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酰胺的制備


一、氨酯交換制備酰胺

一般酯的氨解通過氨的醇溶液或氨水來進行。氨的醇溶劑氨解反應可通過加入適量的甲醇鈉和氰化鈉來催化。用氨水直接氨解一般需要加熱(當該反應溫度到100度時,一定要用高壓釜做這一反應),這類反應一般可以通過硫酸銅來進行催化。反應的條件選擇主要看酯的活性程度,一般脂肪酸酯的交換要比芳香羧酸酯來得容易,甲酯要比乙酯來得快。對脂肪酸酯,α位的位阻大小也決定了反應的快慢。

酯通過甲酰胺在乙醇鈉的存在下,高溫也可得到相應的酰胺。這一方法對各類的酯都比較有效,只是產品的分離比直接氨解稍微麻煩一些,但反應較快。

另外近年來,AlMe3-NH4Cl或Me2AlNH2在多官能團及復雜化合物的合成中用的較多,該方法條件較強,各類酯都能很快的氨解。其缺點是AlMe3易自燃,操作不是太方便。



二、脂肪胺與酯交換制備酰胺

酯與脂肪伯胺的交換一般直接NEAT加熱進行,對于低沸點的伯按胺直接用其作溶劑回流即可。有時兩個反應底物物都是固體無法混溶時,將兩者溶解到某一溶劑后再濃縮干即可混合均勻,一般的無溶劑加熱反應最好一邊抽真空一邊反應。有時胺的位阻較大時,也不好交換,一般也可仲胺交換反應條件來進行。

在此有一點需要指出的,當我們用LAH還原酰胺和腈到胺時,最后的產物為胺的鋁鹽,如果我們用酯去淬滅反應時常常得到的是相應的酰胺,如用乙酸乙酯淬滅即得到相應的乙酰胺。


三、利用酸酐制備酰胺

酸酐與酰鹵類似,亦能作胺的酰化劑,但酸酐的活性比相應的酰鹵弱,因此它的胺的反應速度比酰鹵慢。一般用堿催化, 反應也可被酸催化, 常用的催化劑為硫酸、過氧酸等。 最近發現LiCl為一高效的催化劑【Sabitha G, Reddy B. V. S, YadavJ. S. Synth. Commun. 1999, 29(13), 2311。伯胺、仲胺均能與乙酐順利反應,但脂肪族伯胺與乙酐以應往往生成N-乙酰化及N,N-二乙酰化的混合物,兩者的比例與伯胺的結構有關。 當結構為RCH2NH2的伯胺乙酰化時,主要生成N,N-二乙酰化產物;當結構為RR1CHNH2的伯胺乙酰化時,則生N-乙酰化的混合物。結構為RR1R2CNH2的伯胺乙酰化時, 僅得N-乙酰化產物。

四、利用酰鹵制備酰胺

酰鹵(酰氯、酰溴和酰氟)與氨或胺作用是合成酰胺的最簡便的方法。通過酰氯、酰溴與脂肪族、芳香族胺均可迅速酰化,以較高的產率生成酰胺。酰氟對水和其他親核試劑較為穩定。其可通過三氟均三嗪在吡啶的存在下制備(Tetrahedron lett. 1991,32(10),1303)。并可以通過層析分離出來。一般酰氯、酰溴與胺反應是放熱的,有時甚至極為激烈,因此通常在冰冷卻下進行反應,亦可使用一定量的溶劑以減緩反應速度。常用溶劑為二氯乙烷、乙醚、四氯化碳、甲苯等。由于反應中生成的鹵化氫,因此需要用堿除去鹵化氫,以防止其與胺成鹽。有機堿和無機堿均可用于此類反應,常用的有機堿有三乙胺、吡啶等,常用的無機堿有 Na2CO3,NaHCO3,  K2CO3,NaOH, KOH等。在研究中我們發現,許多反應用無機堿反應更干凈且容易處理。



