脱磺酰化反应

  • 1346
  • A+

  脱磺酰化反应是导致从有机化合物中除去磺酰基的化学反应。由于磺酰基官能团是吸电子的,因此裂解砜的硫 - 碳键的方法通常是还原性的。可以使用还原脱磺酰化方法完成烯烃化或用氢取代。

  

介绍

磺酰基官能团(RS(O)2 R')已成为现代有机化学的重要吸电子基团。α-磺酰基碳阴离子可用作烷基化反应,迈克尔型加成和其他过程中的亲核试剂。[2] 在服用其合成目的后,通常除去磺酰基。在某些还原剂存在下,磺酰基的一个硫 - 碳键被裂解,产生无硫的有机产物。根据底物的性质和反应条件,烷基砜可提供相应的烷烃或烯烃(Julia烯化))。还原性脱磺酰化通常用活性金属或盐(钠汞齐,铝汞齐,镁,钐(II)碘化物),氢化锡(氢化三丁基锡)或过渡金属配合物与还原剂或亲核试剂(PdCl 2(dppp)/ LiHBEt)完成。3,Pd(PPh 34 / LiHBEt 3,Pd(PPh 34 / NaHC(CO 2 Et)2)。可以使用这些方法中的一种或多种来还原烷基,烯基和烯丙基砜。

(1)

DesulfGen.

机制与立体化学

还原性脱硫酰化

还原性脱磺酰化反应导致用碳 - 氢键取代磺酰基中的碳 - 硫键。因为磺酰基根据定义与两个碳连接,但是,可以将还原成两组产物。使用金属汞齐作为还原剂的还原的机理研究表明,在电子转移到砜时,发生亚磺酸根阴离子的结晶和更稳定的有机基团。然后立即减少自由基和质子化以提供衍生自更稳定的自由基的无硫产物。因此,S-烷基键优先于S-芳基或S-链烯基键裂解。[3]

(2)

DesulfMech1.

碘化钐(II)可用于还原裂解α-酮砜; [4]在六甲基磷酰胺(HMPA)存在下,SmI 2能够实现α-官能化砜的还原消除(参见下面的等式(11))。

(3)

DesulfMech2.

锡氢化物还原α-酮[5]和烯丙基[6]砜。这些方法的机理包括向基质中加入锡中心基团,然后除去亚磺酰基,其从氢化锡分子中提取氢以传播自由基链。由此形成的有机锡中间体的质子化(通过原位产生的亚磺酸)导致产物减少。加入化学计量的质子源允许使用催化量的氢化锡。尽管烯丙基砜的脱磺酰基是选择性的(仅提供烯丙基转座产物),但它们不是立体选择性的并且提供双键异构体的混合物[6]α-酮砜的脱磺酰化机理相似[5]

(4)

DesulfMech3.

过渡金属介导的还原脱磺酰基依赖于中间体π-烯丙基络合物的产生,其经历氢化物或另一亲核试剂的亲核攻击以提供还原产物。[7]亲核攻击通常发生在π-烯丙基部分的较少取代的位置,尽管位点选择性强烈依赖于底物和反应条件。钯(0)配合物是最常用的预催化剂。

(5)

DesulfMech4.

减少消除

在β位置具有良好离去基团的砜可以在脱磺酰化条件下进行还原消除以得到烯烃。该方法是Julia烯化的关键步骤,其通过向醛中加入α-磺酰基碳负离子然后还原消除而得到烯烃。可以使用钠汞齐[8]或钐(II)碘化物/ HMPA [9]将β-磺酰氧基或β-酰氧基砜转化为相应的烯烃。该方法的关键机理步骤是消除阴离子或有机金属中间体以产生烯烃。

(6)

DesulfMech5.

钠汞齐的使用促进了基本上游离的烷基阴离子的形成[8],导致(E)烯烃具有极高的选择性。碘化钐(II)也主要产生(E)烯烃,但选择性较低。[9]

范围和限制

使用适当的试剂和条件,可以以良好的收率和高立体选择性(如果适用)降低烷基,烯基,烯丙基和α-酮砜。下面讨论减少这些类别砜的适当条件。

烷基砜可以用液氨中的钠或锂还原; [10]然而,这些溶解金属还原的强碱性条件代表了显着的缺点。在醇溶剂中,可以使用镁金属和催化量的氯化汞(II)。[11]各种各样的官能团不受这些条件的影响,包括许多通过溶解金属还原而转化的官能团。由于羟基的离去基团能力差,在β-羟基砜的反应中不会发生用这些试剂的还原性脱磺酰化。[12]

(7)

DesulfScope4.

