所述羧酸对应于式(10)、(11)或(12)，但Q为OH而非Cl或Br。
本发明还进一步涉及一种制备氨基酰卤P-COQ的方法，其中P代表键合有被保护氨基的取代或未取代的5元杂芳环或6元芳环或杂芳环，CO代表键合于环上的羰基，且Q代表键合于羰基碳上的卤素基团。所述方法包括使可固定也可不固定的α-卤代烯胺与羧酸P-CO2H接触，该羧酸在结构上对应于氨基酰卤，但Q为羟基而非卤素。
在这些方法的一个具体实施方案中，α-卤代烯胺具有下式：
其中
R6和R9独立地为烃基、取代的烃基、烃氧基或取代的烃氧基；
R7和R8独立地为氢、烃基、取代的烃基、烃硫基、取代的烃硫基、烃基羰基、取代的烃基羰基、烃氧基羰基、取代的烃氧基羰基、氧膦基、硫膦基、亚磺酰基、磺酰基、卤素、氰基或硝基；且
Q为氯或溴；
条件是当α-卤代烯胺被固定时，R6、R7、R8和R9中至少一个包含能使试剂自液体混合物中物理分离的载体。
本发明还涉及一种使用这种氨基酰卤制备聚酰胺的方法。更具体而言，本发明涉及一种制备聚酰胺低聚物或聚合物的方法，该方法包括：(a)形成一组氨基被保护的氨基酰卤结构单元，其包含如上所述的(i)5元杂芳环且具有式(4)、(5)或(6)，或(ii)5元杂芳环或6元芳环或杂芳环且具有式(10)、(11)或(12)；(b)使氨基被保护的氨基酰卤结构单元组中的成员与包含未保护氨基官能团的部分连接，形成具有酰胺键和被保护的氨基官能团的反应产物；(c)使反应产物的氨基脱保护；和(d)重复步骤(b)和(c)至少一次，其中将在步骤(c)中形成的脱保护的反应产物在随后的步骤(b)用作的包含未保护氨基官能团的部分。
本发明的试剂、化合物和方法特别可用于生成聚酰胺库，以对作为基因转录调节剂的聚酰胺化合物进行体系检验。
优选实施方案详述
一般而言，在一个实施方案中，本发明涉及制备氨基酰卤的方法，尤其是使用可固定于也可不固定于载体上的α-卤代烯胺的方法，以及由此得到的各种氨基酰卤。在另一个实施方案中，本发明涉及使用这种氨基酰卤制备聚酰胺的方法。截至目前的经验表明：这类氨基酰卤特别非常适合用作制备聚酰胺、尤其是自动化固相制备方法中的结构单元，这至少部分是因为其改进的稳定性以及其中所用保护基(例如与氨基的氮原子形成氨基甲酸酯的基团)可以容易地连接和除去。使用这种氨基酰卤能使聚酰胺的制备更有效；例如单体与聚合物链末端的比例显著低于常规方法(其中单体和增长的聚合物链末端的比例通常为4∶1)。
更具体而言，如以下进一步所述，在一个实施方案中，本发明涉及一种制备氨基酰卤单体或低聚物的方法，该氨基酰卤包含5元杂芳环或6元芳环或杂芳环且具有式(1)、(2)或(3)：
或
或
其中Q为卤素(例如氯或溴)；
a大于或等于0且当大于0时代表低聚氨基酰卤中存在的串联单元数；
A为H或NZZ′，条件是当a为0时，A为NZZ′；
Z和Z′独立地为氢或可以相同或不同的胺保护基，条件是至少其中之一为保护基，从而使存在的每个氮都被保护(或为了下述反应以某种其它方式保护)；
X1为N或CR1；
X2为O、S、NR1、-CR1＝CR1′-、-CR1＝N-、-N＝CR1-或-N＝N-；
X3为N或CR4；
X4为O或S；
R1和R1′独立地选自氢和取代或未取代的烷基(例如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基等)；
R2独立地选自氢、取代或未取代烷基(例如C1或C2至C10烷基)、取代或未取代的链烯基(例如C2-C10链烯基)或取代或未取代的炔基(例如C2-C10炔基)；
R3独立地选自氢、取代或未取代烷基(例如C1或C2至C10烷基)、取代或未取代的链烯基(例如C2-C10链烯基)、取代或未取代的炔基(例如C2-C10炔基)或卤素(例如氯、溴、氟等)；
R4独立地选自氢、羟基或烷氧基(例如取代或未取代的甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、戊氧基等)；且
L为串联单元的亚单位，独立地选自取代或未取代的亚烷基、亚芳基和亚杂芳基，其中(i)对于存在的每个串联单元而言L可以相同或不同，和(ii)仅存在约1个能使其中形成发夹式(例如β或γ)转弯的L。
通常而言，保护基基本上可以是任何本领域已知的将防止氨基取代基与另一个氨基酰卤分子的酰卤取代基发生反应的基团(例如防止被保护的氨基酰卤与自身反应的基团)，或用于生成酰卤官能团的试剂(例如以下进一步所述的α-卤代烯胺)。例如在T.W.greene和P.g.M.Wuts所著的“有机合成中的保护基”，John Wiley和Sons，第三版，1999中确定了适宜的保护基，其全部内容在此引入作为参考。此外，优先选择可增加其所属分子在所需反应介质或混合物中溶解度的保护基。例如，如本文进一步所述，一种制备本发明的被保护的氨基酰卤的方法是使相应的氨基被保护的羧酸或硫代羧酸与α-卤代烯胺反应，其中优选可增加羧酸在反应介质或混合物中溶解度的保护基。
用于本发明的特别优选的保护基包括那些在下述条件下可被选择性除去的保护基：(i)酸性条件(例如叔丁氧基羰基或“Boc”)，(ii)碱性或弱碱性条件(例如9-芴基甲氧基羰基或“Fmoc”)，(iii)非还原性条件，(iv)还原性条件，或上述条件的各种组合(例如酸、碱或还原性；酸、碱或非还原性等)。这类保护基包括那些与它们所连接的氨基氮共同形成氨基甲酸酯部分的保护基。Boc和Fmoc为示例性的且特别优选的保护基，因为它们非常适于聚酰胺的自动化固相合成。
在这方面应该注意的是：此处使用的“弱碱性”通常指的是除去保护基的技术，其攻击性弱于例如皂化作用；即“弱碱性”指的是使用仲胺(或就保护基的反应性而言类似的试剂)而不是氢氧化物(或就对保护基的反应性而言类似的试剂)除去保护基的技术。
在这方面还应该注意的是：只要不偏离本发明的范围，所用的保护基可以是此处未述及的。此外，应该注意到：如所指出的，在一些实施方案中使用了一个保护基，Z′于是为氢，而在其它实施方案中使用了两个保护基。在这种情况下，两个保护基可以相同或不同。此外，在其它实施方案(例如当a为1或大于1时)中，A和Z′都可以是氢，因此每个串联单元中存在的氮原子被其所属的酰胺键保护。
最后，应该注意的是：在一些实施方案中，存在的卤素选自氯或溴(即，至少在一些实施方案中，本发明优选涉及氨基酰氯和氨基酰溴)，更优选是氯，且适合地(即考虑到本文别处所述的限制)(i)R2和R3为氢或甲基，(ii)X3为N或CH，(iii)X1为N或CH，且(iv)X4为S或O。
I.被保护的氨基酰卤
A.单体