五、利用有機磷類縮合劑制備酰胺

多種磷酸酯和磷酰胺類縮合劑也被廣泛應用于酰胺的縮合。如二苯基磷酰氯(DPP-Cl)、氰代磷酸二乙酯(DECP)、疊氮化磷酸二苯酯(DPPA、硫代二甲基磷酰基疊氮(MPTA)、二(2--3-唑烷基)磷酰氯(BOP-Cl)等。


在這些磷酸酯和磷酰胺類縮合劑中,DECP常用于小量的多肽的合成, BOP-Cl特別適合與氨基酸的合成,其收率高、不易消旋,但其缺點是,當胺的反應活性低時,常常得到酰化的唑烷。

另外,BOP-Cl的溶解性較差,導致反應時間較長,有時會長達四五天,常用DMF做反應溶劑。

         以下反應用DCC只有15%的收率, 但用DPP-Cl可以得到94%收率。


六、利用鎓鹽類縮合劑制備酰胺

近年來,許多鹽縮合劑被相繼開發出來用于酰胺的縮合反應,從鹽的種類來分,主要有兩類,一類是碳鹽,目前常用的為O-(7-氮雜苯并三氮唑-1-基)-二(二甲胺基)碳鎓六氟磷酸鹽(HATU)、O-(苯并三氮唑-1-基)-二(二甲胺基)碳鎓六氟磷酸鹽(HBTU)、O-(5-氯苯并三氮唑-1-基)-二(二甲胺基)碳鎓六氟磷酸鹽(HCTU)、O-(苯并三氮唑-1-基)-二(二甲胺基)碳鎓四氟硼酸鹽(TBTU)、O-(N-丁二酰亞胺基)-二(二甲胺基)碳鎓四氟硼酸鹽(TSTU)、O-(N-endo-5-降莰烯-2,3-二碳二酰亞胺)-二(二甲胺基)碳鎓四氟硼酸鹽(TNTU)等。




七、碳二亞胺類縮合劑制備酰胺

用碳二亞胺類縮合劑縮合制備酰胺在藥物合成中應用極為廣泛,目前常用的縮合劑主要有三種:二環己基碳二亞胺(DCC)、二異丙基碳二亞胺(DIC)1-(3-二甲胺基丙基)-3-乙基碳二亞胺(EDCI)


八、活性酯法制備酰胺

活性酯法早期主要應用酸與氯甲酸乙酯或異丁酯反應生成混合酸酐,而后再與胺反應得到相應的酰胺,這一反應如果酸的a-位位阻大或者連有吸電子基團,有時會停留在混合酸酐這一步,但加熱可以促使其反應;這一反應也可用于無取代酰胺的合成


九、制備酰胺的非常規方法

酰基疊氮也是一個較為溫和的酰化試劑,由于在反應時其不會引起光學活性物質的消旋且對水及其他親核試劑較為穩定,因而常用于肽及化合物庫的合成.但酰基疊氮由于反應活性低,對于位阻大且親核性低的胺是不適用的。

酰基疊氮合成酰胺實例(J. Med. Chem 2004, vol. 47, No. 10 2599-2610



十、氰基合成酰胺

腈加水可以分解為伯酰胺。由于伯酰胺會繼續水解為羧酸,一般要控制水解的條件。目前有許多方法報道,有時需要根據底物的特性選擇酸性,堿性或中性的水解條件。作為中性的條件,也有文獻報道使用鎳或鈀催化劑的方法。

在酸性條件下與飽和碳相連的氰基,可以在酸中很方便的水解轉化為酰胺,并在條件較為劇烈時,很容易進一步水解成酸。但乙烯基或芳基腈的水解條件則要求劇烈得多,一般需要強酸條件,而且一般不會進一步水解。

在堿性條件下,利用過氧化氫氧化的方法可在室溫下短時間內水解腈為伯酰胺,這是一個較為可靠的方法。利用NaOH(aq.)-CH2Cl2 相轉移催化體系,DMSO-K2CO3 體系,可以用于各種腈水解為伯酰胺。



