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富電子的苯胺為什么不能進(jìn)行Friedel-Crafts?;磻?yīng)?如果想在氨基的鄰位引入酰基怎么辦?了解一下Sugasawa反應(yīng)

 有機(jī)合成公眾號(hào) 2024-12-15 發(fā)布于上海

Friedel-Crafts?;磻?yīng)

苯胺本身是一個(gè)富電子芳環(huán),按理說非常適合進(jìn)行Friedel-Crafts反應(yīng)。那到底是什么原因?qū)е缕錈o法進(jìn)行Friedel-Crafts?;磻?yīng)其實(shí)原因也不復(fù)雜,成也蕭何,敗也蕭何。游離的氨基作為供電子基團(tuán)可以增加苯環(huán)的電子云密度,但是氨基作為L(zhǎng)ewis堿在Friedel-Crafts?;磻?yīng)體系中會(huì)和催化劑Lewis酸迅速配位,而且氨基與Lewis酸的配位速度遠(yuǎn)快于與親電試劑的反應(yīng)。就酸加入過量的Lewis酸活化酰氯等親電試劑也不能解決問題,因?yàn)楸桨返系墓码娮訉?duì)已經(jīng)與Lewis酸配位成鹽不能共軛到苯環(huán)上,同時(shí)氮原子上帶正電使苯環(huán)缺電子鈍化,從而使Friedel-Crafts反應(yīng)不能繼續(xù)進(jìn)行。通常的解決方法是先對(duì)氨基進(jìn)行保護(hù),然后再進(jìn)行Friedel-Crafts反應(yīng),但是酰基保護(hù)的苯胺進(jìn)行Friedel-Crafts反應(yīng),通常主要得到4-位取代的產(chǎn)物

1978年Sugasawa等人報(bào)道了一個(gè)在BCl3/AlCl3催化下無需保護(hù)直接利用苯胺在鄰位引入酰基的方法【Sugasawa, T.; Toyoda, T.; Adachi, M.; Sasakura, K. J. Am. Chem. Soc. 1978, 100, 4842. DOI: 10.1021/ja00483a034。在BCl3/MCl3(M通常為Al或Ge)兩種不同的Lewis酸催化下,苯胺和腈進(jìn)行反應(yīng)得到鄰位?;a(chǎn)物的反應(yīng),稱為Sugasawa反應(yīng)。

此反應(yīng)加料順序很重要,通常BCl3,苯胺和腈先加入,最后加入AlCl3或GeCl3。通常的路易斯酸的組合是BCl3-AlCl3、而使用與氯原子親和性更高的GaCl3,可以使得反應(yīng)在更加溫和的條件下進(jìn)行。N,N-二烷基取代的苯胺不能發(fā)生此反應(yīng)。

反應(yīng)機(jī)理

苯胺首先和BCl3絡(luò)合生成苯胺-三氯化硼絡(luò)合物,接著在MCl3催化下腈和苯胺-三氯化硼絡(luò)合物的硼進(jìn)一步絡(luò)合物形成超級(jí)配合物,同時(shí)MCl3和BCl3掉下來的一個(gè)Cl進(jìn)行鍵合生成MCl4-,由于Ge和氯原子親和性更高,因此反應(yīng)可以在更加溫和的條件下進(jìn)行。超級(jí)配合物中整個(gè)陽離子部分還是缺電子的,因此還不能順利進(jìn)行?;朔磻?yīng)的關(guān)鍵一步是MCl4-可以和奪取苯胺上的H+生成HMCl4, 整個(gè)中間體變成中性化合物,苯環(huán)恢復(fù)富電子狀態(tài),順利進(jìn)行SEAr反應(yīng)進(jìn)行酰基化,最后水解生成鄰位?;桨樊a(chǎn)物。
而N,N-雙烷基化苯胺由于N上沒有H, 不能恢復(fù)富電子狀態(tài),因此無法反應(yīng)。

Tetrahedron Lett. 1994, 35, 6807.

反應(yīng)實(shí)例

苯胺和氯乙腈進(jìn)行Sugasawa反應(yīng)后,生成的酮還原后關(guān)環(huán)可以生成吲哚,此反應(yīng)成為Sugasawa吲哚合成反應(yīng)。
J. Org. Chem.,1994, 59, 6823】

J. Org. Chem.1995, 60, 3365】


J. Med. Chem.,1996, 39, 314】

Org. Proc. Res. Dev., 2003, 7, 723】

Tetrahedron 2009, 65, 3285. doi:10.1016/j.tet.2008.11.026】



參考資料

1、Comprehensive Organic Name Reactions and Reagents, by Zerong Wang,2722-2728。
2、https://cn./reactions/2018/09/%E8%8F%85%E6%B2%A2%E5%8F%8D%E5%BA%94-sugasawa-reaction.html



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