在一个实施方案中，本发明涉及包含5元杂芳环的被保护的氨基酰卤单体，该被保护的氨基酰卤基团或取代基优选在环上呈1，3位的位置关系(即取代基被环上的一个碳原子或杂原子隔开)。虽然没有任何具体的理论依据，但据信环上的这种取代基分布能使得由此衍生的聚酰胺更有效地结合于DNA的小沟内。
因此，本发明的单体氨基酰卤优选具有式(4)、(5)或(6)：
其中Q为Cl或Br；
Z和Z′独立地为氢或可以相同或不同的胺保护基，条件是Z和Z′中至少一个与它们所连接的氮原子共同形成氨基甲酸酯部分；
X1为N或CR1；
X2为O、S或NR1；
X3为N或CR4；
X4为O或S；
R1独立地选自氢和取代或未取代的烷基；
R2独立地选自氢、取代或未取代的C1-C10烷基、取代或未取代的C2-C10链烯基或取代或未取代的C2-C10炔基，条件是当X3为CH且X1为N时，R2不为甲基(即R2在这种情况下为在此所述的氢、取代或未取代的C2-C10烷基、取代或未取代的链烯基或取代或未取代的炔基)；
R3独立地选自氢、取代或未取代的C1-C10烷基、取代或未取代的C2-C10链烯基、取代或未取代的C2-C10炔基或卤素，条件是(i)当X2为S且X3为N时，R3不为氢(即R3在这种情况下为在此所述的取代或未取代的烷基、取代或未取代的链烯基或取代或未取代的炔基)，和(ii)当X1为N且X4为S时，R3不为氢或甲基(即R3在这种情况下为在此所述的取代或未取代的C2-C10烷基、取代或未取代的链烯基或取代或未取代的炔基)；且
R4独立地选自氢、羟基或烷氧基。
本发明的氨基酰卤自其衍生的优选的5元杂芳环结构包括那些选自例如取代或未取代的吡咯、取代或未取代的咪唑、取代或未取代的呋喃、取代或未取代的吡唑、取代或未取代的噻吩、取代或未取代的噁唑、取代或未取代的噻唑和取代或未取代的1，2，4-三唑的结构。虽然没有具体的理论依据，但据信环上某一位置存在氮原子有助于与DNA小沟的结合，即据信优选具有位于酰卤和氨基取代基之间的氮原子。
因此，在一些特别优选的单体实施方案中，X3为N。这种单体因此具有式(7A)或(9A)：
其中Q、Z、Z′、X1、X2、R1、R2和R3分别如以上有关式(4)和(6)所定义。示例性实施方案包括那些具有下式的实施方案：
其中Z′优选为氢；
Z为Boc或Fmoc，优选Boc；
R2优选为氢或甲基；且
Q为氯或溴，优选为氯。
然而，在一个可选实施方案中，X3为CR4，其中单体具有式(7B)或(9B)：
其中Q、Z、Z′、X1、X2、R1、R2和R3分别如以上有关式(4)和(6)所定义。示例性的实施方案包括那些具有下式的实施方案：
其中Z′优选为氢；
Z为Boc或Fmoc，优选Boc；
R2优选为氢或甲基；且
Q为氯或溴，优选为氯。
其它优选的实施方案有：对于式(4)是那些其中Z′为H，Z为Boc或Fmoc且更优选为Boc，Q为氯或溴且更优选为氯，X1为N，X3为CH或CCH3且R2为H或CH3的方案；对于式(5)是那些其中Z′为H，Z为Boc或Fmoc且更优选为Boc，Q为氯或溴且更优选为氯，X1为N，X4为O且R3为H或CH3的实施方案；以及对于式(6)是那些其中Z′为H，Z为Boc或Fmoc且更优选为Boc，Q为氯或溴且更优选为氯，X2为NH，X3为CH或N且R3为H或CH3的实施方案。
B.低聚物
在另一个优选实施方案中，本发明涉及可通过本文所述的方法制备和使用的低聚氨基酰卤。该低聚物包含被保护的氨基和5元杂芳环或6元芳环或杂芳环，其中低聚物具有式(10)、(11)或(12)：
或
或
其中a为至少约1且Q、A、Z、Z′、X1、X2、X3、X4、R1、R1′、R2、R3、R4和L分别宽泛地如有关式(1)、(2)和(3)所定义。但更优选的是：
Q为Cl或Br；
a为至少约1的整数，且通常为约1或2至约10的整数(例如约1至约10、约2至约8或约3至约5)且代表低聚物中存在的串联单元数；
A为H或NZZ′；
Z和Z′独立地为氢或相同或不同的胺保护基，条件是Z和Z′中至少一个与它们所连接的氮原子共同形成氨基甲酸酯部分；
X1为N或CR1；
X2为O、S、NR1、-CR1＝CR1′-、-CR1＝N-、-N＝CR1-或-N＝N-；
X3为N或CR4；
X4为O或S；
R1和R1′独立地选自氢和取代或未取代的烷基；
R2独立地选自氢、取代或未取代的C1-C10烷基、取代或未取代的C2-C10链烯基或取代或未取代的C2-C10炔基；
R3独立地选自氢、取代或未取代的C1-C10烷基、取代或未取代的C2-C10链烯基、取代或未取代的C2-C10炔基或卤素；
R4独立地选自氢、羟基或烷氧基；且
L为串联单元的亚单位，独立地选自取代或未取代的亚烷基、取代或未取代的亚芳基和取代或未取代的亚杂芳基，其中(i)对于每个串联单元而言，L可以相同或不同，和(ii)仅存在约1个能使其中形成发夹式转弯的L。
在某些优选实施方案中，L选自：(i)取代或未取代的亚乙基(例如-CH2CH2-或烷氧基亚乙基-CH2CH(OR)-，其中R为氢或取代或未取代的烷基(例如甲基、乙基等))；(ii)取代或未取代的亚丙基(例如-CH2CH2CH2-；氨基亚丙基(-CH2CH2CH(NZZ′)-)；以及(iii)取代或未取代的5元亚杂芳基或6元亚芳基或亚杂芳基环，其具有下式：
或
或
其中X1、X2、X3、X4、R2和R3如上所定义，且进一步地，其中所述环在串联单元内呈1，3-成键取向，环中与X3或X4相邻的C1或C3碳原子中一个与串联单元中的氮原子键接，另一个键接于串联单元的羰基碳上。
在这方面应该注意的是：上述环结构中的“C1”和“C3”的提出仅仅是为了指示环上氨基和酰卤取代基的相互位置。因此，其未必指示环的正确编号，因此不应将其理解为限制的含义。
还应该注意的是：优选只存在一个亚单位L，以使形成发夹式(例如β或γ)转弯；即优选只存在一个非未取代的亚乙基、亚芳基或亚杂芳基的亚单位(发夹式转弯由例如烷氧基亚乙基、亚丙基、氨基亚丙基等形成)。
仍然还应注意的是：以上所列有关氨基酰卤单体中心环的优选实施方案以及其上所连接的取代基也适用于此，即应该注意的是：以上有关本发明的单体氨基酰卤所示的优选构型也适当地适用于本发明的一些优选低聚氨基酰卤。更具体而言，在一些优选实施方案中，低聚物包含5元杂环，且更优选具有式(16A)、(16B)、(18A)或(18B)：
或
或
或
其中a、A、Q、Z、Z′、X1、R1、R2、R3和L如前所定义，且X2为O、S或NR1。
其它优选的实施方案是那些其中a为约1至约10或约2至约8的整数的实施方案，并且对于式(17A或B)是那些其中Z′为H，Z为Boc或Fmoc且更优选为Boc，Q为氯或溴且更优选为氯，X1为CH且R2为H或CH3的实施方案；且对于式(19A或B)是那些Z′为H，Z为Boc或Fmoc且更优选为Boc，Q为氯或溴且更优选为氯，X2为CH且R3为H或CH3的实施方案。