十一、Ritter 反應


在強酸環境下醇和腈反應制備酰胺的反應。


十二、Overman重排

通過烯烴的1,3-位置互換將烯丙基三氯乙酰亞胺酯轉化為烯丙基三氯乙酰胺進而將烯丙醇轉化為烯丙胺的反應。


十三、Passerini反應


羧酸,C-異氰化合物和羰基化合物三組分縮合得到α-酰氧基酰胺的反應,此反應與 Ugi反應類似。


十四、Ugi反應


羧酸,C-異腈,胺和羰基化合物進行四組分縮合得到二酰胺(二肽)的反應。



十五、Schotten-Baumann反應

1884年,C. Schotten報道了在水中氫氧化鈉存在下由哌啶和苯甲酰氯反應高效合成N-苯甲酰基哌啶的反應。1886年,E. Baumann發現在相同的反應條件下,醇和苯甲酰氯反應可以得到苯甲酸酯,醇和苯甲酰氯在水中混合,然后加入氫氧化鈉水溶液,產物酯可以快速高產率的析出。Baumann還發現多羥基的化合物如葡萄糖和甘油也可以利用此反應進行苯甲酰化。在堿的水溶液催化下,醇或胺與酰鹵或酸酐反應制備酯或酰胺的反應被稱為Schotten-Baumann反應。



十六、Polonovski反應


叔胺的氮氧化物用活性試劑(如乙酸酐)處理,重排生成N,N-二取代乙酰胺和醛的反應。



十七、Schmidt重排


Schmidt反應是指酸催化下疊氮酸或疊氮化合物和親電試劑(羰基化合物,叔醇和烯烴)反應重排放出氮氣得到胺,腈,酰胺或亞胺的反應。



十八、Beckmann重排反應



在酸催化下肟重排得到酰胺的反應



十九、Wolff重排


α-重氮酮重排得到烯酮的反應。烯酮是非常重要的有機中間體。可以和水反應制備羧酸,和醇反應制備酯,和胺反應制備酰胺,發生Staudinger烯酮環加成合成各種四元環化合物(可以和烯烴,醛酮和亞胺進行 [2 + 2] 環加成得到環丁酮,β -內酯和β -內酰胺)。



二十、Eschenmoser–Claisen酰胺縮酮重排

烯丙醇類化合物和N,N-二甲基乙酰胺二縮酮在加熱條件下重排得到γ,δ-不飽和酰胺的反應。由于Eschenmoser是基于Meerwein對于酰胺交換的研究而發現此反應,此反應也被稱為Meerwein–Eschenmoser–Claisen重排。



二十一、Chan–Lam C–X偶聯反應


酰胺類化合物和硼酸反應得到多取代的酰胺。


二十三、Goldberg偶聯反應

酰胺類化合物和芳香鹵代物反應得到多取代的酰胺。


二十四、Buchwald_Hartwig反應

酰胺類化合物和芳香鹵代物反應得到多取代的酰胺


二十五、銅鹽催化下三芳基鉍和酰胺反應

鉍鹽參與的芳基化最近也有一些報道,且收率較相應的硼酸為好。它的反應條件更為溫和,可以在室溫條件下反應完全。鉍鹽除了可以對簡單的酰胺進行芳酰胺化外,還可以對酰亞胺,脲以及磺胺等進行芳酰胺化。由于鉍鹽存放在空氣中是穩定的,因此其反應操作簡便。但是三芳基鉍一般需要自制并且當芳環上有強吸電子基團時不易合成,這也是用三芳基鉍進行芳酰胺化的局限性。當酰胺的N上沒有取代基時,會發生二芳基化產物,所以三芳基鉍較多用來內酰胺和仲酰胺的芳酰胺化。當底物位阻較大時,可以將溶劑換成氯仿,從而提高反應的溫度,反應的轉化率也較高。

A slurry of thesubstrate, triphylbismuth (1.1 eq), anhydrous Cu(OAc)2 (1.0 eq.),the teriary amine (1.0 eq.) in methylene chloride (2.5 ml / mmol of substrate)was stirred at room temperature for 24 hr. the products were isolated by direchflash column chromatography of the crude reaction mixture with preabsorption onsilica gel in 93%.

Dominic M. T. Chan. Tetrahedron Letters, 37 (50), 9013-9016

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