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1,2 - 氨基醇结构是多种天然产物、生物活性分子及药物中的关键核心母核。传统合成策略包括氨基酸还原环氧化物与胺的亲核开环烯烃的氨羟化α- 羟甲基酮的还原胺化以及有机金属试剂与亚胺的亲核加成等,这些方法虽具有一定适用性,但常需苛刻反应条件(如强还原剂、高活性环氧化物、贵金属催化剂),存在明显局限性。近年来发展的替代策略(如自由基-自由基偶联、α- 氨基自由基与醛的氮杂频哪醇偶联等)反应条件更温和,但仍依赖亚胺或特殊自由基前体的预先制备。

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近期,兰州大学张旭刚/许鹏飞团队报道了一种无催化剂光诱导Brook重排-Mannich反应实现1,2 - 氨基醇合成。汉茨希酯(HEH)N-((三甲基硅基) 甲氧基) 邻苯二甲酰亚胺之间形成的电子给体-受体(EDA)复合物经光诱导生成 (三甲基硅基)甲氧基自由基,接着通过自由基Brook重排形成α- 羟甲基自由基。α-羟甲基自由基对原位生成的烷基亚胺离子的加成反应生成1,2 - 氨基醇。【

Org. Lett.
2026, https://doi.org/10.1021/acs.orglett.5c04773 】

反应条件优化

作者选取N-((三甲基硅基) 甲氧基) 邻苯二甲酰亚胺 1苯丙醛 2二苄胺 3汉茨希酯 4作为模型底物,对底物当量、溶剂、光源及反应时间进行了系统优化。

最优反应条件为:1.5 当量的底物 1、2、41.0 当量的底物 3,以六氟异丙醇(HFIP)为溶剂,在氮气氛围下用20 W 427 nmKessil 灯照射 16 小时,目标产物(TMS 脱保护后的 1,2 - 氨基醇 5)的 NMR 产率为71%,分离收率达66%

光源方面:440 nm 和 456 nm 蓝光光源的产率分别为 53% 和 37%,低于 427 nm;390 nm 照射下产率为 70%,与标准条件相当,但427 nm 仍为最优选择

溶剂:HFIP是反应必需的溶剂,甲醇(MeOH)或 N,N - 二甲基甲酰胺(DMF)作为溶剂时均未得到目标产物,推测 HFIP 不仅能提供稳定亚胺离子的酸性环境,还可能参与产物中 O-TMS 键的断裂

光照是反应不可或缺的条件,无光照时无目标产物生成;反应需在氮气氛围下进行,空气条件下仅检测到痕量目标产物。

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底物范围

在最优条件下,作者对胺类和醛类底物的适用范围进行了全面考察。

胺类底物:除模板反应中的未取代二苄胺外,4 - 甲氧基取代二苄胺可顺利反应,目标产物 6 获得中等收率;N-甲基苄胺衍生物(苯环上含未取代、甲氧基、F、Cl、Br 取代基及 1 - 萘基)均具有良好耐受性,产物 7-11、14 的收率介于中等至良好水平;β- 氨基酸酯底物参与反应时,产物 12 获得良好收率;N - 乙基苄胺和 N - 甲基苯乙胺为底物时,产物 13、15 收率良好;药物活性成分贝他斯汀可顺利发生转化,目标产物收率良好(16)。无环仲胺底物大多反应效果优异,产物 18、19、22 收率满意;环状仲胺则存在较强竞争反应,目标产物收率较低(如 20),产物 21 收率良好;伯胺底物虽易在柱层析过程中分解,但金刚烷胺和美金刚为底物时,产物 23、24 仍获得满意收率。此外,该策略还成功应用于复杂药物片段的后期官能化,药物衍生物 25-27 均以合成有用收率获得目标产物。

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醛类底物:支链和直链脂肪醛均能顺利反应,产物 28-34 收率中等至良好;烷基链含双键的直链醛(35、36)、环脂肪醛(环戊烷甲醛、环己烷甲醛、1 - 金刚烷甲醛等,无论是否含高张力小环或含氮杂环)(37-43)、芳香醛(苯甲醛 44)以及石胆酸衍生醛(45)均具有良好耐受性,目标产物收率介于中等至良好水平。

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放大实验

放大实验中,该反应方案仍表现出良好的实用性,产物 21 的分离收率达75%;产物 5 经 Pd/C 催化氢化脱保护可转化为无保护氨基醇 46,进一步拓展了该方法的合成应用范围。

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反应机理研究

自由基抑制实验:加入 3.0 当量的自由基清除剂 2,2,6,6 - 四甲基哌啶氧化物(TEMPO)后,模型反应被完全抑制,HRMS 检测到羟甲基自由基的 TEMPO 加合物,证实反应具有自由基性质

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光照控制实验:黑暗条件下无目标产物生成,但还原胺化副产物的生成不受影响,结合自由基抑制实验表明,HEH 可利用其还原能力直接还原体系中原位生成的亚胺离子;环丙烷甲醛参与反应时得到非开环产物37,表明无 α- 氨基自由基形成,间接证实亚胺离子与HEH 之间未通过EDA 复合物发生单电子转移

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UV/vis 吸收光谱显示,HEH 与底物 1 的混合物出现明显红移,表明二者形成有色 EDA 复合物,且 HEH 可在蓝光 LED 照射下吸收光子;NMR 滴定证实 HEH 与底物 1 之间存在弱相互作用;Job 法分析显示最具吸收活性的物种化学计量比为 1:1;Benesi-Hildebrand 法测定该复合物的缔合常数 K_EDA=3.55 M⁻¹;以 5,5 - 二甲基吡咯啉 N - 氧化物(DMPO)为自由基捕获剂的电子顺磁共振(EPR)实验,进一步证实了 α- 羟甲基自由基的生成。

基于上述实验结果及相关 EDA 策略研究基础,作者提出了合理的反应机理:首先, HEH 与 N-((三甲基硅基) 甲氧基) 邻苯二甲酰亚胺形成EDA 复合物 I;可见光照射下,复合物 I 发生分子内单电子转移,生成二氢吡啶自由基阳离子邻苯二甲酰亚胺阴离子(三甲基硅基) 甲氧基自由基 II;随后,自由基 II发生自由基布鲁克重排并脱除 TMS 保护基,形成稳定的α- 羟甲基自由基 III;α- 羟甲基自由基 III 对原位生成的烷基亚胺离子进行亲核加成,得到自由基阳离子 IV;二氢吡啶自由基阳离子通过氢原子转移(HAT)快速捕获瞬态的氨基自由基阳离子 IV,形成铵盐 V;最后,邻苯二甲酰亚胺阴离子作为内碱,使铵盐 V 发生去质子化,生成目标1,2 - 氨基醇产物。

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作者提出了一种简便的一锅法、模块化、通用合成1,2 - 氨基醇的方法。该方法的优势在于起始原料廉价且易于制备,多种胺类和醛类底物均有商业供应。此 简单的曼尼希型反应自由基策略 ,在温和条件下进行,无需光催化剂或额外添加剂。其在药物分子后期衍生化中的应用,进一步证明了该方法的工业转化潜力。

参考资料:1,2-Amino Alcohols via Visible-Light-Mediated Mannich-Type Reaction Enabled by Brook Rearrangement;Ai-Lian Wang, Yi-Fan Yao, Xu-Gang Zhang,* and Peng-Fei Xu*;

Org. Lett.
2026

https://doi.org/10.1021/acs.orglett.5c04773

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