氰基合成:TMSCN引入氰基的工艺案例和杂质谱

文摘   科学   2024-11-30 08:04   天津  

先看一下几个案例

1:100kg规模案例

反应条件:2.2eq. TMSCN,0.2eq. InCl3,在甲苯中反应,定量收率。


2:33Kg规模案例

反应条件:2.5eq. TMSCN,0.98eq. BF3·Et2O,在DCM中反应。


3:反应条件:5eq. TMSCN,0.25 eq. SnCl4,在DCM中,0-25°C反应。


4:反应条件:2.0eq. TMSCN,2.1eq. TfOH。

叔醇直接氰基化小结

催化剂:路易斯酸                              

试剂:至少2.0eq.TMSCN

溶剂:甲苯或者二氯甲烷

机制:碳正离子的SN1反应

加料:一般情况控温滴加TMSCN,放热反应

为什么该类型反应的多数案例,TMSCN用量都至少2.0eq.呢?反应过程如何?杂质谱如何?

TMSCN用量研究


AMRI公司案例

  • 经过对路易斯酸(TiCl4BF3·Et2O、ZnCl2、InCl3)的筛选,选择了对水不是特别敏感的InCl3

  • 发现供电子取代基收率很高供电子基团有利于碳正离子稳定,符合SN1反应路径。

  • 采用比1.0eq.稍多的TMSCN,数据显示化合物2消失,化合物3只有50% ,其中硅醚化合物4占大约50%。

  • 补加1.0eq. TMSCN,三甲基硅醚作为化合物4的离去基团,推动化合物4定量转化成化合物3。小编不确定这个过程发生了SN1还是SN2反应,但是,至少2.0eq. TMSCN是合理的。

小编讨论

  • 化合物2结构中,叔醇的邻位碳上没有氢,不会发生三级碳正离子的消去反应,产生碳碳双键杂质。如果叔醇的邻位碳有氢,如何抑制双键杂质呢?

  • 抑制双键杂质生成的最好途径是:最后加入产生碳正离子的试剂(叔醇或路易斯酸),只要体系中产生三级碳正离子,就会立即被TMSCN捕获,最大程度减少消去杂质的产生。

  • 如果工艺上不能满足最后加叔醇或者催化剂,真的不能抑制消去杂质吗?

  • 碳碳双键在路易斯酸作用下也会产生碳正离子,即使体系中碳正离子没有被TMSCN立即捕获,只要TMSCN的量足够多(过量),还是能抑制消去杂质的。


加料方式研究


勃林格殷格翰公司案例

  • 初期制备化合物4,最后加TMSCN,收率非常低。

  • 优化后,把叔醇3和TMSCN以及溶剂预先加好,最后深冷条件下滴加路易斯酸,体系中产生的三级碳正离子被及时捕获,收率明显提高,收率94%,33kg规模。


杂质谱分析


根据以上分析,以example为例,推测叔醇和TMSCN直接氰基化反应的杂质谱如下,会不会有杂质Impurity 4(结构不确定)?


参考文献

Org. Process Res. Dev. 2012, 16, 1385−1392

Org. Process Res. Dev. 2017, 21, 1427−1434

Org. Process Res. Dev. 2001, 5, 587-592

Organic Process Research & Development 2010, 14, 1182–118

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