仍然还应注意的是：在可选的实施方案中，被保护的氨基酰卤低聚物包含6元芳环或杂芳环。本发明的低聚氨基酰卤自其衍生的优选的6元环结构包括那些选自例如如下的基团：取代或未取代的吡啶、取代或未取代的嘧啶、取代或未取代的哒嗪、取代或未取代的吡嗪、取代或未取代的1，2，4-三嗪，以及取代或未取代的苯，其中每个氨基和酰卤取代基均被一个碳原子或杂原子隔开(即两个取代基在环内呈1，3位的位置关系)。
II.酰卤的制备
在另一个实施方案中，本发明涉及在此所述的使用适合的羧酸或硫代羧酸和α-卤代烯胺(例如α-氯代烯胺或α-溴代烯胺)制备可固定也可不固定于载体上的氨基酰卤的有效方法。截至目前的经验表明：这种方法是优选的，因为它能以高纯度和高产率制备所需的氨基酰卤，所述纯度通常为约95重量％至约99.9重量％(例如至少约95重量％、96重量％、97重量％、98重量％、99重量％、99.5重量％或甚至99.9重量％的纯度)，所述产率通常为至少约90％至约99％(例如至少约90％、92％、94％、96％、98％、99％或更高)。
α-卤代烯胺的制备和用途在以下述及，且更详细地在2002年2月1日提交的美国专利申请10/061,617中述及，所述申请的全部内容在此引入作为参考。
A.α-卤代烯胺的制备
根据本发明的一个方面，α-卤代烯胺可由叔酰胺和五价卤化磷制备。使叔酰胺与五价卤化磷反应生成卤代亚胺鎓(haloiminium)盐，随后用碱将该盐转化为α-卤代烯胺。
通常而言，叔酰胺可以是氢原子键合于叔酰胺羰基的α位碳上且不会干扰α-卤代烯胺的合成或与之反应的任何叔酰胺。在一种方法中，叔酰胺具有以下通式：
其中R6和R9独立地为烃基、取代的烃基、烃氧基或取代的烃氧基；
R7和R8独立地为氢、烃基、取代的烃基、烃硫基、取代的烃硫基、烃基羰基、取代的烃基羰基、烃氧基羰基、取代的烃氧基羰基、氧膦基、硫膦基、亚磺酰基、磺酰基、卤素、氰基或硝基；且
Q为卤素，优选为氯或溴，更优选为氯；
条件是当α-卤代烯胺被固定时，R6、R7、R8和R9中至少一个包含能使试剂自液体混合物中物理分离的载体。
在至少一些实施方案中，优选R7和R8不为氢，如为烷基或芳基，以增加试剂对各种条件的稳定性。尽管如此，在一些情况下，只要R7和R8中之一具有足够的吸电子性，另一个就可为氢。在其它情况下，R7和R8均是吸电子性的。然而，R7和R8绝不可以均为氢。
在一种情况下，R6、R7、R8和R9中至少一个包含能使叔酰胺(或其衍生物)自液体混合物中物理分离的载体。载体可以是例如任何固体或可溶的常用于化学合成或任何各种实验的有机或无机载体。这种载体在本文别处有关被负载的α-卤代烯胺试剂中作了更为详细的描述。优选它为聚苯乙烯或其衍生物，例如1％交联的聚苯乙烯/二乙烯基苯共聚物。
五价卤化磷包含至少两个与五价磷原子键合的卤原子。剩余的三个价键任选被与碳或卤素原子形成的键占据。因此，五价卤化磷通常可以以通式P(Q)2(E)3表示，其中每个Q独立地为卤原子(例如氯或溴)且每个E独立地为卤原子或碳原子(其为烃基或取代的烃基的一部分)。例如，该通式包括其中五价磷原子与2、3、4或5个选自氯、溴和碘的卤原子键合的五价卤化磷。如果与五价磷原子键合的卤原子少于5个，则剩余的价键被与烃基或取代的烃基、优选苯基或低级烷基(例如甲基、乙基或异丙基)的碳形成的磷-碳键占据。尽管混合卤化物在理论上是可能的并处于本发明α-卤代烯胺的范围内，但对于大多数应用而言，通常优选五价磷原子上仅连接一种类型的卤原子。特别优选五氯化磷和五溴化磷。
用胺类碱如N，N-二烷基苯胺、三烷基胺、杂环胺、吡啶、N-烷基咪唑、DBU和DBN，可以将由叔酰胺和五价磷化合物反应生成的α-卤代亚胺鎓盐转化为α-卤代烯胺。通常优选叔胺碱如三乙胺；但是在某些情况下可优选其它胺类碱如取代吡啶。
因此，α-卤代烯胺通常可按照以下反应方案制备：
其中R6和R9独立地为烃基、取代的烃基、烃氧基或取代的烃氧基；
R7和R8独立地为氢、烃基、取代的烃基、烃硫基、取代的烃硫基、烃基羰基、取代的烃基羰基、烃氧基羰基、取代的烃氧基羰基、氧膦基、硫膦基、亚磺酰基、磺酰基、卤素、氰基或硝基，且
每个Q独立地为氯或溴；且
每个E独立地为氯、溴、碘、烃基或取代的烃基。
反应可在乙腈、另一种溶剂或其中五价磷和叔酰胺可充分溶解的溶剂混合物中进行。其它溶剂包括醚类溶剂(例如四氢呋喃和1，4-二氧杂环己烷)、酯类(例如乙酸乙酯)、卤代溶剂(例如二氯甲烷、氯仿和1，2-二氯乙烷)，以及在某些情况下使用的烃类溶剂(例如甲苯和苯)。如果溶剂体系包含溶剂混合物，则该溶剂体系优选包含至少约10重量％、更优选至少约20重量％的乙腈。
如果需要，所得α-卤代烯胺的卤原子Q可以被另一种卤原子置换以形成其它α-卤代烯胺衍生物。因此，例如α-氯代烯胺的氯原子可以被溴原子、氟原子或碘原子置换。类似地，α-溴代烯胺的溴原子可以被氟原子或碘原子置换。通常而言，置换反应可以用碱金属卤化物(例如溴化、氟化或碘化钠、钾、铯或锂)进行。
B.固定的α-卤代烯胺试剂
固定的α-卤代烯胺试剂包含束缚于能使该试剂自液体混合物中物理分离的载体上的α-卤代烯胺组分。α-卤代烯胺组分通过连接剂和任选的间隔剂束缚于载体上。这些固定的α-卤代烯胺试剂适用于本发明，其通常对应于下式：
其中Q为卤素，且R6、R7、R8和R9如前所定义，但R6、R7、R8和R9中至少一个包含能使试剂自液体组合物中物理分离的载体。通常而言，当R6、R7、R8和R9的体积较小且当R6、R7、R8和R9为烷基或芳基时，反应性倾向于更高。因此优选R6、R7、R8和R9独立地为烃基或取代的烃基，更优选为烃基，仍更优选烷基或芳基，条件是R6、R7、R8和R9中至少一个包含能使试剂自液体组合物中物理分离的载体。
在一个实施方案中，α-卤代烯胺试剂载体为在所有相关条件下不溶的固体。在另一个实施方案中，卤代烯胺试剂载体为选择性溶于溶剂体系的组分，在第一套条件下，载体是可溶的，但在第二套条件下，载体是不溶的。
不溶性聚合物和其它固体载体通常为更为适宜的形式，因为它们可容易地经过滤自液体中分离。这类载体常规用于化学和生化合成，并包括例如任何与化学和生物合成和实验相容的不溶性无机或有机物质，如玻璃、硅酸盐、交联聚合物如交联聚苯乙烯、聚丙烯、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸酯以及砂子、金属和金属合金。例如，α-卤代烯胺试剂载体可包括聚(N，N-二取代丙烯酰胺)，例如聚(N，N-二烷基取代的丙烯酰胺)或其共聚物。优选的物质包括基于聚苯乙烯的聚合物和共聚物。市售物质包括TentaGel树脂和ArgoGel(Bayer)，一定粒度范围(例如200-400目)内的聚苯乙烯/二乙烯基苯-聚(乙二醇)接枝共聚物(约1-2％交联)和1％交联的聚苯乙烯/二乙烯基苯共聚物(ACROS)均可得到。