与烯丙基砜的还原相关的一个重要问题是烯丙基双键的转位,其在金属汞齐还原过程中以不同的量发生。[13]和锡氢化物[14]钯催化的烯丙基砜的还原脱磺酰基没有这个问题,并提供具有高位点和立体选择性的烯丙基砜。[7]

(8)

DesulfScope1.

铝汞齐(Al / Hg)可用于α-磺酰化羰基的化学选择性还原。羧酸衍生物,缩醛,硫代缩醛,胺,醇和分离的双键均对Al / Hg呈惰性。可以对β-羟基砜进行选择性脱磺酰化而不进行还原消除。[15]

(9)

DesulfScope2.

过渡金属催化也可用于烯基砜的立体特异性还原。在过量的格氏试剂,钯(II)或镍(II)催化剂和磷或氮配体存在下,链烯基砜以立方比特异性转化为相应的烯烃,收率良好。另一方面,溶解金属和金属汞齐的减少通常不是立体选择性的。[16]钯催化通常优于镍催化,得到更高的产率和立体选择性。[17] [18]

(10)

DesulfScope3.

在β位置具有良好离去基团的烷基和链烯基砜在还原条件下经历消除,得到烯烃或炔烃。Julia烯利用此过程用于从烷基砜和羰基化合物的烯烃的合成。向羰基化合物中加入α-磺酰基阴离子,然后用酰基或磺酰氯猝灭,得到β-酰氧基或 - 磺酰氧基砜,其在还原条件下经历消除。钠汞齐可用于完成消除步骤; [19]然而,碘化钐(II)和HMPA的组合比强碱性钠汞齐更温和,并且在还原消除过程中产生更高的产率。[20]

(11)

DesulfScope5.

合成应用

与磺酰基相邻的碳的适度酸度使得砜可用于有机合成。在用脱磺酰化或还原消除除去磺酰基后,最终结果是在两个未官能化的碳之间形成碳 - 碳键单键或双键,这是合成靶中的普遍存在的基序。在( - ) - anthoplalone的合成中,Julia烯化用于在靶中建立(E) - 烯烃。[21]

(12)

DesulfSynth1.

当建立碳 - 碳单键是目标时,采用还原脱磺酰化。在(+) - chatancin的合成中,α-磺酰基碳负离子的烷基化然后脱磺酰化建立了关键的烯丙基碳 - 碳键。[22]

(13)

DesulfSynth2.

与其他方法比较

由于α-氰基碳阴离子可用于许多与α-磺酰基阴离子相同的环境中,还原性脱氰方法为还原性脱磺酰化提供了可行的替代方法。溶解金属还原对于叔腈的脱氰最有用(伯和仲腈除了脱氰产物外还得到相应的胺),[23]但钾是一种更通用的还原剂,可还原伯,仲和叔腈。[24]

(14)

DesulfAlt1.

各种各样的羰基烯烃化方法,这些方法直接替代Julia烯是已知的:在维悌希反应[25]Horner-Wadsworth-Emmons反应[26] Peterson烯[27]等。Julia烯化的主要优点是砜前体有时比相应的含磷或含硅化合物更容易获得且更容易纯化。另外,存在多种合成砜的方法。[28]尽管如此,有时立体选择性有限(特别是难以接近(Z.)-alkenes)Julia反应可能是有问题的。许多替代烯烃化方法,包括彼得森反应[27],都没有这个问题。

(15)

DesulfAlt2.

实验条件和程序

典型条件

使用活性金属进行还原脱磺酰化的方法需要使用大量过量的还原剂。所有反应均应在无水条件下在惰性气氛中进行。尽管许多更常见的还原剂是可商购的,但建议在使用前进行制备,因为下面描述的许多还原剂随时间分解。

在氨或胺中使用过量碱金属的还原非常迅速,并且应该在反应时间一分钟左右后淬灭 - 更长的反应时间促进副反应。当使用氨中的锂或钠时,溶液中深蓝色的持久性(由于溶剂化电子)是反应完成的标志。使用碱金属芳烃自由基阴离子络合物的还原同样需要大量过量的还原剂,非常低的温度和短的反应时间。在氨中使用碱金属或碱土金属的还原性脱磺酰化和还原性消除存在高火灾危险,应在功能良好的化学通风橱中进行,远离易燃溶剂。氨是一种具有刺激性气味的腐蚀性气体。

