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胺解1.7 h得到80 %收率的伯胺,而原料消失后分别加1份和25份的NaOH使反应时间缩短到1 h和0.7 h。上述结果还表明,甲胺是比肼或羟胺更好的胺解试剂,可能是其碱性更强之故。
迟鹏利等[66]报道邻苯二甲酰亚胺、碳酸钾与过量6倍的环氧氯丙烷反应得到N-(2,3-环氧丙基)邻苯二甲酰亚胺,再经环氧开环、醇氧化、缩合、水解等得到5-氨基酮戊酸盐酸盐,Scheme 12。其中Gabriel反应收率88.7 %,脱除邻苯二甲酰基与水解脱羧一步完成,收率70.6 %。
ONH+ClOOOOOEt3NONOOOOOOHClHClH2NOOOK2CO3NOOO1)HCl2)CrO3 H2SO4NOOOHClO
Scheme 12 Reaction of phthalimide with epichlorohydrin
韦丽等[67]在合成3,4-二芳基吡咯酮衍生物时,因经典的Gabriel合成法肼解时可能发生与羰基的副反应,改以N,N-二甲酰胺钠代替邻苯二甲酰亚胺钾与溴代酮反应,氢溴酸水解得到产物,Scheme 13。两步总收率为71.2 %和68 %。
RMeOOBrNaN(CHO)2DMFMeOORNHOOHRHBrMeOHMeOOR = OMe or FNH3+Br-
Scheme 13 Conversion of α-bromoketone toα-aminoketone with sodium diformyl- amide as an alternative to traditional Gabriel reagent
Liu等[68]报道了噁唑啉酮基甲基甲磺酸酯与二甲酰胺基钠经类似Gabriel缩合、水解、乙酰化的一锅煮工艺,总收率达91 %,Scheme 14。类Gabriel反应在DMSO中50-60 ℃进行,脱甲酰基在6 N盐酸/乙醇中75 ℃进行。
INOONaN(CHO)2DMSOOSO2MeI6 N HCl/EtOHvacuumconcentrationNINOOIO+NHCHONON(CHO)2ONONHAc
OONH2NH4OHH2O/EtOHIAc2OScheme 14 Conversion of mesylate to primary amine with sodium diformylamide as an alternative to traditional Gabriel reagent
宋伟等[69]报道间二氯苄类化合物(25)与二甲酰胺基钠在乙腈中回流反应,盐酸/乙醇中水解,乙醇重结晶得到相应的间苄二胺衍生物,收率分别为62.4 %和70.5 %。
RCbzNBnOBnClOMeCl(25)BocNBn(26)BocONOBocCbzNHOBnOEtNH(27)ONBocOOEt
Figure 10 Structures of N-substituted phthalimide (25)-(27)
Erdal等[70]报道N-叔丁氧羰基草酰胺单乙酯与伯醇经Mitsunobu/Gabriel反应得到中间体(26)和(27),再经氢氧化锂选择性脱除草酰基等步骤制得氧化氮合成酶抑制剂。
张丽娜等[71]采用类似Gabriel反应的方法,以5,5-二甲基乙内酰脲(简称二甲基海因)为原料,合成了3-烯丙基-5,5-二甲基海因,Scheme 15(R为烯丙基)。优化的反应条件为:n(二甲基海因):n(烯丙基溴):n(KOH)=1:1:1,甲醇/水为溶剂,反应温度65 ℃,反应时间3 h,收率50 %。产物可用作聚烯烃的共聚单体、复合推进剂的键合剂等。类似地,张丽娜等[72]还报道了3-炔丙基-5,5-二甲基海因的合成,Scheme 15(R为炔丙基)。优化反应条件为:n(二甲基海因):n(炔丙基溴):n(KOH)=1∶1∶1,其它条件同前,产率50 %。
OKOHHNONHMeOHHNOONKR-BrHNOONR
Scheme 15 N-alkylation of dimethylhydantoin similar to Gabriel reaction
六、结束语
由上可见,Gabriel反应的应用很广,可以合成多种含伯氨基的化合物如医药、农药、高分子材料等,其适用的底物包括苄位、烯丙位、酮、酯等α位的活泼卤代烃、伯卤代烃、磺酸酯、环氧化物等,反应的收率一般70 %-90 %。由于邻苯二甲酰亚胺盐的较强碱性,一般不适用于叔卤代烃或叔醇磺酸酯,否则容易发生消除的副反应。醇不仅可以转化为卤代烃或磺酸酯,再进行Gabriel反应,也可以在Mitsunobu条件下直接与邻苯二甲酰亚胺反应,得到Gabriel产物。脱除邻苯二甲酰基大多使用经典的肼解法即Ing-Manske程序,水合肼的浓度为
85 %或80 %,收率一般较好,但替代方法报道得不多,有盐酸水解、甲胺胺解等。此外,烷基醇胺还可以通过与邻苯二甲酸酐缩合得到N-羟烷基邻苯二甲酰亚胺、N-卤烷基邻苯二甲酰亚胺(如(13))等含邻苯二甲酰胺基的合成子,广泛用于药物合成。由于邻苯二甲酰亚胺盐的高亲核性,它与手性碳发生反应时,主要发生SN2亲核取代,即碳中心的构型发生翻转,这对于手性合成至关重要。
虽然Gabriel合成方法具有产品纯度好,收率高,适用性广等优点,然而由于在多数应用中,邻苯二甲酰亚胺在产物分子中仅提供了一个氨基,其原子经济性很差(17/147=11.5 %),肼解的副产物也没有重要的用途,因此在大规模应用中受到很大的限制。无论是提高Gabriel反应包括亲核取代和肼解反应的收率,工艺条件的绿色化,还是寻找原子经济性更高、条件更温和、副产物更少或可套用或可利用的替代方法等方面,相关研究尚未在国内外引起足够的重视。笔者相信,由于卤代烃或醇转化为伯胺的重要性,该反应的研究前景相当广阔,也具有重要的实用价值。希望国内大力加强对Gabriel反应的系统研究,特别是原子经济性更高、更绿色、副产物易于回收利用的替代反应体系的研究。
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