通常而言，固体载体可以是珠状、颗粒、片、杆、棒、膜、网、纤维(例如光学纤维和玻璃纤维)等形式，或它们在设计上可以是连续的，如试管或微孔板，96孔或384孔或更高密度的格式，或其它这种微孔板或微量滴定板。因此，微量滴定板(96孔、384孔或更多)或其它多孔格式基底的一个、多个或每个孔的表面可束缚α-卤代烯胺试剂。另外，可将表面结合有本发明的α-卤代烯胺试剂的珠状、颗粒或其它固体载体加至微量滴定板或其它多孔格式基底的一个、多个或每个孔中。此外，若固体载体(无论是珠状、颗粒、多孔微量滴定板等)包含聚(N，N-二取代丙烯酰胺)或另一种表面上具有化学上易接近的叔酰胺的聚合物，则可如本文别处所述使用五价卤化磷将这些叔酰胺转化为固定的α-卤代烯胺；换言之，固定的α-卤代烯胺自其衍生的叔酰胺源可仅仅是包含化学上可接近的叔酰胺的聚合物。
然而，固相的聚合物结合试剂并非没有缺点。例如，由多相不溶性载体所得的相差异能引起由于聚合物基质导致的扩散限制，并且这又可能导致与经典的溶液相合成相比降低的反应性和选择性。此外，这些载体的不溶性质可使得聚合物-试剂络合物的合成和表征难以进行。因此，对于某些应用而言，优选选择性可溶的载体。
通常而言，任何在第一套条件下可溶但在第二套条件下不溶的聚合物均可用作选择性可溶载体，条件是该基团不干扰任何反应产物或中间体的合成或不与其反应。可溶性聚合物的例子包括线型聚苯乙烯、聚乙二醇以及它们的各种用叔酰胺衍生的且可随后转化为α-卤代烯胺的聚合物和共聚物。然而通常优选聚乙二醇。聚乙二醇在多种有机溶剂和水中显示出可溶，但不溶于己烷、乙醚和叔丁基甲基醚。使用这些溶剂将聚合物的乙醇或甲醇溶液沉淀或使之冷却可得到结晶的聚乙二醇，其随后可经简单的过滤而纯化。因此，将卤代烯胺基团连接于聚乙二醇上可适用于相似反应条件，同时又使纯化较为容易。
α-卤代烯胺试剂的α-卤代烯胺官能团或组分优选通过连接剂连接于载体上。唯一的要求是：连接剂能够承受卤代烯胺试剂所用的反应条件。在一种方法中，连接剂在一组条件下可选择性裂解，以允许烯胺自载体中解裂。在另一种方法中，连接剂并非如此。
为了使许多多步有机反应得以进行，多年来已开发出大量可裂解的连接剂。这些连接剂通常划分为几种主要类别的裂解反应(各类间存在一些交叉)：(a)亲电裂解的连接剂，(b)亲核裂解的连接剂，(c)光裂解的连接剂，(d)金属辅助裂解方法，(e)还原性条件下的裂解，和(f)基于环加成和裂环作用的释放(参见例如Guillier等人，“固相有机合成和组合化学中的连接剂和裂解方法”，Chem.Rev.(化学综述)2000，100，2091-2157)。
更普遍而言，连接剂是不可裂解的且仅构成连接α-卤代烯胺和载体的原子链。唯一的要求是：该序列不与任何终产物或中间体反应。因此，例如，可以使用任何用于将分子连接于固体载体上的标准化学方法，以固定α-卤代烯胺，或更优选随后使用五价卤化磷转化为α-卤代烯胺的叔酰胺前体。更具体而言，固相α-氯代烯胺试剂可衍生自聚苯乙烯承载的叔酰胺和PCl5，而聚苯乙烯承载的叔酰胺又在FeCl3存在下衍生自聚苯乙烯和氯取代的叔酰胺(见实施例2)。另外，可将在苯环上具有叔酰胺取代基的苯乙烯(或另一种可聚合的单体)聚合，形成具有叔酰胺侧基的聚合物，如本文别处所述使用五价卤化磷并然后用碱处理可将其转化为α-卤代烯胺部分。
无论连接剂是可裂解的还是不可裂解的，其可任选包括具有一定长度的间隔剂和/或包括可使α-卤代烯胺试剂更具有“溶液样”性能且溶剂相容性更好的部分。通常而言，间隔基团(如果存在的话)可以是任何使α-卤代烯胺基团自载体隔开的原子或直链、支化或环状序列的原子。所述原子例如可选自碳、氧、氮、硫和硅。优选的间隔剂包括聚乙二醇和烷基链。
在α-卤代烯胺的一个实施方案中，R6和R9中之一包含载体且R7、R8和它们所连接的碳原子是以下碳环或杂环的成员：
其中R6、R7、R8、R9和Q如前所定义，且R10为原子或原子链，其与R7和R8共同定义成碳环或杂环结构。如果该结构为杂环，则杂原子优选选自氧和硫；碱性氮优选不作为环原子包括在内。此外，包含R10的原子或原子链可被一个或多个烃基、取代的烃基、杂原子或杂环取代基取代例如，R7、R8和R10以及R7和R8所连接的碳原子可共同构成环烷基环如环戊基或5或6元杂环。在另一个实施方案中，R8包含能使试剂自液体组合物中物理分离的载体，且R6、R7和R9中的任何两个与它们所连接的碳原子是以下杂环的成员：
其中R6、R7、R8、R9和Q如前所定义，且R10为原子或原子链，R11为键、原子或原子链，其中R10与R6和R9一起，或R11与R6和R7或R7和R9共同定义成碳环或杂环结构。如果所述环是杂环，则杂原子优选选自氧和硫；同样，碱性氮原子优选不作为还原子包括在内。在每个这些实施方案中，R10优选包含2或3个选自碳、氧和硫的链原子，R11优选为键或选自碳、氧和硫的原子，从而在每种情况下定义成5元或6元杂环。此外，包含R10和R11的原子或原子链可任选被一个或多个烃基、取代的烃基、杂原子或杂环取代基取代。
在这方面应该注意的是：对于前述的其中例如R6、R7、R8、R9中的两个与它们所连接的碳原子共同定义成碳环或杂环的实施方案，所述环中存在的不饱和键将具有顺式构型。
C.反应条件
在此所述的α-卤代烯胺以及一个优选实施方案中的固定的α-卤代烯胺可用于将多种羧酸和硫代羧酸转化为相应的酰卤。然而，为避免不需要的副反应或使其最小化，这些酸优选不存在其它也可与α-卤代烯胺反应的未保护部分(例如羟基、硫代基、氨基等取代基)。例如，碱性伯胺和仲胺部分可与α-卤代烯胺反应，因此优选的是：羧酸或硫代羧酸化合物当与本发明的α-卤代烯胺反应时不存在未保护的碱性伯胺和仲胺部分。如前所示，例如在T.W.greene和P.g.M.Wuts所著的“有机合成中的保护基”，JohnWiley和Sons，第3版，1999中确定了适宜的保护基。
根据本发明，α-卤代烯胺用于将多种羧酸和硫代羧酸的任何一种转化为相应的酰卤单体或低聚物。更具体而言，在一个实施方案中，使此处所述的固定的α-卤代烯胺与其上连接有被保护的氨基取代基的5元杂芳族或6元芳族或杂芳族羧酸或硫代羧酸接触，以形成相应的5元或6元保护的本发明的氨基酰卤。