在纯酒精溶剂中,镁金属是最常用的还原剂。尽管室温通常是优选的,但所需的反应温度在不同的基材上显着变化。

含有2-6%钠的钠汞齐(通过用汞(0)处理金属钠带制备)是最常用的还原脱磺酰基和还原消除过程的试剂。磷酸氢二钠用于在7-8的pH下缓冲溶液,这意味着在还原条件下碱不稳定的官能度是稳定的。使用铝汞齐(通过将铝箔浸入2%的HgCl 2水溶液中制备)进行还原)通常需要比相应的钠汞齐反应更高的温度。汞和汞化合物有毒和致畸,应仅用于功能正常的化学通风橱中。汞不能被破坏,但可以通过使用离子交换树脂或通过与铁的汞齐化从水溶液中除去。

通过在THF中用有机二卤化物还原钐金属可以容易地制备碘化钐(II)。它通常直接用作THF中的溶液。六甲基磷酰胺显着增加SmI 2的还原能力

卤化锡的还原几乎总是用氢化三丁基锡和偶氮二(异丁腈)(AIBN)作为自由基引发剂来完成。锡氢化物是有毒的刺激物,应在通风橱中小心处理。

在过渡金属介导的反应中,在低温下使用[PdCl 2(dppp)]和超氢化物(LiHBEt 3)对于烯丙基砜的还原是优选的。[29]三乙基硼氢化锂作为1M的四氢呋喃溶液提供,具有腐蚀性和易燃性,应在惰性气氛下储存在阴凉干燥的地方。乙烯基砜可以用钯(II)催化剂如[Pd(acac)2 ]和格氏试剂在室温下在四氢呋喃中还原[17] n的四氢呋喃溶液-BuMgCl高度易燃,对水分敏感,并导致灼伤。在室温下最常用于THF的均相有机镍络合物用于还原烷基砜。[30]

示例程序[31]

(16)

DesulfEx.

将氩气鼓入(SE) - 2-苯甲酰氨基-4-氟-2-甲基-4-(苯基磺酰基)丁-3-烯酸甲酯(41mg,0.10mmol)的苯(1mL)溶液中。 2分钟。然后在氩气氛下加入三丁基氢化锡(64mg,0.20mmol)和AIBN(2.0mg,0.01mmol)。将反应混合物加热回流24小时,浓缩,并将残余物进行色谱分离(己烷至90:10己烷/ EtOAc),得到三正丁基甲锡烷基乙烯基丙氨酸酯衍生物(45mg,80%):IR(膜) 1741,1525 cm-1; 1 H NMR(500MHz,CDCl 3)δ0.85(m,9H),0.99(m,6H),1.30(m,6H),1.50(m,6H),1.81(s,3H),3.78(s, 3H),5.38(d,J = 56.0Hz,1H),7.40(m,2H),7.46(d,J = 7.0Hz,1H),7.49(bs,1H),7.77(m,2H); 1313 C NMR 125MHz,(CDCl 3)δ8.7,10.1,13.5,13.6,24.3,26.8,27.0,27.2,28.6,28.7,28.8,52.9,57.9,58.0,124.2,127.0,127.1,128.4,131.4,134.6,165.9 ,172.2,173.9,174.7; 19F NMR(470MHz,CDCl 3)δ-94.99(d,J = 55.0Hz)。肛门。25 H 40 NO 3 FSn的计算值:C,55.58; H,7.46; N,2.59。实测值:C,54.85; H,7.34; N,2.54。

将三正丁基甲锡烷基乙烯基丙酸酯(46.4mg,0.1mmol)在6N HCl(2mL)中的悬浮液回流17小时。用CH 2 Cl 2和EtOAc 依次萃取后,将水层真空蒸发并温和加热(40°),得到标题产物盐(13.4mg,89%):1 H NMR(500MHz,D 2 O) δ1.73(s,3H),5.21(dd,J = 44.0,5.0Hz,1H),6.77(dd,J = 82.0,5.0Hz,1H); 19F NMR(470MHz,CDCl3)δ-117.85(dd,J = 82.0,43.0Hz); HRMS-FAB(m / z):[M + H] + C 5 H 9 FNO 2的计算值,134.0617;实测值:134.0617。发现,134.0616。


weinxin
我的微信
关注我了解更多内容

发表评论

目前评论: