|
Hofmann重排是最古老的以及构建胺的常用合成方法. 但是用于该方法的比较实用的试剂仍然是比较少的. 使用溴的碱性溶液的方法收率不是很令人满意,并且不是很稳定. 因此开发了许多其他的氧化体系,比如高价碘(III)试剂( PhI(OCOCF3)2, PhIO-HC02H, PhI(OTs)OH, and PhI(OAc)2 ); 四乙酸铅; 苄基三甲基三溴化铵; NBS-AgOAc。 之前作者报道了一篇合成咪唑并吡啶的方法，它是非肽AII受体拮抗剂的核心结构，比如强力降血压药 MK-996。其中脲2的合成是通过酰胺1的Hofmann重排进行制备的，使用PhI(OAc)2，收率高。 但是NBS可能是一个更加实用的试剂。可惜的是使用NBS-KOH/MeOH体系，只拿到60%收率，有30%原料回收，以及副产物4，5。在这里，NBS本身是一个溴化试剂，这对于它完成该转化有很大的影响。 问题总会是有的吗，接下来看作者研究，如何破解这一难题。通过研究NBS在碱性溶剂中的化学行为，成功地解决了这一问题。 碱在其中起了很大的作用。如果没有KOH, 只能拿到4，没有产物脲生成。加入0.25当量KOH后，发现4减少了，脲2多起来。当使用2.5eq KOH，1eq NBS的时候，最大达到60%转化，并且生成1.1%的4和11.7%的5。很明显，如果没有碱，那么NBS只是一个溴化试剂，但是当有碱存在的时候，NBS就具有了氧化剂的功能。 接下来通过低温NMR进行研究. KOH溶解在氘水里面，冷却到-5°C后，加入NBS。定期取样做1H和13C测试。结果表明，当NBS溶解的时候，已经没有NBS存在了。主要的产物经过鉴定为琥珀酰胺酸二甲盐（8）以及琥珀酰亚胺钾盐（7）。其中转换成7是可逆的，经过时间推移，NBS与7之间的平衡被不可逆转化为8打破。16h后，有96%的8生成了。再增加时间，出现了新的化合物10。经过表征10是8的Hofmann重排产物。 在Hofmann重排中，真正起作用的氧化剂是琥珀酰胺酸二甲盐8。反应结束后通过过滤，得到的化合物NMR表征，确定是琥珀酰胺酸二甲盐。但是想通过往琥珀酰胺酸里面加入Br2/KOH制备盐8并没有成功。它只能通过NBS的开环得到，想用KOBr进行氧化无效。 经过研究还发现，如果把NBS加入到水和MeOH的混合溶液（3：7）， 那么观察到甲酯12生成，紧接着水解生成8。但是如果只加入1eq KOH，那么酯12就会保留，没法水解。 在把该机理研究透以后，溴化副反应就可以受到抑制。如果让NBS+KOH只搅拌5分钟，那么只有85%的NBS转化为8，剩余的NBS就会作为溴化试剂。但是如果搅拌的时间延长，16h以后，有96%的8生成（NMR表征）， 然后-20°C加入原料1，收率直接从60%飙到95%。 最有研究发现，反应不完的原因是NBS-KOH混合物在室温的时候不稳定，在通过将该试剂注射进反应容器的时候，降解已经开始。如果在-5°C，大于95%的NBS转化为8以后，再室温下搅拌2h，发现8已经大量降解，只能拿到17%的脲，回收82.5%的酰胺1。NMR可以观测到降解过程。8在-5°是很稳定的，就算在D2O中保存9天也只有少量降解。升温以后发现已经在30分钟内已经有一半降解为9。2h以后，70%降解为9，另外10，11以及两个未表征的副产物占了30%。如果体系中存在甲醇，那么8就会经过重排得到异氰酸酯，紧接着被MeOH捕捉生成酯13，其他的33%降解为酰胺9。为了保持8的有效性，温度维持在-5°C是非常有必要的。 基本反应进程：酰胺1先被8氧化成N-Br酰胺14，然后重排成异氰酸酯，被分子内氨基捕获，生成产物2。 这篇文献看的非常过瘾，其实这种问题在我们合成的过程中经常碰到，具有很大的普遍性，只不过很多合成人员碰到了，并不当一回事，也不去思考为什么转化不完，导致反应有所缺陷。 学习：
原文：J. Am. Chem. Soc. 1994, 11 6, 7947-7948 |
|
|
