羧基的引入反应

chem 有机方法 1.6W+ 0

羧基是有机化学中的一个基本官能团,可表示为R-COOH,还有羧基的化合物统称为羧酸。在有机合成中羧基扮演着重要角色,它可以和胺基生成酰胺,可以被还原成醇,可以和醇类生成酯,可以通过curtius重排变成氨基,可以和二氯亚砜等试剂生成酰氯,可以和肼生成酰肼,可以生成混酐等。其实把羧基做成酰胺或酰肼,也是一种对羧基的保护。

羧基的引入方法有:二氧化碳对金属有机物的淬灭反应,偶联方法引入,氧化方法引入,水解方法引入等。

1:二氧化碳对金属有机物的淬灭反应,金属有机物包括:有机锂试剂,格氏试剂等。

有机锂试剂和二氧化碳反应

羧基的引入反应  第1张

操作:-78度下,氮气保护体系,搅拌状态下向LDA(74.5mL, 148.9 mmol, 2N in THF)中滴加底物(23.8 g, 99.3 mmol)THF溶液(40 mL),滴加完毕,在零下78度搅拌3h。向体系内通入干燥的二氧化碳气体(10 分钟),监测原料消失后,向体系内加入水(110mL)2N的盐酸(220mL)EA萃取,简单后处理后所得剩余物在甲苯中重结晶得到产物(22.7g, 81%)Ps:这里有一个碘转位的小知识;二氧化碳在零下78度时是液体,它一般在低于零下31度就开始液化,温度越低,压力越高,越易液化。

羧基的引入反应  第2张

操作:底物(2.30g, 18 mmol)溶于90毫升THF中,氮气保护体系,零度下在30分钟内滴加正丁基锂(12.4mL, 19.8 mmol, 1.6 m in hexane),加毕,零度搅拌0.5h,反应液降温至-78度,通入干燥的二氧化碳气体,搅拌2h,然后在零度再搅拌2h。常规后处理后得到产物。

端炔锂试剂和二氧化碳反应

羧基的引入反应  第3张

操作同上,不再赘述。

羧基的引入反应  第4张

操作:底物(3.6g,1eq)溶于无水THF(35mL)中,氩气保护,-40度下加入i-PrMgBr(18mL, 0.75 M, 1.2eq),搅拌2h。向体系内通入干燥的二氧化碳气体,搅拌16h。反应液倒入水中,调节pH3EA萃取,常规后处理得到产物。

2:偶联方法引入羧基,常用的方法:有机锌试剂和二氧化碳偶联得到羧基;芳基碘(溴)和甲酸锂偶联得到羧基等。  

羧基的引入反应  第5张

操作:(文献上是在手套箱里操作的。个人觉得,如果无水操作处理的好也不一定非要在手套箱操作) Pd(OAc)2(26.0 mg, 0.1eq)和PCy3(65.0mg,0.2eq)溶于2毫升THF中,CO2体系(15 psi,即一个大气压,也就是加一个CO2气球),零度下加入底物(1eq)ACN溶液,零度反应6h。向体系内加入EA(5mL),浓缩除去有机溶剂,剩余物加入1N HClEA5毫升,分液,水相用EA萃取(4×5 mL),有机相干燥,过滤,浓缩。(后处理有一个反萃除杂过程,个人觉得比较麻烦,但是方法好用)剩余物再溶于乙醚(5 mL)中,用1N NaOH萃取(4×5mL),水相用硫酸调pH小于2EA萃取(4x15mL),有机相干燥,过滤,浓缩后得产物(171.2mg, 97% yield)

羧基的引入反应  第6张

操作:底物(3.8 g, 8.25 mmol),氯化锂(1.05 g, 24.7 mmol),一水合甲酸锂(1.73 g, 24.7 mmol),乙酸酐(1.56mL, 16.5mmol),醋酸钯(185mg, 0.83mmol)悬浮于DMF(20 mL)中,加入DIPEA(2.87 mL), 氮气保护,封闭体系,52度加热反应3h。反应液冷却至室温,倒入DCM/MeOH(v/v=5:1)中,过滤,滤液浓缩,残留物溶解在DCM/MeOH(v/v=10:1)中,加入0.1 N HCl水溶液,萃取,水相再用DCM/MeOH(v/v=10:1)萃取2次,合并的有机相干燥,浓缩后柱层析得产物。

3:氧化方法引入羧基。可以被氧化的基团有醛基,某乙酮,羟甲基,某些位置的甲基,炔,烯及芳环等,所用氧化剂:高锰酸钾,双氧水,次氯酸盐,重铬酸钾,高碘酸钠,硝酸氧气及其它氧化剂。

羧基的引入反应  第7张

操作:底物(7.7 g, 51 mmol)KH2PO4(1.8g),双氧水(37%, 5mL, 52 mmol),聚乙二醇(PEG-400,3.0g)悬浮于ACN(50mL)和水(20 mL)的混合液中,10度,两个小时内将亚氯酸钠(8.0 g, 70 mmol)的水溶液(70 mL)滴加进去,加毕,室温搅拌过夜。向体系内加入亚硫酸钠(0.5 g),用10%的盐酸调节体系pH3,乙醚萃取,有机相分别用亚硫酸氢钠溶液和水洗一次,干燥,过滤,浓缩得到产物。

羧基的引入反应  第8张

操作:底物(1.46g, 6.7 mmol)和氯化钌(36 mg,0.17 mmol)悬浮于乙腈(14 mL)、四氯化碳(14 mL)和水(14 mL)中,加入高碘酸钠(5.85g),室温剧烈搅拌1h。向体系内加入DCM(20mL)和水(5 mL),萃取分液,水相用DCM(15mL)洗一次,合并的有机相用水洗一次,然后用20%的碳酸钠aq2(2x25mL),所得水相冷却至零度,用浓盐酸调节pH3,用DCM萃取(2x30mL),合并的有机相用水洗一次,干燥,过滤,浓缩得产物。

羧基的引入反应  第9张

操作:RuO2悬浮于CCl4(100mL)和NaOCl(250mL)水溶液的混合液中,搅拌状态下加入底物(3.0 g)的CCl4溶液(50 mL),然后在2h, 4h,6h添加NaOCl溶液,每次30 mL。室温剧烈搅拌24h。分液除去有机相,水相用3N HCl盐酸调节pH至1,EA萃取,干燥,浓缩得产物。

羧基的引入反应  第10张

操作:底物(9.3 g, 62.5 mmol)悬浮于水(500mL)和叔丁醇(10 mL)的混合液中,70度下,在5小时内将高锰酸钾(24.7g, 156 mmol)水溶液(120mL)分批加进去,70度搅拌过夜。70度用硅藻土趁热过滤反应液,滤液用2N HCl调节pH至酸性,后处理得粗产品。

 

羧基的引入反应  第11张

操作:底物(苯乙炔或苯乙酮)(1 eq)溶于dioxane(5mL)中,加入oxone(2 eq)TFA(2 eq),回流反应10h。常规后处理得到产物。(烯氧化成酸的操作和炔很类似,不再举例)

4:水解引入羧基的例子就很多了,类型有酯基的水解(或氢化),酰胺(酰肼)的水解,氰基的水解等,以前的内容对它们都有介绍,感兴趣的可以自己查看,这里不再赘述。

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