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苄基(Bn)是最稳定的氨基保护基之一,耐受强酸强碱,对大多数反应都是稳定的,因而也更难脱除。Bn常用催化氢解脱去,如H2/20%Pd(OH)2-C 、H2/Pd-C 、H2/PdCl2 、Pd/HCOOH或Pd-C/HCOOH、Pd-C/HCOONH4、Pd-C/NH2NH2或Pd-C/环已烯作氢源转移氢化,而用H2/Pd-C去保护通常很慢,除非添加Boc2O促进Bn的离去。另外CCl3CH2COCl/CH3CN、Li/NH3、Na/NH3、CAN和CH3CHClOCOCl也经常应用。酰胺上的苄基一般较难用氢解脱除,此时可以用AlCl3进行脱除,近期也有比较新的方法用于脱苄【】【】【】【】。除非路线要求同时耐强酸强碱,小编不建议用苄基保护胺。
虽然如此,苄基因其稳定性好,在有机合成中经常用到,在氢化脱苄时,如果用醇类(通常用甲醇或乙醇)作为溶剂,大概率会发现产物胺烷基化的副产物,甲醇会多一个甲基,而乙醇会多一个乙基。在此反应条件下,很容易推测是反应脱苄生成的胺和溶剂中的醛发生了产生的副产物。但是醇类溶剂中为什么会有醛?一种情况是买来的溶剂质量不好,含有部分醛类杂质,或者溶剂放久了被空中的氧气氧化产生了少量的醛。但是由于脱苄反应较慢,特别是反应时间超过24小时后,有时会生成大量的烷基化副产物,甚至烷基化副产物是主要产物,这就不是溶剂质量不过关所能解释的了。
小编也废话不多说了,其实早在2010年,厦门大学黄培强教授团队的《Efficient and chemoselective alkylation of amines/amino acids using alcohols as alkylating reagents under mild conditions》报道就完美解释了这一反应的原因【Chem. Commun., 2010, 46, 7834–7836】。
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作者以 Pd/C或Pd (OH)₂/C 为催化剂、醇类作烷基化试剂,在室温、1 标准大气压氢气的温和条件下实现仲胺与氨基酸的烷基化。此方法另一突出优势是可实现两类一锅串联转化:多羟基吡咯烷衍生物 21 同步脱苄与N-甲基化;N,O-二苄基胺23同步脱除O-苄基与N-转烷基化。
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作者在进行条件筛选时发现,10% Pd/C 催化活性整体优于20% Pd (OH)₂/C,反应耗时更短;异丙醇空间位阻大,反应速率显著下降、转化不完全;甲醇、乙醇、正丙醇收率优异。
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作者对此反应机理的解释是:在钯催化下,醇类会脱氢生成醛,醛会迅速发生还原胺化反应生成烷基化产物。
到此为止,脱苄时烷基化原因找到了。其实不只脱苄会发生此副反应,在氢化脱Cbz时,偶尔也会发生此副反应,由于脱Cbz反应时间相对较短,副产物不是很明显。如何规避此副反应呢?小编总结了以下几种方法。一、反应体系中加入Boc2O可以快速将生成的胺进行Boc保护,避免还原胺化,而且加入Boc2O后可以明显加速脱苄进程,缺点是反应多了脱Boc 的步骤;二、替代脱苄方法,如CCl3CH2COCl/CH3CN、Li/NH3、Na/NH3、CAN和CH3CHClOCOCl【】,但是此类方法通常没有氢化脱苄反应干净,操作及后处理相对麻烦;三、加入少量盐酸或能原位生成盐酸的物质,盐酸可以和生成的胺成盐,降低其亲核性,但是此方法不一定有效,有时候胺的盐酸盐也会发生还原胺化;四、加入氨水,氨水可以先消耗掉生成的少量醛,避免和产物胺反应,但是氨水可能会毒化催化剂,影响反应效率;五、换大位阻的醇,比如异丙醇,刚才上面也介绍了,异丙醇空间位阻大,反应速率显著下降,应该可以明显减少副产物的生成,但也不能完全避免;六、利用Pd-C/甲酸铵条件脱苄,其实这个和加氨水的原理类似,甲酸铵通常要加10当量左右,铵离子也能快速消耗醛,小编建议优先使用这个条件尝试,此方法也避免使用氢气,是个不错的替代方案,特别是脱Cbz时非常有效。但后处理时最好萃取一下,避免在后续反应中残留的甲酸导致副反应,小编往期曾介绍过【】有兴趣的回看一下。
后续欢迎小伙伴们留言提出更好的解决方法,大家共同学习交流,有不对的地方请不吝赐教!
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