化学经纬
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一个Sandmeyer反应的条件优化过程

chem有机方法51820

前面分享了关于Sandmeyer反应的机理及反应中可能出现的副产物。这次准备通过一个Sandmeyer反应条件优化的例子,详细的介绍一下方法学思维在实验中的应用。

以下观点和策略纯属本人观点,如有错误,还望指正。

底物结构如下图所示:

一个Sandmeyer反应的条件优化过程 第1张

要通过Sandmeyer反应将底物中的胺基转换成卤素(溴或氯)。将反应条件优化过程中出现的副产物列于下表中,R2R3为拉电子基团。

一个Sandmeyer反应的条件优化过程 第2张

一个Sandmeyer反应的条件优化过程 第3张

上面表格列举了12种方法,但是没有一个方法能够较高产率地得到目标产物,目的只是为了阐述方法学思维在条件优化中的应用。条目1中加入了浓盐酸,得到的是胺基变为羟基的副产物,怀疑是浓盐酸中带来的水太多的原因;条目2将浓盐酸换为TFA,得到的仍是胺基变为羟基的副产物;胺基变为羟基有可能不是盐酸中水造成的,另外,重氮化试剂是亚硝酸钠,重氮化过程是要释放出水的,推测水对反应影响不大;条目3其实是可以不加酸的,发现加了酸后反应速率特别快(与条目4相比),推测酸能促进重氮化过程及芳基自由基的生成;条目4, 5, 6是对反应溶剂的考察,当溶剂为ACN时,会出现胺基变为乙酰胺的副产物,为DCM和DMSO时,只出现胺基变为羟基的副产物,乙腈确实会和芳基自由基发生反应;条目7将卤源换成四丁基氯化铵,发现反应很难进行,原料几乎不进行反应;条目8, 9, 10考察了溶剂为乙腈,卤源为溴化铜在不同温度下的反应情况,从副产物可以看出胺基变为羟基且底物上又多了一个卤素溴,原因有可能是具有氧化性的溴化铜将底物酮α位的一个氢取代了,同时也不能排除环上氢被溴取代的可能性;条目8, 11, 12考察了不同溶剂对反应的影响,发现只有乙腈为溶剂时反应速度最快,另外两种溶剂室温均反应很慢,只有加热时才能顺利进行。从上面表格中我们可以得到的有用信息如下:1酸能促进重氮化过程及芳基自由基的生成;2当卤源为二价铜时,溶剂乙腈对反应有促进作用,但是会生成胺基转变为甲酰胺的副产物;3作为卤源给出卤素能力,二价铜大于一价铜;4二价铜有可能会与酮的α氢交换,生成卤代α酮。

条目9出现副产物的可能结构如下

一个Sandmeyer反应的条件优化过程 第4张


结束语:有机合成中反应条件优化的过程很繁琐,一定要沉下心好好对待。每一个条件是否成功,都要仔细揣摩,反应中出现的副产物是什么?为什么会出现这样的副产物?怎么样才能避免或减少副产物的生成?做实验本就枯燥无味,定要沉下心,耐得住寂寞。每一个反应都要认真对待,在工作中不断提高自己的能力和知识储备,拒绝做一个有文化的操作工。相信自己,能行!

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