脂肪胺常用的兩類保護基苄基和苄氧羰基常用脫除方法時鈀碳氫解,在實際工作當使用甲醇作為溶劑時,脫苄基或苄氧羰基時,往往有氮甲基的副產物生成。特別是當你的原料很少時,比如幾十毫克做這類反應時,很有可能拿不到任何脫保護的產物,拿到的全部是副產物,如下圖所示。這個時候,有經驗的合成化學家們會嚐試(1)在體係裏麵加入三氯乙烷(原位生成鹽酸)或加入鹽酸,(2)或加入氨水,(3)或嚐試換大位阻的醇,比如異丙醇(4)或使用非質子性溶劑,比如四氫呋喃作為溶劑(5)或縮短反應時間等來解決這一問題。那麽這一副產物是如何產生的呢?這個時候,我們很容易聯想到,這個副產物肯定和甲醇有關係。鈀碳催化劑除了可以催化脫保護基,還可以氧化甲醇為甲醛,甲醛與胺進一步發生還原胺化反應,從而得到副產物。
其實,早在2010年,Pei-Qiang Huang團隊就在著名期刊發文報道了該類反應(Chem. Commun.,2010,46, 7834–7836)。作者首先研究了化合物1使用鈀碳或氫氧化鈀作為催化劑,使用不同位阻的醇(甲醇,乙醇,正丙醇,異丙醇),結果顯示鈀碳催化活性更高,隨著醇位阻的增加,烷基化的時間越長。反應機理在文章的Supporting Information裏麵有涉及到,如下圖所示:烷基醇在鈀碳或氫氧化鈀催化下脫氫生成醛,然後醛與脫掉保護基的胺進行還原胺化反應。這也就不難理解大家在實際工作中遇到的問題了,隻要你的底物中存在遊離的脂肪伯胺或仲胺,進行鈀碳氫化的反應,就有可能得到甲基化副產物。
接下來我們來看一看一個“看似意外”的例子,下麵的這個反應,使用氫氧化鈀作為催化劑,羥基苄基和二級胺的苄基都成功脫掉了,同時,氮上又上了一個甲基,產率高達99%。
因此,大家在實際工作中,當有類似的底物做這種鈀催化氫化的反應時,務必要先小量嚐試,看看有沒有這種甲基化的副產物生成。如果有的話,可以嚐試開篇小編介紹的幾種方法,從而控製烷基化副產物的量到一定水平。