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N-甲基化[3] 脂肪族伯胺RNH2怎么控制只上一個(gè)甲基?

 番茄炒蛋0j2gtr 2023-04-17 發(fā)布于浙江

伯胺的單甲基化

正如前面幾期推文所言,伯胺與親電試劑,如RX反應(yīng)時(shí),很難停在單烷基化產(chǎn)物上。伯胺的單甲基化反應(yīng)亦是如此,得到的往往是混合物:

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今天推薦的這篇文章,在一種非常簡便的條件實(shí)現(xiàn)伯胺的單甲基化。即以CH3OTf作為甲基化試劑,只需在六氟異丙醇(HFIP,CAS:920-66-1)中進(jìn)行反應(yīng)即可高選擇性地實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的。

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HFIP的作用

HFIP通過氫鍵供體能力(H-bond donation ability,HBD)被廣泛用于底物和試劑的活化。
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相反,對(duì)于氫鍵受體型的親核試劑,如仲胺叔胺,六氟異丙醇會(huì)導(dǎo)致其失活,產(chǎn)生穩(wěn)定的氫鍵加合物,甚至是晶體。但是,這種氫鍵作用對(duì)于伯胺卻不明顯。

基于上述觀點(diǎn),文章認(rèn)為,在HFIP中進(jìn)行甲基化反應(yīng)時(shí),原料伯胺1和MeX之間的反應(yīng)應(yīng)該不會(huì)受到阻礙,但是生成的仲胺產(chǎn)物,即單甲基產(chǎn)物2的親核性將會(huì)被削弱,從而減少過甲基化產(chǎn)物。

即這種方法的關(guān)鍵在于HFIP的獨(dú)特作用,通過氫鍵作用選擇性地使仲胺和叔胺失活,從而來避免過度甲基化。

反應(yīng)條件篩選

以芐胺的甲基化為模型,篩選結(jié)果詳見下表。從這些初步實(shí)驗(yàn)可以得出以下結(jié)論: 

(1)與普通溶劑相反,HFIP允許芐胺和親電甲基源之間的反應(yīng)提供單甲基化產(chǎn)物作為主要產(chǎn)品(84%選擇性,68%收率)。
(2)該條件下,MeOTf和Me2SO4是最有效的試劑。

(3)反應(yīng)不需要額外的堿。

正如上面分析的,HFIP在選擇性單甲基化中的重要作用可以歸因于其氫鍵供體能力,降低了形成的N-甲基芐胺的親核性。

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底物拓展

注意:下圖右側(cè)數(shù)據(jù)是選擇性,不是收率。

  • 芐胺類底物

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  • 芳胺類底物

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  • 脂肪胺底物

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應(yīng)用示例

2021年的一篇JOC(https:///10.1021/acs.joc.1c00996)曾利用上述方法實(shí)現(xiàn)了芳胺的單甲基化,收率68%~83%。

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General Procedure 1: Synthesis of N-Methylated Anilines (11–14)

To a solution of HFIP (hexafluoroisopropanol) (10 equiv) and aniline (1 equiv) was added methyl trifluoromethanesulfonate (MeOTf) (1.5 equiv). The mixture was stirred for 1 h at room temperature and then quenched by a solution of 2 N HCl. Volatiles were evaporated in vacuo. The resulting mixture was neutralized with a saturated aqueous solution of NaHCO3 and extracted with CH2Cl2 (3 × 30 mL). The organic phases were dried over MgSO4, filtered, and the solvent was removed in vacuo. The crude product was further purified by column chromatography.

簡評(píng)

該方法的優(yōu)點(diǎn)很明顯,簡便!但遺憾的是,HFIP僅是削弱仲胺的親核性,雖在一定程度上抑制了過度甲基化,卻不能完全避免。但仍不失為一種頗具參考價(jià)值的備選方案,尤其是對(duì)于脂肪胺。

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參考文獻(xiàn):
Chem. Commun., 2014,50, 1836-1838
https:///10.1039/C3CC48997C

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