羟基变溴,究竟有几种方法?

学术   2024-11-25 11:11   广东  
在有机合成中,羟基并不是一个好的离去基团,所以为了增强反应位点的亲电活性,通常会把羟基转化为好离去的基团。
常规反应条件中,为了使醇位点更容易离去,一般采用三种方法:①质子化成钅羊盐;②上保护基,如-OTs,-OMs等;③把羟基变成卤素
卤素中最常见的是溴和氯(上碘不稳定),其中溴代物通常会在下一步转化中给出较好的产物收率,所以本文将从羟基变溴的角度出发介绍一些常见方式的解读;
1、利用溴化氢或氢溴酸与醇直接反应
大多数一级醇按S2机理进行反应;
大多数二级、三级醇和空阻特别大的一级醇按S1机理进行反应;
各种醇与氢卤酸反应的反应性为3°>2°>1°,氢溴酸在低温就能能与三级醇进行反应;若用溴化氢气体在0℃通过三级醇,反应在几分钟内就可完成,这是制三级卤代烷的常用方法。
2、Appel 反应
appel反应使用三苯基膦和四溴化碳将醇变成溴,是最经典的反应模式之一。该反应通常在室温下进行,反应条件温和,适用于各种醇类化合物;
但要注意的是投料时一定要谨慎,千万不要将三苯基膦和四溴化碳直接混在一起,否则会冲料!
正常操作应是:将醇,四溴化碳混在二氯甲烷中,然后控制温度缓慢滴加三苯基膦的二氯甲烷溶液。一般反应很快就可以完成!
3、与溴化磷反应
最常用的是三溴化磷与一级醇、β位有支链的一级醇、二级醇生成相应溴代烷;在用二级醇及有些易发生重排反应的一级醇时温度须低于0℃,以避免重排。
和氢卤酸类似,大多数1° ROH按SN2机理进行反应;
2°ROH和3°ROH主要按S1机理进行反应;
4、消去反应后加成
在浓硫酸或磷酸的作用下,醇会进行β-消除反应失去一分子水变成烯烃,反应按照E1机理进行,生成的碳正离子是整个反应过程的决速步骤;
要注意的是,当连有醇羟基的碳原子与三级碳原子或二级碳原子相连时,在酸催化的脱水反应中,常常会发生重排反应;
反应生成的烯烃可以与氢溴酸加成,得到卤代烃;
加成反应按照碳正离子中间体机理进行,同时遵循马氏规则(卤化氢等极性试剂与不对称烯烃发生亲电加成反应时,酸中的氢原子加在含氢较多的双键碳原子上,其他原子(此处为卤原子)及基团加在含氢较少的双键碳原子上)。
5、使用N,N′-二甲基硫脲(DMTU)和N-溴代琥珀酰亚胺(NBS)
来自2020年JOC上的一篇报道,该反应适用于伯醇、仲醇和叔醇,且具有一定的耐受性。

该反应进程和产物构成受DMTU的量决定,不添加DMTU时,NBS要么氧化醇,要么根本不反应;添加一定量的DMTU导致反应途径的改变,从而有效的溴化;而过量的DMTU则会导致反应的抑制。

推测的反应机理如下:

溴代的标准操作如下

Alcohols 1(0.9−1.1 mmol, 1 equiv) and N,N′-dimethylthiourea (DMTU) (0.45 equiv) in dry dichloromethane (DCM) (4 mL) were stirred at room temperature until the starting materials were completely dissolved. The reaction mixture was vigorously stirred and N-bromosuccinimide (1.5 equiv) was added in a single portion. After completion of the reaction, the mixture was diluted with DCM (5 mL) and an aliquot (1 μL) was injected into the GC−MS system. Then, the organic layer was concentrated over a rotary evaporator to produce the crude product, which was purified by silica gel flash chromatography over n- hexane (100%) as the mobile phase to afford the corresponding bromid.


有机合成大菜籽
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