Weinreb酰胺制备和应用的经验总结分享

学术   2024-11-13 08:30   上海  

Weinreb( 温勒伯 )酰胺(WAs)是N-甲氧基-N-甲基酰胺。它是以一位名叫Weinreb的化学家命名,他和另一位科学家Nahm于1981年发现这种酰胺。经过几十年啊的发展Weinreb酰胺在合成上频繁被使用。


Weinreb酰胺(WAs)既可与格氏试剂或有机锂试剂反应合成各种结构的酮, 也可经金属氢化物还原得到醛,  且金属试剂过量不会导致产物过度加成。


这些特点使其能大量应用于含羰基化合物的合成策略中,  比如醛、酮、端炔、杂环及天然产物的合成.  另外, WAs 作为反应官能团还可参与Birch还原和Wittig反应等.  


Weinreb酰胺(WAs)主要体现出以下四个优点: 

(1)制备简便. WAs可以通过羧酸或酯原位活化得到; 

(2)可成功转化为酮.  特别是在全合成中:

(3)可放大反应; 

(4) WAs稳定且易贮藏.


制备方法:

Weinreb酰胺在中广泛使用,制备方法层出不穷。

主常用的有有机锌试剂,羧酸、羧酸酯、酰氯、酸酐,酰胺为原料制备weinreb酰胺。



一:以羧酸为原料的合成法 


weinrebi酰胺较理想的制备方法是直接从羧酸出发一部合成,但在该方应中的羧基不足以和-甲氧基胺直接反应,羧基必须先被活化后才可与N,O-二甲基羟基胺盐酸盐(DMHA)反应生成weinreb酰胺。

研究者们尝试了各种羧酸活化试剂,  比如: DCC, DEPC, HOBT, CBr4/PPh3, CDI,  烷基氯仿, BOP, EDCI, PPA, CDMT, HOTT, CPMA 及DMT-MM等肽缩合试剂, 这些活化基科研有效制备WAs, 但有时也存在收率低,  反应时间长,  反应剧烈及分离纯化困难等缺点.。

最近T3P/DBU[8]被报道用于WAs 的制备 由于, T3P具有低毒、反应温和、廉价及商品化等特点,  与碱DBU配合,  可对各种N-保护的手性氨基酸,  甚至二肽,与DMHA缩合制备WAs衍生物, 该反应收率高(>90%), 便于分离且不消旋. 


二:以羧酸酯为原料的合成法 


以羧基酯为原料来合成weinreb酰胺。由于羧酸酯十分稳定,所以首先用N-甲基-N-甲氧基胺盐与金属有机试剂(一般为MeA1C1)作用,生成亲和能力较强的含M-N键的中间体,在于羧酸酯发生亲核加成-消除反应,从而生weinreb酰胺。


MeAl或Me2A1Cl与N-甲基-N-甲氧基胺盐酸盐作用分别生成N-甲基-N-甲氧基二甲基铝和N-甲基-N甲氧基二氯化铝,该活泼中间体进一步与羧酸酯反应生成N-甲基-N-甲氧基酰胺。


Takeshi Shimizu等适用Me2AlC1代替MeAl时,可以加快反应,提高产率。这可能是由于参与亲和反应的中间体C1A1-Me(OMe)的体积小于MeA1-Me(OMe)而造成的。例如内酯与MeA1-Me(Me0)NHC1是,生成的weinreb酰胺的产率仅为5当采用MeA1C1-Me(Me0)NHC1时,餐率高达94%。


2008年,Simon Woodward等1发现N-甲基--甲氧基胺与酯在微波促进下也能很好的反应得到weinreb酰胺。反应方程式如下: 


三:以酰氯为原料的合成法 

酰氯是最活泼的羧酸衍生物,它极易与-甲基-N-甲氧基胺盐酸盐作用生成weinrebi酰胺。例如0'C时,在碱(如三乙胺,吡啶)存在下,用二氯甲烷或氯仿做溶剂,酰氯和N-甲基-N-甲氧基胺盐酸盐生成目标产物,该方法后处理简单,产率高。 


虽然酰氯制备weinreb酰胺的反应条件温和、高产率,但很多羧酸不易转化为酰氯,尤其是当羧酸分子含有敏感官能团时更是如此,因此,羧酸酯(包括内酯)是比酰氯等为常用的原料。 


