在有機(jī)化學(xué)中,氰基的合成有兩種方法主流方法,一種是通過(guò)“CN”源性離子試劑(如NaCN)親核,一種是酰胺/肟脫水。
前者劇毒,后者雖然已有百年歷史,但許多現(xiàn)有方法存在毒性高、反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、適用范圍窄或后處理復(fù)雜等問(wèn)題。因此開(kāi)發(fā)一種操作簡(jiǎn)單、條件溫和、適用范圍廣酰胺成“腈”的方法是有必要的。
三苯基氧膦做為很多反應(yīng)的副產(chǎn)物,一直以來(lái)都為人所詬病,合成工作者最常考慮的是怎么除去的問(wèn)題,很少考慮在方法學(xué)設(shè)計(jì)中怎么用一下,
基于此,來(lái)自俄羅斯的的研究人員開(kāi)發(fā)了一種催化Appel型脫水反應(yīng),使用草酰氯、三乙胺和三苯基氧化膦作為催化劑,能快速將酰胺轉(zhuǎn)化為腈類(lèi)化合物,反應(yīng)條件溫和且適用范圍廣。
在反應(yīng)的初始研究階段,研究人員利用發(fā)現(xiàn)沒(méi)有三苯基氧膦,該反應(yīng)無(wú)法發(fā)生,而是發(fā)生了異氰酸酯的途徑;
而當(dāng)三苯基氧膦用量為1 mol%,草酰氯為2當(dāng)量,三乙胺為3當(dāng)量時(shí),反應(yīng)在10分鐘內(nèi)完成,轉(zhuǎn)化率高達(dá)100%。
研究人員隨后篩選了該種反應(yīng)模式底物的范圍,發(fā)現(xiàn)無(wú)論是芳香族酰胺,雜環(huán)酰胺, 脂肪族酰胺, 功能化酰胺衍生物 均能成功轉(zhuǎn)化為目標(biāo)產(chǎn)物,表現(xiàn)出優(yōu)異的反應(yīng)性能。
但是Boc保護(hù)的氨基酸不在此類(lèi)之中,推測(cè)是因?yàn)椴蒗B葪l件下,Boc帶來(lái)的副反應(yīng)途徑
在反應(yīng)機(jī)理的探討上,作者提出了兩種可能得催化循環(huán)路徑;
路徑1中,三苯基氧膦與草酰氯首先反應(yīng)生成中間體氯代磷鎓氯化物(B)。然后在三乙胺存在下,B與酰胺通過(guò)氧原子作用生成物種D和E,隨后消除TPPO生成腈產(chǎn)物。
路徑2中,在生成中間體B后,B與酰胺通過(guò)N原子作用生成N-酰基三苯基磷亞胺(F),再經(jīng)消除生成腈類(lèi)化合物。
公眾號(hào)觀點(diǎn)比較認(rèn)可路徑1,因?yàn)槁窂?的中間體F比較穩(wěn)定,而且我們之前也說(shuō)過(guò)氧和磷之間特殊的親和力來(lái)源于靜電吸引,軌道吸引,能量匹配,
但研究人員更認(rèn)可第2種路徑,因?yàn)樗麄冊(cè)赟I里有一個(gè)佐證試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)分離出來(lái)F中間態(tài)在三乙胺和草酰氯的作用下會(huì)快速轉(zhuǎn)化成腈;
很顯然這個(gè)證據(jù)并不充分,對(duì)于真正的機(jī)理路徑是是什么,肯定是需要一些計(jì)算的。
但不管怎么說(shuō),研究人員提供了一個(gè)很好的酰胺脫水成腈的替代方法,左右不過(guò)10min,感興趣的不妨嘗試一下。
參考文獻(xiàn):
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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