在这方面应该注意的是：此处使用的“相应的”指酸和酰卤的主要差别在于羰基连接的基团。例如，本发明的被保护的氨基酰氯及衍生它的羧酸主要区别仅仅于：前者中Q为氯而在后者中为羟基。因此，适于本发明的羧酸或硫代羧酸可统一由式(1)、(2)或(3)代表，但Q为OH或-SH而非卤素。
一些示例性羧酸具有下式：
其中Z、Z′、X1、X2、X3、X4、R1、R2、R3和R4如本文有关式(4)、(5)和(6)所定义，在一些优选实施方案中X3为氮或CH(即如上所述分别具有对应于式(7A)、(9A)或(7B)、(9B)的式，但在这种情况下Q为-OH而非氯或溴)。另外，还可以使用低聚酸(例如羧酸)，如那些具有下式的羧酸：
或
或
其中例如Z′为H且a、Z、X1、X2、X3、X4、R1、R2、R3和R4如本文有关式(10)、(11)或(12)所定义。
一般而言，制备本发明的氨基酰卤的反应可使用本领域常用的方法进行，即可使用本领域已知的方法使α-卤代烯胺与适当的羧酸或硫代羧酸接触以进行反应。然而，通常使这些试剂以约1∶1的比例接触，尽管在一些情况下可使用稍过量的α-卤代烯胺(例如α-卤代烯胺与酸的比例为约1∶1至约2∶1，约1.2∶1至约1.8∶1或甚至约1.4∶1至约1.6∶1)。任选使这些试剂在适宜的溶剂(例如乙腈或二甲基甲酰胺(DMF))存在下接触，溶液中酸的浓度为约0.01mol/L至约1mol/L，约0.05mol/L至约0.5mol/L或约0.075mol/L至约0.25mol/L。将得到的反应混合物保持于室温不超过约30分钟，约20分钟，约10分钟，约5分钟或甚至约1分钟，以得到所得的酰卤，反应时间通常为约1至约10分钟。尽管可以控制反应的温度和压力，例如以影响反应时间，但通常在反应过程中将反应混合物保持在约室温(例如约20℃至30℃)和环境压力的条件下。另外，反应混合物的温度可为约25℃至约100℃，或约30℃至约75℃。
III.聚酰胺的制备
A.综述
一旦已制得本发明的氨基酰卤，它们就可通过本领域的常规方法用于制备、分离和纯化所需的聚酰胺。这种方法可在溶液相或固相中进行，至少在一些实施方案中优选固相，这是因为得到的聚酰胺易于分离和纯化的额外优势。
一般而言，所采的固相聚酰胺合成程序可例如类似于那些美国专利6,090,947(其全部内容在此引入作为参考)所公开的程序(也可参加Baird等人，J.Am.Chem.Soc.，1996，118，6141-46)。简言之，通常可将制备本发明的例如咪唑和吡咯甲酰胺聚酰胺的方法定义为包括以下一系列步骤：
(1)将适当的氨基酸单体或低聚物(例如二聚物、三聚物等)的氨基被保护并使羧酸基活化。如本文所述，氨基优选用Boc或Fmoc保护基保护且羧酸通过形成酰卤(例如酰氯)而活化，对于吡咯和咪唑而言生成氨基酸Boc-吡咯-COCl、Boc-咪唑-COCl、Fmoc-吡咯-COCl和Fmoc-咪唑-COCl。
(2)从酰卤末端开始，然后将Boc保护的和活化的氨基酰卤相继加至例如市售的且必要时经预处理的固体载体(例如聚苯乙烯树脂)中，以便释放其上所连接的被保护的氨基。通常而言，为增加偶联反应发生的速率，采用高浓度的活化单体(即单体与未保护的增长的聚合物链的比例为4∶1)。然而，根据本发明可以使用低得多的比例，如进一步所述及的。
使用原位中和化学并联合酸催化除去Boc保护基(否则导致形成质子化胺)，以确保在引发偶联反应的同时产生不稳定的去质子的胺(如由例如Dervan等人在美国专利6,090,947中进一步所述)。对于常规技术，偶联时间通常超过1小时/残基。然而，根据本发明及本文进一步所述，该偶联反应的完成通常需要不到约30分钟。
(3)当已制得所需的聚酰胺时，使用本领域常规技术将氨基酸脱保护并将肽从树脂中解离并纯化。使用例如苦味酸滴定和高压液相色谱法可对反应进行定时监测(如由例如Dervan等人在美国专利6,090,947中进一步所述)。
B.使用被保护的氨基酰卤合成聚酰胺
因此，在一个实施方案中，本发明涉及制备聚酰胺低聚物或聚合物的方法，其包括形成一组氨基被保护的氨基酰卤结构单元，其中具有5元杂芳族或6元芳族或杂芳族部分，所述单元通过使固定的α-卤代烯胺与相应的氨基被保护的5元杂芳族或6元芳族或杂芳族羧酸接触而形成。然后将氨基被保护的氨基酰卤结构单元组中的成员与包含未保护氨基官能团的部分连接，以形成具有酰胺键和被保护的氨基官能团的反应产物。对于固相合成，例如通过共价键合将包含未被保护的氨基官能团的部分固定于固体载体上。
一旦反应已发生，就使用本领域已知的技术将反应产物的氨基脱保护然后使其与另一个氨基被保护的氨基酰卤结构单元连接。该步骤顺序持续进行直至已获得所需长度或分子量的聚合物或低聚物。最后，除去剩余的保护基，然后将聚合物或低聚物自载体中解离(如果存在的话)并使用本领域常见的方法纯化。该反应通常可由以下方案表示(使用式(4)来说明)：
如前所述，本发明方法优于现有方法，这至少部分是由于氨基酰卤非常具有反应性。因此，反应过程的进行更趋完全，因此提高效率和产率。此外，氨基酰卤的反应性使得可以使用较少量的试剂。例如，不同于其中使用比例为4∶1的氨基酸单体和未保护的聚合物或低聚物的常规方法，本发明方法使用的氨基被保护的氨基酰卤结构单元与包含未保护氨基官能团的部分的当量比可为约1∶1至不超过约4∶1，或约1∶1至约3∶1，该比例优选为约3∶1、更优选约2.5∶1、仍更优选约2∶1、仍更优选约1.5∶1或甚至最优选约1∶1。本发明方法能够以高产率有效制备聚酰胺，所述产率通常为约90％至约100％，优选为至少约92％、94％、96％或甚至98％。
制备聚酰胺的方法也可以在本领域已知的条件下进行，包括室温和环境压力，加入每种单体的反应通常在不超过30分钟、20分钟、10分钟、5分钟、或甚至1分钟内完成，通常在至少一些实施方案中的反应时间为约1至约20分钟或约5至约10分钟。
在一个优选实施方案中，在本发明的聚酰胺合成中使用的单体具有式(4)、(5)或(6)，且更优选具有式(7A)、(7B)、(9A)或(9B)。对于该实施方案，特别优选的单体是以前关于这些式所指出的那些单体，以及如下单体：其中Q为氯，Z为Boc或Fmoc且：(i)X1为N或CH，X3为N或CH且R2为氢或甲基，(ii)X1为N或CH，X4为O或S，且R3为氢或甲基，或(iii)X2为S、O或NR1，X3为N或CH且R1和R3为氢或甲基。
IV.定义