四:以酰胺为原料的合成法 

虽然酰胺是羧酸衍生物中最为稳定的,但在金属有机试剂如MeAl作用下也与N-甲基-N-甲氧基胺盐酸盐反应可产生weinrebi酰胺。例如下反应方程式中中间体27可由此法合成,产率可达100%。 

五:有机锌试剂制备 Weinrebi酰胺的方法 

用带Weinrebi酰胺官能团的有机卤化锌试剂合成Weinrebi酰胺,首先用活 化的锌粉与N-甲基-N-甲氧基-3-碘丙酰4反应制得带Weinreb酰胺官能团的有机碘化锌试剂,再与CuCN,LiC1进行铜锌交换生成了反应活性较高的铜锌试剂,最后与酰氯反应高产率的得到了9种新的Weinrebi酰胺类化合物,合成步骤如下: 




合成应用     

Weinreb酰胺在合成上的应用是非常广泛的,  包括构建各种合成等价体与合成砌块、杂环、天然产物,  甚至在医药中间体大规模生产等领域,  均有其大量应用.。 


一:成醛酮醇的反应

  金属有机试剂(如格式试剂)还是金属氢化物(铝锂氢,DIBAl)反应过程中与WAs形成了稳定的金属螯合物中间体。阻止了产生羰基化合物,即使金属试剂过量,也不会进一步反应,只有反应结束后进行酸解时才产生相应的产物醛酮反应方程式如下:

该中间体在低温下稳定,故需要低温下反应。

        一般地,  铝试剂可以将WAs还原为醛; 格氏试剂或锂试剂与WAs反应,  可以制备脂肪酮、烯酮、芳香酮及炔酮等,  锂试剂反应活性比格氏试剂高, 一般在更低温下进行反应, 这是WAs最常见的成醛酮的方法。如果反应温度过高,或锂试剂过量则醛还原过度成醇。



二:1,4-共轭加成反应

α,β-不饱和WAs作为重要的有机合成中间体,  其反应活性主要体现在羰基和双键两个官能团上.  有机金属试剂可与其羰基进行成酮反应,  这在上一节中已经提到. 这里我们介绍其1,4-共轭加成反应[69](Scheme 21).


三:烯烃复分解反应

        在氯仿中, 己二烯与含WAs基团烯烃在Grubbs二代催化剂钌卡宾配合物催化下,  可顺利进行双向复分解反应,  微波加热可加速反应进行. 烯基与WAs基的距离并不影响反应收率,  但当用NH(CH3)2代替WAs, 反应几乎不能发生.  当使用116作为反应底物时,  双键与WAs基团距离过近,  会形成稳定的中间体117或118,  不利于烯烃复分解反应的进行.

四:烯醇式亲核反应

         利用烯醇式WAs酰胺119与手性亚胺120进行亲核加成,  合成手性β-氨基酸衍生物121被报道(Scheme 26). 比如N-膦酰基122和N-手性亚砜123均可作为手性辅助基团,  不对称催化合成手性β-氨基酸WAs, 随后可用强酸脱掉这些辅助基团. 

五: 催化氢化反应

        2013年, Kumaraswamy 等[86]报道了利用过渡金属Ru催化不对称转移氢化反应,  对α-烷基取代-β-酮Weinreb酰胺145进行动态动力学拆分,  即DKR-ATH(dynamic kinetic resolution-asymmetric transfer hydrogenation)反应. 该反应可一步得到两个连续的手性中心、立体构型明确的产物分子146 (Eq. 12). 146可作为重要中间体,  经多步反应全合成天然产物(-)-brevis- amide及其对映异构体. 

 六:关环反应

        Weinreb酰胺也常参与杂环的合成.  通过调研文献发现, WAs可作为分子内亲电基团应用于Parham 环化反应,  反应中生成的芳基锂153[90]进攻分子内的WAs, 形成关环产物.


反应经验

        Weinreb酰胺虽然在有机合成上取得巨大成功,  但值得注意的是,  在一些反应中已经出现Weinreb酰胺中的N—O键发生断裂的现象, 即脱甲氧基副反应, 导致WAs分解.  这个分解反应可能是一个释放甲醛的E2消除机理(Eq. 16).


可作为酰化试剂与有机金属试剂反应,  而不会过度加成;

又可作为羰基的等价体参与许多类型反应,  起到保护羰基的作用,  从而表现出很好的官能团耐受性.  鉴于其可靠的成醛酮反应性质。


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