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【经典化学反应】脱水反应

来源:化学加      2017-05-04
导读:在有机化学合成中,从羟基(包括仲醇、叔醇)脱水形成烯烃的转化是一类非常重要的转化,其中经典的反应就是基础有机化学中的黄原酸酯消除,除此之外,常用的是两个脱水剂(Martin Sulfurane 和Burgess脱水剂)的脱水反应。下面我们分别予以介绍(其它的脱水反应后续介绍)。

黄原酸酯消除

黄原酸酯消除也叫Chugaeve(楚加耶夫)消除反应,如图1所示,羟基化合物在碱性条件下和二硫化碳以及碘甲烷反应形成黄原酸酯,然后加热条件下发生分子内消除,经历六元环过渡态,顺式消除,得到烯烃,放出硫氧化碳和硫醇,该反应的优点是不发生碳架的异构和双键的迁移。

经典化学反应——脱水反应

图 1 黄原酸酯消除

经典化学反应——脱水反应

图 2 黄原酸酯消除反应的机理

Martin试剂

Martin试剂,也叫Martin sulfurane, 双[a,a-双(三氟甲基)苯乙醇]-二苯基硫,结构式如图3所示,也可以在温和条件下脱水,但对水敏感,最好保存在手套箱中。

经典化学反应——脱水反应

图 3 Martin sulfurane的结构

经典化学反应——脱水反应

J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 13127-13129

图 4 Martin 脱水反应应用一

Michael A. Calter教授在天然产物的合成中,就使用Martin试剂立体选择性地生成了烯酮,产率高达82%,二氯甲烷中零度反应,很快就可以反应完全。

近期,北京大学杨震教授在复杂天然产物Lancifodilactone G醋酸酯的不对称全合成中,也用到了这一反应,在整个合成的后期,具有八环体系的复杂底物中,化合物25到26的转化,Martin脱水反应也能在室温下5分钟就以80%的收率得到产物,体现了该反应的实用性和优越性。(今日化学前沿 20170426)

经典化学反应——脱水反应

DOI:10.1021/jacs.7b02561

图 5 Martin 脱水反应应用二

Burgess脱水剂

Burgess脱水剂,也叫伯吉斯试剂,是N-(三乙胺基硫酰)氨基甲酸甲酯,结构如图6所示。可以在温和条件下脱水,但该试剂对水和空气都很敏感,需要使用新制备的试剂,保存的时候最好保存在手套箱中。反应机理如图7,类似于黄原酸酯消除反应,也是经分子内六元环过渡态顺式消除得到烯烃。

经典化学反应——脱水反应

图 6 Burgess脱水剂的结构

经典化学反应——脱水反应

图 7 Burgess脱水反应的机理

可以由异氰酸氯砜酯与三乙胺在甲醇中反应制备,脱水时,由羟基进攻硫,而后发生顺式消除。Burgess脱水剂还可以用于从甲酰胺脱水合成异腈化合物。

经典化学反应——脱水反应

J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 12655-12656

James H. Rigby教授曾在 (+)-Narciclasine的全合成中用到了Burgess脱水剂,化合物11中TBS在氟负离子下脱除,接着Burgess脱水,两步以64%的产率得到化合物12中的双键。

经典化学反应——脱水反应

J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 15394-15396

Phil S. Baran在天然产物Fischerindoles I的合成中就使用了Burgess脱水剂,最后一步13b到最终天然产物的转化中,将甲酰胺转化为异腈化合物。

总结

这三个脱水反应都是非常重要的转化,黄原酸酯消除试剂廉价,反应干净,但需要两步反应,有时候需要高温加热;Martin试剂和Burgess 试剂脱水操作简便,反应快捷,但试剂相对较贵,且保存条件较为严格,这些反应各有利弊,可以互补。


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