Minisci反应

学术   2025-01-01 08:19   上海  

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亲核碳自由基对质子化的缺电子芳香杂环进行自由基加成生成取代杂环化合物的反应。此反应由化学家F. Minisci在1968年首先报道。此反应非常重要的原因是虽然此反应和Friedel-Crafts反应类似,但却和Friedel-Crafts反应的反应活性和选择性刚好相反;两个反应互为补充。Minisci反应可以在缺电子杂环上直接引入酰基,而在Friedel-Crafts反应条件下则不能进行。

吡啶,吡嗪,喹啉,diazines,咪唑,苯并噻唑和嘌呤和各种亲核自由基都能选择性在氮的α- 和 γ 位进行反应,所有的氮杂环化合物至少在α- 或γ有一个是没有取代的才能发生反应。

反应的活性随着杂环中杂原子的数量的增多而增加。选择性与极化效应和碳自由基的亲核性有关。各种基团都可以在此反应条件下产生自由基(alkanes, alkenes, alkylbenzenes, alcohols, ethers, aldehydes, ketones, carboxylic acids, esters, amides, amines, alkyl halides, peroxides, N-chloroamines, oxaziridines, etc.), 进行反应。

此反应通常在酸性条件下在水溶液或水混合溶液(甲醇/水)中室温下进行。反应速度较快,有机产物容易分离。


反应机理

首先通过生成碳自由基,然后通过自由基对质子化的芳香杂环进行自由基亲核加成,最后氧化自由基加成物,重新芳基化得到产物。烷基和酰基自由基对质子化芳杂环加成速度快于其他类似反应。极化效应通过增加杂环的缺电子性来降低活化能,进而影响自由基加成速率。


反应实例

Synth. Commun. 1989, 19, 317–325】



J. Org. Chem. 1993, 58, 959-963】



Synth. Commun. 1998, 28, 3817–3825】



J. Org. Chem. 1999, 64, 1372-1374】



Org. Lett. 2003, 5, 4497–4499】



Synthesis 2007, 2287–2290】



J. Org.Chem. 2013, 78, 4615–4619



烷基硼酸在 1 atm O₂ 和TFA作用下即可实现各种杂环芳烃的有效烷基化,反应不需金属试剂参与,操作简便,原子经济性好。优选条件为:烷基硼酸 (5 eq.)、三氟乙酸 (2 eq.)、O₂ (1 atm),二氯乙烷回流或HOAc/CH₃CN加热110 ºC 。

Org. Lett.2017, 19, 6594−6597】



将异烟酸乙酯溶于甲酰胺(20eq),冰浴下加入浓硫酸(1eq),在冰浴几下分批四批加入硫酸亚铁(0.2eq),同时分四批分别在加入硫酸亚铁后滴加30%双氧水(1.2eq),保持温度在20℃以下。室温下搅拌一小时。后处理。

WO2007118602 (A1)



Organic Letters, 23, 4374–4378】



2022年,Roberto del Río-Rodríguez等人报道了利用N-杂芳烃和卤代烃通过电化学Minisci反应实现烷基化。各种烷基卤代烃作为自由基前体,在简单直接的电化学条件下制备各种N-杂芳烃烷基化产物,此方法具有很高的官能团耐受度,操作简便,环境友好。【Chem. Sci., 2022,13, 6512-6518


相关文献

1. Minisci, F, Bernardi. R, Bertini, F, Galli, R, Perchinummo, M. Tetrahedron 1971, 27, 3575–3579.

2. Minisci, F. Synthesis 1973, 1–24. (Review).

3. Minisci, F. Acc. Chem. Res. 1983, 16, 27–32. (Review).

4. Katz, R. B.; Mistry, J.; Mitchell, M. B. Synth. Commun. 1989, 19, 317-325.

5. Biyouki, M. A. A.; Smith, R. A. J.; Bedford, J. J.; Leader, J. P. Synth. Commun. 1998, 28, 3817–3825.

6. Doll, M. K. H. J. Org. Chem. 1999, 64, 1372–1374.

7. Cowden, C. J. Org. Lett. 2003, 5, 4497–4499.

8. Kast, O.; Bracher, F. Synth. Commun. 2003, 33, 3843–3850.

9. Benaglia, M.; Puglisi, A.; Holczknecht, O.; Quici, S.; Pozzi, G. Tetrahedron 2005, 61,12058–12064.

10. Palde, P. B.; McNaughton, B. R.; Ross, N. T.; Gareiss, P. C.; Mace, C. R.; Spitale, R.C.; Miller, B. L. Synthesis 2007, 2287–2290.

11. Brebion, F.; Nàjera, F.; Delouvrié, B.; Lacôte, E.; Fensterbank, L.; Malacria, M. J.Heterocycl. Chem. 2008, 45, 527–532.

12. Presset, M.; Fleury-Brégeot, N.; Oehlrich, D.; Rombouts, F.; Molander, G. A. J. Org.Chem. 2013, 78, 4615–4619.



参考文献

一、Name Reactions (A Collection of Detailed Reaction Mechanisms), Jie Jack Li,  Minisci reactionpage 403-404.

二、Strategic Applications of Named Reactions in Organic Synthesis, LászlóKürti and Barbara Czakó, Minisci Reaction,page 290-291.



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