酰氯進行酰胺化，可以用水作為溶劑

 YGNF 有機合成 2023-07-16 20:01

 

利用酰鹵(酰氯、酰溴和酰氟)與氨或胺反應是合成酰胺的最簡便的方法之一。通常情況下酰氯、酰溴與脂肪族、芳香族胺均可迅速酰化，可以以較高的產率製備得到酰胺。由於酰氯通常容易製備，是最常用的酰鹵。此類酰胺化反應，通常在低溫下，以二氯乙烷、乙醚、四氯化碳、甲苯等作為溶劑，加入堿（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）作為縛酸劑進行反應。由於無機堿條件下反應通常更幹淨且容易處理。但是無機堿由於在上述有機溶劑中溶解度有限，因此勢必要加水作為溶劑促溶。酰氯底物利用水作為溶劑真的可行嗎？

其實一百多年前，化學家就已經給出了答案。1884年，C. Schotten報道了以水作為溶劑在氫氧化鈉存在下由呱啶和苯甲酰氯反應高效合成N-苯甲酰基呱啶的反應。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，然後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。在堿促進下，醇或胺與酰鹵或酸酐在水溶液中製備酯或酰胺的反應被稱為Schotten-Baumann反應。此反應的經典的操作步驟：醇或胺和過量的酰鹵或酸酐在氫氧化鈉水溶液或飽和碳酸氫鈉水溶液中反應，反應中要劇烈攪拌。

【 Strategic Applications of Named Reactions in Organic Synthesis, LászlóKürti and Barbara Czakó, Schotten-Baumann reaction., page 398】

 

因此酰氯和胺的酰胺化反應完全可以用水作為溶劑的，但是酰氯不是遇水不穩定嗎？不會發生水解嗎？小編認為主要有以下幾方麵的原因：1、酰氯的水溶性較低，此類反應通常為了減緩反應速率，還要加入有機溶劑，其中最常用的是二氯甲烷，因此反應時酰氯主要在二氯甲烷相，可以極大的減緩水解速率。2、此類酰胺化反應速率極快，體係中胺和水的反應速率差別極大，生成的酰胺的反應速度遠大於水解的速率，酰氯還沒來得及水解，胺已經將酰氯消耗掉了。

也正是酰氯水解的原因，以水作為溶劑的酰胺化反應，有諸多限製，酰鹵的活性對於反應的成功與否也至關重要，通常活性越低的酰鹵反應產率越高（因為低活性的酰鹵水解較慢）。另外芳香酰氯比脂肪酰氯更適合此反應，大位阻的酰氯比小位阻的酰氯更適合此反應。

以水作為溶劑，酰氯進行酰胺化反應，在工作中可以作為一個考慮選項，有時可能會取得更好的反應效果。

另外，酰氟與常用的酰氯和酰溴不同，對水和其他親核試劑較為穩定，製備酰胺也是不錯的選擇。其可通過三氟均三嗪在吡啶的存在下製備(Tetrahedron lett. 1991,32（10)，1303)。並可以通過層析分離出來。

Method A:

The N-protected amino acid fluoride (1 mmol) isreacted with the chlorhydrate of and a-amino ester (1.1 mmol) andN-methylmorpholine (2.2 mmol) in acetonitrile (10 ml) untile the acyl fluorideis consumed (approximately 4 h at 25℃).  The reaction is then worked up as usual.

Method B:

A solution of the acylfluoride (1.2 mmol) in CH2Cl2 (5 ml) and a 10%NaHCO3 aqueous solution (10 ml)are added simultaneously to a stirred solution of the ester (1 mmol) in CH2Cl2(5 ml) at room temperature.  Aftercompletion of the reaction (generally 1 to 2 hours), the mixture is worked upas usual. 

 

參考資料：

一、Strategic Applications of Named Reactions in Organic Synthesis, LászlóKürti and Barbara Czakó, Schotten-Baumann reaction., page 398-399.

二、藥明康德經典化學合成反應標準操作。