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方法|吡咯-2-羧酸酯区域选择性甲酰化

 化解Chem 2021-04-28

引言

通讯作者是Yoshikazu Kumura,一作为Takuya Warashina该研究报道了通过使用不同的试剂(结晶态的Vilsmeier试剂和二氯甲基烷基醚试剂)对吡咯-2-羧酸酯进行区域选择性甲酰化,反应具有非常优异的区域选择性:

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 简介

由于芳基醛可以转变成为多种官能团,因此,在芳香化合物上直接进行区域选择性甲酰化,是一个具有重要意义的合成方法。

对于吡咯-2-羧酸酯的4位或5位进行选择性甲酰化,将会分别获得4-甲酰基-1-H-吡咯-2-羧酸酯和5-甲酰基-1-H-吡咯-2-羧酸酯,这两个甲酰化衍生物,在药物化学和工业材料中,都是重要的中间体

早期报道,使用三氯氧磷和DMF与EDC作用,对吡咯-2-甲酸乙酯进行甲酰化,结果获得了4位和5位均发生甲酰化的衍生物,并且两者收率接近,分别位42%和46%。这对于后续的分离纯化而言,将会造成极大的困难,导致生产成本的提高

因此,开发高效的区域选择性甲酰化方法,一方面可以提高该反应的效率,另外也可以降低分离成本


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5-甲酰化反应探索

Vilsmeier-Haack(VR)试剂常用于芳香环的甲酰化。通常而言,该试剂通常由DMF和POCl3原位制备,并直接使用。但是,原位制备的该试剂与吡咯-2-羧酸乙酯反应时候,反应的区域选择性不佳。该试剂在大量制备和使用过程中,还会生成副产物,并且试剂本身具有毒害性。

作者近期开发了一种新的制备VR试剂的方法,可以避免产生废水,从而杜绝磷酸副产物的生成。

DMF经过邻苯二甲酰氯处理,即可转化为VR试剂,同时生成的邻苯二甲酸酐在多种溶剂中溶解,制备得到的VR试剂可以白色固体进行分离纯化

获得固体的VR试剂后,作者尝试用于吡咯-2-羧酸乙酯的甲酰化:

从这些结果可知,该固体VR试剂在多种溶剂中,都表现出非常优异的反应区域选择性,可以高效地制备5位甲酰化的产物

随后,作者将该试剂用于吡咯-2-甲酸甲酯的甲酰化:

结果,反应在室温条件下,即可完全转化,并且以大于99.9:0.1的区域选择性,获得5-甲酰化产物

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4-甲酰化反应探索

二氯甲基醚在Lewis酸作用下,同样可以对芳香化合物进行甲酰化,并且该试剂也是一个大量生产使用对甲酰化试剂。

早期,人们使用高毒性对五氯化磷(PCl5)或三苯基氧化膦与甲酸甲酯制备二氯甲氧基甲基醚。该方法不利因素除了使用到毒性化合物外,甲酸甲酯是一个挥发性大的液体,工业规模利用不便

为此,作者近期也开发了通过草酰氯制备的方法:

该方法可以简便地应用于放大制备,1 mol级别分离收率达到70-83%

接下来,作者采用该试剂对吡咯-2-羧酸甲酯进行甲酰化:

结果表明,以二氯甲基醚作为甲酰化试剂,可以特异选择性地制备4-甲酰化对吡咯衍生物,同样可以达到选择性大于99.9:1

相对而言,该反应为了获得优异选择性,需要控制反应在低温下进行

评述

反应的区域选择性对于制备某些化合物而言,具有非常重要的意义

从吡咯-2-羧酸酯的区域选择性甲酰化研究,我们可以发现:相同的试剂,如果以不同的形式(原位制备、固体分离纯化后)进行反应,那么反应的结果有可能产生非常大的差异

而,通过更换不同的试剂,以及对反应条件的调控,也会对反应的区域选择性发生决定性的改变

因此,研究过程遇到问题的时候,多思考,多尝试,总会找到解决问题的方法

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