Boc₂O促使羧酸与非亲核性N-杂环或酰胺缩合

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吲哚、吡咯等N-杂芳环化合物中,氮孤对电子因参与了芳香共轭体系而亲核性降低,使得羧酸与其进行有效缩合的方法有限。类似地,酰胺中氮的孤对电子被羰基离域而亲核性降低,因此与羧酸的缩合也不易进行。通常为了使这些非亲核性胺与羧酸发生缩合反应,需要使用化学计量的强碱(如n-BuLi、NaH)对N-H进行脱质子和/或使用活化的羧酸衍生物(如酰卤或活性酯)。

Hidetoshi Tokuyama等人报道利用Boc₂O/DMAP/2,6-lutidine体系,在室温下即可使羧酸与多种非亲核性N-杂芳环(吲哚、吡咯、吡唑、咔唑等)或酰胺(噁唑啉酮等)高收率地直接缩合(J. Org. Chem., 201681, 11444 – 11453)。

羧酸底物中的各种官能团,包括酮、酯、硅醚、烯基、炔基、卤素、取代苯基和噻吩基,都与反应条件相容,空间位阻较大羧酸(9s9t)的反应收率也不错。特别是产物10t的光学纯度也没有受到损失。对于反应活性相对较低的芳香羧酸(9U-9W),反应需要增加碱的量(20 mol% DMAP和30 mol% 2,6-lutidine)。值得注意的是,杂环芳香羧酸,如2-吡啶羧酸(9v)和2-喹啉羧酸(9w)的缩合反应也有良好收率。

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含卤素或吸电子基团(醛基、硝基等)的3-、5-或6-取代吲哚与羧酸的缩合能够以优秀的收率得到相应酰胺化产物。2-、7-取代吲哚通常由于空间位阻而亲核性更弱,依然以优异的收率得到相应的N-酰基吲哚(12f-j),但2-苯基吲哚(11h)除外。类似的非亲核性N-杂环芳香化合物,如吡咯、吡唑和咔唑,也被证明是合适的底物。

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该反应也适用于其他酰胺类非亲核性氮化合物,包括γ-内酰胺、噁唑啉酮和酰苯胺。特别注意的是,空间位阻较大的2,6-二甲基苯胺衍生物13n及吡啶胺衍生物13p与羧酸的缩合反应也能够顺利进行。

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反应可能的机理如下:DMAP对Boc₂O亲核进攻产生N-Boc-二甲胺基吡啶离子5和叔丁氧负离子44使羧酸15脱质子得到羧酸负离子16165形成混合酸酐2随后DMAP对混酐2的亲核进攻产生活性酰胺离子3和叔丁氧负离子4此时,胺化合物174脱质子,得到高亲核性负离子18最终18与活性酰胺3反应得到所需的酰胺。羧酸和胺的双重活化可避免潜在的竞争反应(即形成N-Boc化合物和叔丁酯产物)。2,6-lutidine作为质子清除剂防止DMAP的质子化。

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参考文献:

Atsushi Umehara, Hirofumi Ueda, and Hidetoshi Tokuyama*, Condensation of Carboxylic Acids with Non-Nucleophilic N‑Heterocycles and Anilides Using Boc₂O, J. Org. Chem., 2016, 81, 11444 – 11453.


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