本文所用的术语“烃”和“烃基”描述完全由元素碳和氢组成的有机化合物或基团。这些部分包括直链、支化或环状烷基、链烯基、炔基和芳基部分。这些部分也包括被其它脂肪族或环状烃基如烷芳基、烯芳基和炔芳基取代的烷基、链烯基、炔基和芳基部分。除非另外指明，这些部分优选包含1至20个碳原子。此外，至于本文所述的叔酰胺或α-卤代烯胺，其烃基部分可连接于一个以上取代位置；例如叔酰胺或α-卤代烯胺的R7和R8可包含相同的碳原子链，该链与R7和R8所连接的碳原子共同定义成一个碳环。
本文所述的“取代的烃基”为被至少一个非碳原子取代的烃基部分，包括其中碳链原子被杂原子如氮、氧、硅、磷、硼、硫或卤素原子取代的部分。这些取代基包括卤素、杂环、烷氧基、烯氧基、炔氧基、芳氧基、羟基(优选位于芳环或杂芳环上)、被保护的羟基、甲酰基、酰基、酰氧基、氨基、酰氨基、硝基、氰基、硫醇基、硫化物、亚砜、磺酰胺、缩酮、缩醛、酯和醚。
术语“杂原子”指的是非碳和氢的原子。
除非另外指明，本文所述的烷基优选为含有约1至约8或10个主链碳原子且不超过约20个碳原子的低级烷基。它们可以是直链或支链或环状的，包括甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、戊基、己基等。
除非另外指明，本文所述的链烯基优选为含有约2至约8或10个主链碳原子且不超过20个碳原子的低级链烯基。它们可以是直链或支链或环状的，包括乙烯基、丙烯基、异丙烯基、丁烯基、异丁烯基、戊烯基、己烯基等。
除非另外指明，本文所述的炔基优选为含有约2至约8或10个主链碳原子且不超过20个碳原子的低级炔基。它们可以是直链或支链的，包括乙炔基、丙炔基、丁炔基、异丁炔基、戊炔基、己炔基等。
本文所用的单独或作为另一个基团一部分的术语“芳基”或“芳”指的是任选取代的碳环芳基，优选在环部分含有6至12个碳原子的单环或双环基团，如苯基、联苯基、萘基、取代的苯基、取代的联苯基或取代的萘基。更为优选的芳基为苯基和取代的苯基。
本文所用的单独或作为另一个基团一部分的术语“卤素”或“卤代”指的是氯、溴、氟和碘。
本文所用的单独或作为另一个基团一部分的术语“杂环”或“杂环的”表示任选取代的、全饱和或不饱和的、单环或双环、芳族或非芳族基团，其在至少一个环中具有至少一个杂原子且优选每个环具有5或6个原子。在一些实施方案中，杂环基优选在环中具有1或2个氧原子、1或2个硫原子和/或1至4个氮原子，且可通过碳或杂原子键合于该分子的剩余部分。杂环的例子包括杂芳基如呋喃基、噻吩基、吡啶基、噁唑基、吡咯基、吲哚基、喹啉基或异喹啉基等。取代基的例子包括一个或多个以下基团：烃基、取代的烃基、卤素、杂环基、烷氧基、烯氧基、炔氧基、芳氧基、羟基(优选位于芳环或杂芳环上)、被保护的羟基、甲酰基、酰基、酰氧基、氨基、酰氨基、硝基、氰基、硫醇基、硫化物、亚砜、磺酰胺、缩酮、缩醛、酯和醚。此外，杂环部分可连接于一个以上叔酰胺或α-卤代烯胺的可取代位置；例如叔酰胺或α-卤代烯胺的R6和R7可包含同一原子链，该链与R6和R7所连接的原子共同定义成一个杂环。
本文所用的单独或作为另一个基团一部分的术语“杂芳基”表示任选取代的在至少一个环中具有至少一个杂原子且优选每个环具有5或6个原子的芳族基团。在一些实施方案中，杂芳基优选在环中具有1或2个氧原子、1或2个硫原子和/或1至4个氮原子，且可通过碳或杂原子键合于该分子的剩余部分。杂芳基的例子包括呋喃基、噻吩基、吡啶基、噁唑基、吡咯基、吲哚基、喹啉基或异喹啉基等。取代基的例子包括一个或多个以下基团：烃基、取代的烃基、卤素、杂环基、烷氧基、烯氧基、炔氧基、芳氧基、羟基(优选位于芳环或杂芳环上)、被保护的羟基、甲酰基、酰基、酰氧基、氨基、酰氨基、硝基、氰基、硫醇基、硫化物、亚砜、磺酰胺、缩酮、缩醛、酯和醚。
本文所用的术语“烃氧基”表示通过氧键(-O-)键合的本文所定义的烃基，例如其中R为烃基的RO-。
本文所用的术语“聚酰胺”指的是通过酰胺键(CONH)互相连接的杂环氨基酸的低聚物或聚合物。
术语“氨基酸”指的是同时包含氨基(NH2)和羧酸基(COOH)的有机分子。
本文所用的术语“酰胺化合物”指的是具有至少两个单体单元和至少一个酰胺键的聚合物链。
本文可交换使用的术语“酰卤”和“酰卤衍生物”指的是使用适宜的α-卤代烯胺制备的杂环氨基酸衍生物。在示例性实施方案中，“卤化物”和“卤代”指的是含有卤素原子Cl的化合物，但备选的卤原子为Br。
本文所用的术语“酰卤单体”指的是包含胺基和一个酰卤基团的酰卤，其中胺基被保护基如Boc保护基(叔丁氧基羰基)或Fmoc保护基(9-芴基甲氧基羰基)保护。
本文所用的术语“酰卤低聚物”指的是包含至少一个酰胺基、一个酰卤基和0至1个胺基的酰卤，其中胺基被保护基如Boc或Fmoc保护。
本文所用的术语“酰卤中间体”指的是酰卤单体或酰卤低聚物。
本文所用的术语“串联单元”指的是低聚物中的可相同或不同的单元，其在大分子中连续或相继出现。
“DBU”指的是1，8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯。
“DBN”指的是1，5-二氮杂双环[4.3.0]壬-5-烯。
“Boc”指的是叔丁氧基羰基。
“Fmoc”指的是9-芴基甲氧基羰基。
以下实施例在一些情况下阐明了本发明的一部分(例如被保护的氨基酰卤的制备及其在制备聚酰胺低聚物中的用途)，而在其它情况下阐明了用于制备本发明的被保护的氨基酰卤的α-卤代烯胺的各种特征。因此不应将它们理解为限制的含义。
实施例1
N-(1-氯-2-甲基丙-1-烯基)-N，N-二甲基胺的改进合成
在30分钟内将二甲基异丁酰胺(25.00g，217.39mmol)滴加至DMF(336μL，4.34mmol)与POCl3(60.70mL，651.22mmol)的溶液中。将得到的溶液在室温下搅拌并通过1H-NMR监测。3小时后，将反应物真空浓缩以除去所有过量的POCl3。然后将三乙胺(33.30mL，238.91mmol)滴加至得到的氯代亚胺鎓盐溶于少量CH2Cl2(10mL)中形成的溶液中。将该混合物在70℃(100乇)下蒸馏，得到22.70g N-(1-氯-2-甲基丙-1-烯基)-N，N-二甲基胺。1H NMR(CDCl3)：δ2.36(s，6H)，4.11(s，2H)，1.74(brs，6H)。
实施例2
N-(1-氯-2-甲基丙-1-烯基)-N-甲基氨基甲基聚苯乙烯的合成
N-氯甲基-N-甲基异丁酰胺：将氯代三甲基硅烷(860.40g，7920mmol)中的N-甲基异丁酰胺(200.00g，1980mmol)与低聚甲醛(50.50g，1680mmol)的混合物缓慢加热至回流。在约62℃下，反应放热且大部分低聚甲醛溶解。将该混合物继续回流4小时，然后滤除固体。将滤液浓缩以除去几乎所有过量的TMSCl，然后再次过滤，得到219g N-氯甲基-N-甲基异丁酰胺。1HNMR(CDCl3)：(2个旋转异构体)：δ5.33(s)和5.30(s)[2H重叠]，3.11(s)和2.97(s)[3H重叠]，2.93(七重峰，J＝6.2Hz)和2.75(七重峰，J＝6.4Hz)[1H重叠]，1.14(d，J＝6.2Hz)和1.10(d，J＝6.2Hz)[6H重叠]。
