有机合成中醛基的应用

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醛基可简单视为一个羰基和氢组成的官能团,即R-CHO,醛基是亲水基,含有醛基的有机物有一定的水溶性。醛基能发生很多类型的反应,如氧化,还原,加成,wittig反应,还原胺化等。某些含有醛基的化合物很不稳定,常温下就会缓慢聚合、氧化或歧化,因此某些醛类化合物储存时都会加入少许稳定剂。

醛类化合物的鉴定原理就是由于醛基易被氧化,和某些检测试剂出现一些特殊的现象。常用的检测试剂有:银氨溶液和Cu(OH)2悬浊液,并不是所有含有醛基的化合物都能用以上两种试剂检测,如甲酸等。两种试剂的检测原理都是试剂被还原,醛基被氧化。银氨溶液中的银离子被还原成银单质,进而出现银镜现象;Cu(OH)2悬浊液中Cu2+被还原成Cu+,生成氧化亚铜(Cu2O),出现砖红色沉淀。

醛基能发生很多类型的反应,醛类化合物是一种重要的化工原料。醛类能发生的反应汇总如下:

1被还原成羟甲基。醛基被还原成羟甲基最常用的试剂为NaBH4, 也有文献用NaBH4LiAlH4Dibal-H,硼烷及其复合物,氰基硼氢化钠,三乙酰基硼氢化钠,催化氢化等条件,以上这些条件会经常用到;也有一些不经常的条件,如:三甲胺氮氧化物-甲酸钠-金属复合物体系,三叔丁氧基氢化铝锂,红铝,水合肼,硼氢化钠及硼氢化锂的络合物,钐-氯化氢体系,金属锂//-路易斯酸体系等。

硼氢化钠还原醛基,所用溶剂一般为THF,甲醇,乙醇等。质子性溶剂能增强硼氢化钠的还原能力;硼氢化钠不能还原碳碳双键或三键

有机合成中醛基的应用  第1张

LiAlH4Dibal-H还原醛基的操作比较类似,反应温度从零下78度到室温都有报道,具体还有根据底物选择;它们也不能还原碳碳双键或三键。关于LiAlH4的后处理方法,往期有介绍。

有机合成中醛基的应用  第2张

催化氢化可以同时将化合物结构中的醛基和碳碳双键一起还原,催化剂一般为:Pd/C,雷尼镍,氧化铂,铂,铜,铜-锌等;还原剂一般为:氢气,锌粉,甲酸,甲酸盐,三乙基硅烷等。

有机合成中醛基的应用  第3张

操作:底物(191 mg, 0.860 mmol)Pd/C(97mg)悬浮于乙醇(30mL)中,氢气氛围(1 bar),室温下搅拌4h。常规后处理,柱层析得到产物。

有机合成中醛基的应用  第4张

操作:底物(1 eq)Pd(OAc)2(0.5% eq), 三乙基硅烷(1.2eq)悬浮于混合溶剂(DMF:H2O=4:1,V/V), 室温搅拌1h,常规后处理得到产物1PS:如果反应溶剂用无水DMF则生成产物2

2醛基与胺基生成亚胺。亚胺都不怎么稳定,遇水会发生水解,部分亚胺可以通过柱层析分离。亚胺有毒,对皮肤有一定的刺激性,注意做好防护。醛基和胺基生成亚胺的反应,有些需要碱或路易斯酸(或酸)催化,一般为吡啶,三乙胺,甲醇钠,钛酸异丙酯,乙酸,甲酸,硫酸,对甲苯磺酸等;有些只需加缚水剂,一般为无水硫酸镁,无水硫酸钠,4A分子筛等;有些只需要将两者混合,加热搅搅就反应的很好。

有机合成中醛基的应用  第5张

方法1:醛(172.1mg)和胺(100.1mg)溶于甲醇(30 mL)中,加入乙酸(2mL),室温下搅拌3h,然后再回流12h。反应液冷却至室温,过滤收集固体,用乙醇重结晶得到产物。89%yield[Journalof Fluorescence, 2021,vol. 31, # 4, p. 1041 - 1053]

方法2:醛(1 eq)和胺(1 eq)溶于乙醇(3 V)中,回流反应3h,然后冷却至室温,静置过夜,过滤收集固体,用乙醇重结晶得到产物。86%yield[Journalof Coordination Chemistry, 2018,vol. 71, # 22, p. 3665 - 3688]

有机合成中醛基的应用  第6张

3醛基被氧化成酸

有机合成中醛基的应用  第7张

操作:(1.91g, 9.39mmol)溶于ACN(80mL)中,搅拌状态下加入KH2PO4(319mg,2.35mmol)的水溶液(10 mL)和35%H2O2(1.15mL, 11.3mmol)5度下滴加NaClO2(1.59g,14.1mmol)的水溶液(20mL),搅拌反应3h该混合物用盐酸(1 N)酸化,EA(350mL)萃取;合并的有机相用NaOH溶液(0.1N,350 mL)提取,然后水相再用盐酸溶液(1 N)酸化,EA(350 mL)萃取,有机相干燥、浓缩,柱层析得到产物。PS:这里的后处理有一个反萃取过程,要学会这个后处理方法;其实经过反萃取,产物的纯度就很高了,没必要柱层析纯化。

