酰胺键是众多药物分子中的重要组成部分，大多数情况下需借助缩合试剂完成。目前，市面上已有大量缩合试剂可供选择，并广泛用于（潜在）药物的规模化合成中。然而，底物（羧酸、胺等）尤其是氨基酸类在常规有机溶剂中的溶解度欠佳，普遍采用DMF、NMP等偶极非质子溶剂实现，这类试剂毒性高，安全风险大，目前已受到欧盟等市场的限制和管控。鉴于此，Badland团队将目光投向了更绿色、安全的水性介质，并探究了缩合试剂在水性介质中的表现。

团队选取苯甲酸和苄胺的酰胺化反应为模型，为兼顾溶解性问题，初期采用水/NMP混合溶剂，对48种不同的缩合试剂及组合进行了筛选（见下图1）。

图1 不同缩合试剂/组合在水性介质中的缩合反应表现

从初步试验结果来看，多数试剂以中等及以上收率获得目标酰胺，该团队从中挑选了潜力试剂进行后续优化和探究：改用乙腈/水作为反应介质，对DIC、DMTMM、COMU、EEDQ、CDI等试剂逐一进行参数优化。结果显示，DIC-HOPO组合表现最为突出，在模型反应中获得最高产率 ；DMTMM体系中四氟硼酸盐比氯盐表现更佳；TPTU-NMI和COMU-Collidine等同样表现出优异的反应活性，而喹啉类试剂需要亚化学计量的酸和更长的反应时间；CDI和特戊酸酐则需要按顺序活化进行反应，实现收率的提升。

在确定了各体系的最优条件后，Badland团队系统考察了不同试剂及组合的底物适用范围（表1）。结果表明：每种偶联试剂的性能高度依赖于底物结构，这也突显了工艺开发中试剂筛选的重要性。

表1 水性偶联试剂/组合的底物适用范围

1. TPTU-NMI和COMU-Collidine

这两种试剂组合展现了较为广泛的底物范围，尤其在苯胺参与的缩合反应中展现了很高的收率，但二者面对空间位阻较大的2,6-二甲基苯甲酸时，均难以实现酰胺的转化。

该试剂在仲胺的酰胺化反应中表现最佳，收率普遍高于其他试剂，但对苯胺类底物和大位阻底物中反应效果很差，存在底物局限性。

3. DIC-HOPO

该组合在所有的底物组合中均表现优异，即使在位阻较大的底物中，通过适当升温和延长反应时间，也能顺利获得目标酰胺。其机理研究证实（图2），HOPO的参与有效抑制了N-酰基脲副产物的形成，使反应从常规活化酯中间体快速转化为活化的HOPO中间体，从而提升效率。

图2 DIC-HOPO作用机理

4. 其他试剂

CDI可以有效促进脂肪族伯胺与位阻较小的羧酸酰胺化，其他底物类型表现效果欠佳，而EEDQ和EDC-Oxyma表现中规中矩，并没有明显的底物适配规律。

此外，团队还专门考察了各试剂活化中间体在水相中的稳定性（表2），DIC-HOPO同样表现出极高的稳定性，远优于其他试剂。

表2 缩合试剂/组合活化中间体在水相中的稳定性

总的来说，多种酰胺化试剂已被证明能够在水相反应体系中促进羧酸与胺的偶联反应，从而避免了使用有毒的偶极非质子溶剂。其中DIC-HOPO组合兼具最广泛的底物适用范围和最稳定的活性中间体，DMTMM为仲胺底物提供了优选方案。这些发现有望减少对有害溶剂的依赖，为绿色、可持续的酰胺化工艺提供了切实可行的替代路径。

参考文献：

[1] A comparative study of amide-bond forming reagents in aqueous media-Substrate scope and reagent compatibility. DOI: 10.1016/j.tetlet.2017.10.014