N-甲基异丁酰氨基甲基聚苯乙烯：将无水FeCl3(202.70g，1250mmol)分批加入机械搅拌的1％交联苯乙烯-二乙烯基苯共聚物(100g，960mEq)与N-氯甲基-N-甲基异丁酰胺(186.80g，1250mmol)在CH2Cl2(1L)中的混合物中，保持内部反应温度为-5℃至5℃。将得到的黄色浆状物在室温下搅拌5天，然后过滤并用CH2Cl2(3×)、1∶1的1N HCl水溶液/1，4-二氧杂环己烷(1×)、然后是多份MeOH洗涤，直至颜色褪去。用1∶1的1N HCl水溶液/1，4-二氧杂环己烷洗涤的步骤剧烈放热，因此通过首先将1，4-二氧杂环己烷加至树脂，然后在缓慢加入1N HCl的同时用干冰/丙酮浴冷却该搅拌的浆液。室温下真空干燥过夜，得到193.0g树脂，为米色固体。基于元素分析计算树脂上的酰胺载量为4.56mmol/gm。幻角13CNMR(CD2Cl2)：(2个旋转异构体)：δ177.38和176.95(CO)，53.12和50.57(CH2N)，34.70和34.00(NCH3)，30.56和30.45(CHMe2)，20.03和19.53(CH(CH3)2)。FT-IR：1642.92cm-1(宽峰CO伸缩)。1.00 C14H19NO+0.10H2O的元素分析计算值：C，76.74；H，8.83；N，6.39；O，8.03；实测值：C，76.65；H，8.74；N，6.30；O，7.81。
N-(1-氯-2-甲基丙-1-烯基)-N-甲基氨基甲基聚苯乙烯：用无水CH3CN(@1.5L)将N-甲基异丁酰氨基甲基聚苯乙烯(100.00g，456mEq)洗涤两次。然后加入一份新制CH3CN(1.5L)，并用冰水浴使反应冷却，同时分批加入PCl5(330.16g，1585mmol)，添加速率应使内部反应温度保持在10℃至17℃。将得到的混合物在室温下缓慢搅拌4小时，然后过滤并用2份CH3CN洗涤。通过用3份CHCl3洗涤将溶涨的聚合物压缩3倍。重复进行该CH3CN/CHCl3循环洗涤以完全除去过量的PCl5。
在无水CHCl3(1.5L)中制备N-甲基异丁酰氨基甲基聚苯乙烯的氯代亚胺氯化鎓的浆液。用干冰/丙酮将其冷却至-10℃，同时滴加Et3N(317mL，2275mmol)。没有生成Et3NHCl的沉淀。将得到的混合物在0℃下搅拌2小时，然后过滤并依次用等份的CHCl3、1∶2 CH3CN/CHCl3、1∶1CH3CN/CHCl3、然后是CHCl3洗涤。反应溶剂是无水的且CHCl3用戊烯稳定。真空干燥，得到金黄色N-(1-氯-2-甲基丙-1-烯基)-N-甲基氨基甲基聚苯乙烯。
树脂的载荷如下测定：将过量的乙酸(26.9mg)加至CDCl3(800mL)中的N-(1-氯-2-甲基丙-1-烯基)-N-甲基氨基甲基聚苯乙烯(96mg)中，并在室温下搅拌10分钟后对1H NMR谱中的乙酰基峰进行积分。由[(CH3COCl积分值)/(CH3COOH积分值)]×26.9mg/60.05/0.096g计算得到数值2.64mEq/gm。
实施例3
1-甲基-4-(BOC氨基)吡咯-2-酰氯的合成
将N-(1-氯-2-甲基丙-1-烯基)-N，N-二甲基胺(31μL，0.23mmol)加至1-甲基-4-(BOC氨基)吡咯-2-羧酸(50mg，0.21mmol)在CDCl3(200mL)中的混合物中。几分钟后，反应混合物的1H-NMR显示：酸已完全转化为酰卤。该酰氯的溶液在室温下放置过夜后，其质子谱不变。1H NMR(CDCl3)：δ7.35(brs，1H)，6.93(d，J＝2Hz，1H)，6.46(brs，1H)，3.82(s，3H)，1.50(s，9H)。
实施例4
1-甲基-4-(BOC氨基)咪唑-2-酰氯的合成
将N-(1-氯-2-甲基丙-1-烯基)-N，N-二甲基胺(660μL，4.99mmol)加至1-甲基-4-(BOC氨基)咪唑-2-甲酸(1.00g，4.17mmol)在CHCl3(8.00mL)中的混合物中。几分钟后，反应混合物的1H-NMR显示酸已完全转化为酰氯。1HNMR(CDCl3)：δ7.48(brs，1H)，3.95(s，3H)，1.50(s，9H)。
实施例5
使用N-(1-氯-2-甲基丙-1-烯基)-N-甲基氨基甲基聚苯乙烯合成酰氯
在一个干燥的盒子中，将2当量的N-(1-氯-2-甲基丙-1-烯基)-N-甲基氨基甲基聚苯乙烯加至约0.5至1.0mmol羧酸在CD3CN中的0.20M至0.25M的搅拌混合物中。通过1H-NMR监测得到的反应混合物直至反应完全。然后将含有酰氯的等分液相通过加入少量的甲醇、乙醇或40％的MeNH2进行衍生。在1至3小时内通过1H-NMR和HPLC监测这些反应，至完全生成酯或酰胺，然后真空浓缩并进行表征。使用Vydac4.6×250mm的蛋白质&肽C18柱在Agilent 1100体系上进行反相HPLC，洗脱速率为1.2mL/min，线性梯度为15分钟内自20％MeCN：80％H2O至100％MeCN。两种溶剂均含有0.1％的TFA。按照这些操作制得实施例A-M的化合物。
实施例5A
(5-氯羰基-1-甲基-1H-吡咯-3-基)-氨基甲酸叔丁酯干净地且完全由4-叔丁氧基羰基氨基-1-甲基-1H-吡咯-2-甲酸经过夜形成。1H NMR(CD3CN)：δ7.35(brs，1H)，7.03(d，J＝1.9Hz，1H)，3.79(s，3H)，1.47(s，9H)。13CNMR(CD3CN)：δ156.20，125.54，114.59，36.96，27.69。
4-叔丁氧基羰基氨基-1-甲基-1H-吡咯-2-甲酸甲酯干净地且完全由(5-氯羰基-1-甲基-1H-吡咯-3-基)-氨基甲酸叔丁酯与甲醇的反应形成，HPLC于304nm下检测，于8.547分钟处存在一个单峰。1H NMR(CD3CN)：δ7.27(brs，1H)，7.03(brs，1H)，6.63(s，1H)，3.82(s，3H)，3.74(s，3H)，1.46(s，9H)。13C NMR(CD3CN)：δ161.35，153.37，123.07，119.54，107.68，50.70(OCH3)，36.13，27.73。C12H19N2O4(M++1)的精确分子量计算值：255.1339；实测值：255.1333。