4基和氰化钠()TMSCN硝基甲(乙)烷,亚磷酸酯,TMSCF3等试剂的加成反应

有机合成中醛基的应用  第8张

有机合成中醛基的应用  第9张

5基在氧化剂的作用下和醇生成相应的酯。氧化剂可为碘单质,过氧叔丁醇等。

有机合成中醛基的应用  第10张

操作:底物醛(1 eq)溶于甲醇(3 mL/mmol)中,加入碘单质(2 eq)和无水碳酸钾(3 eq),室温下反应,TLC监测反应进度。原料消耗完,向体系内加入饱和硫代硫酸钠溶液,常规后处理得到产物。

6基和有机锂试剂或格氏试剂反应

有机合成中醛基的应用  第11张

7基和四溴化碳反应,产物可进一步和强碱反应生成端炔,这也是一种制备端炔的方法。

有机合成中醛基的应用  第12张

操作:三苯基膦(2.00 g8.00 mmol)和四溴化碳(1.33 g4 mmol)溶于二氯甲烷(20 mL)中,零度下加入醛(2.00mmol),搅拌反应1h。常规后处理,柱层析得到产物。

8醛和胺生成酰胺

有机合成中醛基的应用  第13张

操作:(1 eq)、胺(1 eq)NaOCl/Bu4NHSO4(1.5eq)PEG(2g)的混合物置于圆底烧瓶中,在120°C下搅拌12h。反应物冷却至室温,常规后处理得到产物。

9醛与带有活泼亚甲基的化合物反应,脱去一分子水生成烯;还有活泼亚甲基的试剂有:β-二羰基化合物及其类似物,丙二腈及其类似物等。

有机合成中醛基的应用  第14张

操作:醛(1eq)和丙二腈(1 eq)溶于乙醇和水的混合溶剂中(4 mL,v/v=3:7),75度下反应,TLC监测反应。原料消失,反应液冷却至室温,常规后处理得到产物。

10醛与羟胺生成肟;醛与有取代基的肼生成腙

有机合成中醛基的应用  第15张

操作:醛(25.0 g, 142 mmol)溶于乙腈(175mL)中,加入碳酸氢钠(35.7g, 424 mmol),剧烈搅拌5分钟,加入水(350mL),搅拌10分钟,再加入盐酸羟胺(19.7g, 283 mmol)和四丁基氯化铵(1.97g, 7.08 mmol),室温反应1h。加入乙酸(20mL),调节pH6-7,常规后处理,柱层析得到产物。

有机合成中醛基的应用  第16张

操作:醛(0.3 g, 2 mmoL)溶于乙醇(3mL)中,搅拌状态下滴加硫酸(1.6mL)2,4-二硝基苯肼(0.14 g0.7mmoL)的甲醇溶液,室温搅拌15分钟,过滤、干燥得到粗产物,再用丙酮-水重结晶得到产物。

11还原胺化,是一种常用的胺基化手段。其过程可简单表述如下:醛和胺脱去一分子水生成亚胺,亚胺被还原剂还原。还原剂可为:氰基硼氢化钠,三乙酰基硼氢化钠等。

有机合成中醛基的应用  第17张

有机合成中醛基的应用  第18张

操作:胺(89.51g, 1eq)溶于甲醇(375 mL)中,氮气氛围,加入醋酸(35.52g, 1eq)的甲醇溶液(50mL),然后加入苯甲醛(62.83g, 1eq)的甲醇溶液,搅拌状态下,体系温度保持在15度,40分钟内将氰基硼氢化钠(134.6 g, 3.6eq)的甲醇溶液(700mL)滴加到上述体系内,室温反应18h。常规后处理得到产物。

12羟醛缩合。在酸或碱催化下,两分子醛或酮发生反应生成一分子β-羟基醛或β-羟基酮;α-H比较活泼,在加热等条件下容易脱去一分子水,生成α,β-不饱和醛或酮。

有机合成中醛基的应用  第19张

13醛基制备端炔,所用试剂:(1-重氮基-2-氧代丙基)膦酸二甲酯,CAS号:90965-06-3

有机合成中醛基的应用  第20张

操作:醛(358 mg1.68mmol)和碳酸钾(464mg3.36mmol)溶于甲醇(16mL)中,,氮气氛围,零度下加入(1-重氮基-2-氧代丙基)膦酸二甲酯(323 mg1.68mmol)的甲醇溶液(2mL),室温搅拌过夜。常规后处理,柱层析得到产物。

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