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腈水解可以制备伯酰胺。此转化许多方法报道,有时需要根据底物的特性选择酸性,碱性或中性的水解条件。后来发展出了过渡金属催化的中性水解条件,由于其条件温和,不会导致消旋,广泛应用与不对称合成领域【Tetrahedron, 2019, 75, 2637-2641;ACS Catalysis, 2021, 11, 8716-8726】。酸性或碱性条件使用的都是强酸强碱条件,反应通常很剧烈,很多官能团不兼容。过渡金属催化水解条件,成本相对较高。
相关文章【腈水解制备酰胺】
早在1989年,Alan R. Katritzky就报道了一种H2O2-K2CO3-DMSO体系水解腈为伯酰胺的方法【Synthesis 1989, 949】,室温下,5-30分钟就能完成反应,是一种非常实用的水解腈制备酰胺的方法。
反应中加入催化量的碳酸钾,反应体系呈碱性,因此会生成HOO-(其亲核性大于HO-), 其对腈进行亲核加成生成过氧亚胺酸,过氧亚胺酸是一种氧化性很强的氧化剂,其甚至可以氧化过氧化氢生成氧气。此反应的改进就是加入了DMSO作为还原剂可以迅速消耗生成的过氧亚胺酸,由于此步骤很快,而且不可逆,因此可以明显加速整个反应进程。
反应操作
To a stirred solution of 4-chlorobenzonitrile (1.37 g, 0.01 mol) in DMSO (3 ml), cooled in a ice bath, was added 30% H2O2 (1.2 ml) and K2CO3, the reaction was allowed to warm up to r.t. (strong exothermic effect was observed). After 5 min., distilled water (50 ml) was added, cooling applied, and the product was collected by filtration, yield 85%.
参考资料
1、J. Am. Chem. Soc. 1979, 101, 1291–1293
2、Bulletin of the Chemical Society of Japan, 1981, 54, 793-799
3、Synthesis 1989, 949
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为什么会出现氢氧化锂/双氧水条件水解酯不出现消旋这个情况呢?作者也给出了可能的解释:(1)LiOOH的碱性相对而言弱于LiOH;(2)此外,由于HOO-的较小的溶剂化能,使其成为有效的一个更小的亲核试剂。除了上述的非氨基酸手性酯类,氢氧化锂/双氧水这个条件广泛用于手性氨基酸衍生物,以及多肽类化合物的水解反应,如下面的例子所示,两个手性中心的小肽化合物,可以以90%的产率得到羧酸产物。