在有机化学中,氰基的合成有两种方法主流方法,一种是通过“CN”源性离子试剂(如NaCN)亲核,一种是酰胺/肟脱水。
前者剧毒,后者虽然已有百年历史,但许多现有方法存在毒性高、反应时间长、适用范围窄或后处理复杂等问题。因此开发一种操作简单、条件温和、适用范围广酰胺成“腈”的方法是有必要的。
三苯基氧膦做为很多反应的副产物,一直以来都为人所诟病,合成工作者最常考虑的是怎么除去的问题,很少考虑在方法学设计中怎么用一下,
基于此,来自俄罗斯的的研究人员开发了一种催化Appel型脱水反应,使用草酰氯、三乙胺和三苯基氧化膦作为催化剂,能快速将酰胺转化为腈类化合物,反应条件温和且适用范围广。
在反应的初始研究阶段,研究人员利用发现没有三苯基氧膦,该反应无法发生,而是发生了异氰酸酯的途径;
而当三苯基氧膦用量为1 mol%,草酰氯为2当量,三乙胺为3当量时,反应在10分钟内完成,转化率高达100%。
研究人员随后筛选了该种反应模式底物的范围,发现无论是芳香族酰胺,杂环酰胺, 脂肪族酰胺, 功能化酰胺衍生物 均能成功转化为目标产物,表现出优异的反应性能。
但是Boc保护的氨基酸不在此类之中,推测是因为草酰氯条件下,Boc带来的副反应途径
在反应机理的探讨上,作者提出了两种可能得催化循环路径;
路径1中,三苯基氧膦与草酰氯首先反应生成中间体氯代磷鎓氯化物(B)。然后在三乙胺存在下,B与酰胺通过氧原子作用生成物种D和E,随后消除TPPO生成腈产物。
路径2中,在生成中间体B后,B与酰胺通过N原子作用生成N-酰基三苯基磷亚胺(F),再经消除生成腈类化合物。
公众号观点比较认可路径1,因为路径2的中间体F比较稳定,而且我们之前也说过氧和磷之间特殊的亲和力来源于静电吸引,轨道吸引,能量匹配,
但研究人员更认可第2种路径,因为他们在SI里有一个佐证试验,发现分离出来F中间态在三乙胺和草酰氯的作用下会快速转化成腈;
很显然这个证据并不充分,对于真正的机理路径是是什么,肯定是需要一些计算的。
但不管怎么说,研究人员提供了一个很好的酰胺脱水成腈的替代方法,左右不过10min,感兴趣的不妨尝试一下。
参考文献:
Shipilovskikh, S. A.; Vaganov, V. Y.; Denisova, E. I.; Rubtsov, A. E.; Malkov, A. V., Dehydration of Amides to Nitriles under Conditions of a Catalytic Appel Reaction.
Org Lett2018
20(3), 728-731.
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