(1-甲基-5-甲基氨基甲酰基-1H-吡咯-3-基)-氨基甲酸叔丁酯干净地且完全由(5-氯羰基-1-甲基-1H-吡咯-3-基)-氨基甲酸叔丁酯与40％的甲胺水溶液的反应形成，HPLC于304nm下检测，于5.870分钟处存在一个单峰。1H NMR(CD3CN)：δ7.27，(br s，1H)，6.82(brs，1H)，6.58(brs，1H)，6.45(s，1H)，3.81(s，3H)，2.76(d，J＝4.7Hz，3H)，1.46(s，9H)。13CNMR(CD3CN)：δ162.25，153.43，122.49，122.34，102.76，35.78，35.75，27.76，25.09(NCH3)。C12H20N3O3(M++1)精确分子量计算值：254.1499；实测值：254.1504。
实施例5B
(2-氯羰基-1-甲基-1H-咪唑-4-基)-氨基甲酸叔丁酯干净地且完全由4-叔丁氧基羰基氨基-1-甲基-1H-咪唑-2-甲酸在1小时内形成。1H NMR(CD3CN)：δ8.02(brs，1H)，7.50(brs，1H)，3.89(s，3H)，1.48(s，9H)。
4-叔丁氧基羰基氨基-1-甲基-1H-咪唑-2-甲酸甲酯干净地且完全由(2-氯羰基-1-甲基-1H-咪唑-4-基)-氨基甲酸叔丁酯与甲醇的反应形成，HPLC于304nm下检测，于6.088分钟处存在一个单峰。1H NMR(CD3CN)：δ9.11(brs，1H)，7.35(brs，1H)，3.98(s，3H)，3.92(s，3H)，1.49(s，9H)。C11H18N3O4(M++1)精确分子量的计算值：256.1292；实测值：256.1291。
(1-甲基-2-甲基氨基甲酰基)-1H-咪唑-4-基)-氨基甲酸叔丁酯干净地且完全由(2-氯羰基-1-甲基-1H-咪唑-4-基)-氨基甲酸叔丁酯与40％的甲胺水溶液形成，HPLC于304nm下检测，于5.642分钟处存在一个单峰。1H NMR(CD3CN)：δ7.36，(brs，1H)，7.04(brs，1H)，3.94(s，3H)，2.81(s，3H)，1.47(s，9H)。C11H19N4O3(M++1)精确分子量的计算值：255.1452；实测值：255.1429。
实施例6
使用N-(1-氯-2-甲基丙-1-烯基)-N-甲基氨基甲基聚苯乙烯合成4-[(4-叔丁氧基羰基氨基-1-甲基-1H-咪唑-2-羰基)-氨基]-1-甲基-1H-咪唑-2-甲酸甲酯
室温下搅拌4-叔丁氧基羰基氨基-1-甲基-1H-咪唑-2-甲酸(1.30g，5.40mmol)与N-(1-氯-2-甲基丙-1-烯基)-N-甲基氨基甲基聚苯乙烯(1.55meq/g，6.96g，10.77meq)在无水乙腈(20mL)中的混合物。15分钟内，BOCNH-lm-COOH全部溶解并转化为相应的酰卤。
然后在氮气氛下过滤反应混合物并用20mL无水乙腈洗涤树脂。合并含有酰氯的乙腈滤液并滴加至剧烈搅拌的4-氨基-1-甲基-1H-咪唑-2-甲酸甲酯(643mg，4.15mmol)的CH2Cl2(20mL)溶液和Na2CO3(572mg，5.40mmol)的H2O(20mL)溶液的两相混合物中。将得到的反应混合物搅拌5分钟，然后用CH2Cl2和H2O稀释。分离CH2Cl2溶液、干燥(MgSO4)并浓缩，得到定量产量(1.64g)的4-[(4-叔丁氧基羰基氨基-1-甲基-1H-咪唑-2-羰基)-氨基]-1-甲基-1H-咪唑-2-甲酸甲酯，为非常纯的米色固体。使用Vydac4.6×250mm蛋白质&肽C18柱在Agilent 1100体系上对该物质进行反相HPLC，洗脱速率为1.2mL/min，线性梯度为15分钟内自20％MeCN：80％H2O至40％MeCN：60％H2O。两种溶剂均含有0.1％TFA。HPLC在304nm下检测，洗脱至12.223分钟时出现单峰。1H NMR(CD3CN)：δ7.56(s，1H)，7.14(brs，1H)，4.01(s，3H)，4.00(s，3H)，3.90(s，3H)，1.51(s，9H)。
实施例7
使用N-(1-氯-2-甲基丙-1-烯基)-N-甲基胺基甲基聚苯乙烯合成1-甲基-4-{[1-甲基-4-({1-甲基-4-[(1-甲基-1H-咪唑-2-羰基)-氨基]-1H-咪唑-2-羰基}-氨基)-1H-咪唑-2-羰基]-氨基}-1H-吡咯-2-甲酸甲酯
将三氟甲磺酸三甲基甲硅烷酯(150μL，0.81mmol)一次性加入1-甲基-4-[(1-甲基-1H-咪唑-2-羰基)-氨基]-1H-咪唑-2-甲酸(200mg，0.80mmol)在无水乙腈(8.00mL)中的混合物中。将瞬间形成的溶液转移至固体N-(1-氯-2-甲基丙-1-烯基)-N-甲基氨基甲基聚苯乙烯(1.55meq/g，1.04g，1.61meq)。在室温下搅拌10分钟后，加入等体积的(用戊烯稳定的)无水CHCl3并在惰性气氛中过滤该混合物。用额外10mL(用戊烯稳定的)无水CHCl3洗涤树脂，合并含有1-甲基-4-[(1-甲基-1H-咪唑-2-羰基)-氨基]-1H-咪唑-2-酰氯的滤液，并将其滴加至剧烈搅拌的4-[(4-氨基-1-甲基-1H-咪唑-2-羰基)-氨基]-1-甲基-1H-吡咯-2-甲酸甲酯(171mg，0.62mmol)的CHCl3(10mL)溶液和Na2CO3(170mg，1.60mmol)的H2O(5mL)溶液的两相混合物中。将得到的反应混合物搅拌5分钟，然后用CHCl3和H2O稀释。分离CHCl3溶液、干燥(MgSO4)并浓缩，得到产率为59％(240mg)的1-甲基-4-{[1-甲基-4-({1-甲基-4-[(1-甲基-1H-咪唑-2-羰基)-氨基]-1H-咪唑-2-羰基}-氨基)-1H-咪唑-2-甲基]-氨基}-1H-吡咯-2-甲酸甲酯，为非常纯的米色固体。使用Vydac 4.6×250mm蛋白质&肽C18柱在Agilent 1100体系上对该物质进行反相HPLC，洗脱速率为1.2mL/min，线性梯度为15分钟内自20％MeCN：80％H2O至40％MeCN：60％H2O。两种溶剂均含有0.1％TFA。HPLC在304nm下检测，洗脱至10.847分钟时出现单峰。1H NMR(CD3CN加TFA)：δ10.90(s，1H)，10.71(s，1H)，9.49(s，1H)，7.85(s，1H)，7.76(s，1H)，7.65(m，2H)，7.46(d，J＝1.8 Hz，1H)，6.92(d，J＝1.9Hz，1H)，4.15(s，3H)，4.12(s，3H)，4.11(s，3H)，3.92(s，3H)，3.80(s，3H)。