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胺类化合物是一类非常重要的有机化合物,在医药、农药、染料等领域有着广泛的应用。由于氨基具有较高的亲核性和碱性,为了提高其稳定性,通常需要用合适的保护基进行保护以确保目标反应的正常进行。
需要注意的是,不同保护基的耐受条件是不同的,在所有氨基保护基中,磺酰基(图1为常见的几种磺酰保护基)是最稳定的保护基之一,其引入方法一般是在碱性条件下,由胺与相应的磺酰氯在惰性溶剂中反应制得,具有以下几个优点:
·能够兼容多种反应条件,在强碱,氢化等多种条件下的处理不受影响,并且引入磺酰基后的产物很容易形成晶体,便于获取和纯化。
·磺酰基的引入会使N-H键更加活跃,从而很容易发生N-烷基化反应以及过渡金属催化的C-N形成。
图1 常见的磺酰保护基
同样地,磺酰基较高的稳定性也使其脱保护条件变得较为苛刻。酸性水解通常要在剧烈条件下进行,如浓硫酸加热脱除;而比较温和的方法是通过还原裂解的方式,如Na/NH3(l)、Mg/MeOH等体系。然而此方法会对含有醛基、酮羰基、硝基等易被还原基团的底物存在限制,易引起副反应的发生。
本文介绍了一种基于化学计量的三氟甲磺酸有效脱除芳胺磺酰基保护的方法以及相关的应用。
在室温或加热的条件下,三氟甲磺酸可以高效脱除未取代及N-取代的芳香族/杂芳磺酰胺底物的保护基,以高收率得到相应的芳香胺。尽管反应正在酸性条件下进行,但含有氰基,酰亚胺,酯基以及吡啶,喹啉等碱性底物均能耐受。该方法适用于对甲苯磺酰基(Ts)、硝基苯磺酰基(Ns)、甲基磺酰基(Ms)以及三异丙基磺酰基(TPS)等保护基团(图2)。
图2 三氟甲磺酸促进的磺酰胺脱保护反应
中性和缺电子的底物
磺酰胺中的N-S键容易断裂,实现磺酰基的高效脱除(图3);
图3 缺电子底物的脱保护反应
富电子的底物
发生Fries重排(分子内磺酰基迁移),生成一系列砜类化合物(图4)。
图4 富电子底物的脱保护反应
通常情况下Ts保护基的脱除难度较高。然而,Orentas团队在实验中发现,在TfOH存在下,可以选择性的脱除Ts,且不影响其他磺酰保护基(图5)。
芳香胺Ts保护基优先脱除
不同位置的Ts保护基稳定性存在差异,其中芳香胺上的Ts保护基更容易脱去;
优异的选择性
Ts与Ns、Ms等其他磺酰保护基共存时,仍可以选择性脱除Ts保护基,即便是很不稳定的吡啶-2-磺酰基与Ts共存时,仍优先脱除Ts保护基。
图5 选择性脱除Ts保护基
分子间磺酰基转移
在富电子芳香化合物存在下,缺电子磺酰胺底物可以在脱保护的同时发生F-C磺酰化反应(这里指分子间的磺酰基转移),生成砜类化合物(图6)。
图6 磺酰基的分子间迁移
一锅法环化
共轭磺酰胺底物可以在脱保护的同时发生[2+2+2]环加成反应,如炔酰胺类化合物与乙腈在TfOH存在下,发生腈的环化反应,一锅法得到氨基嘧啶类物质(图7)。
图7 磺酰胺参与的环化反应
本文介绍了有关磺酰基的脱除新方法及拓展应用,希望能对研发人员提供帮助和思路构建。
参考文献:
[1] Orentas, E.; Javorskis, T. Chemoselective Deprotection of Sulfonamides Under Acidic Conditions: Scope, Sulfonyl Group Migration, and Synthetic Applications[J]. J. Org. Chem., 2017, 82, 13423-13439.
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