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药物合成反应—第三章 烃化反应
N
① NaNH2,甲苯 ② Cl(CH2)2N(CH3)2•HCl (19)
CH2N
N
(80%)
CH2CH2N(CH3)2
二 、氮原子上的烃化反应
2.酯类为烃化剂 (1)硫酸酯为烃化剂 氨基氮原子的亲和活性大,容易与硫酸二酯反应,生成
氮烃化产物。
CH3
NH2 + (CH3)2SO4
NaOH,H2O 40
Cl
CuSO4/NaOH,pH=5~6 △
HOOC NH
(17)
F3C
HOOC NH
(18)
二 、氮原子上的烃化反应
(3)叔胺的制备
制备叔胺的常用的方法是卤代烃与仲胺反应。由于叔胺 分子中不含有活泼氢,所以其制备较伯胺、仲胺简单,产物 也较单一。如抗组胺药物曲吡那敏中间体(21)的合成。
CH2NH
一、氧原子上的烃化
(二)酚的O-烃化
1.烃化剂
(1)卤代烃为烃化剂 酚的酸性比醇强,在碱性条件下与卤代烃反应,可生成芳基醚 ,收率高。常用的碱有氢氧化钠(钾)、碳酸钠(钾)。反应可以在 水中进行,也可以在醇、丙酮、苯、甲苯、DMSO等溶剂中进行。
O Na Cl(CH2)3N(CH3)2/Xyl N N
二 、氮原子上的烃化反应
③Dele′pine反应
反应式
N
RX
N
HCl/EtOH
N N
N
N N
N
R X
RNH2
优点 缺点
原料价廉易得
课堂互动 应用至少三种方法合成,
应用范围不如Gabriel合成广泛 要求使用的卤代烃有较高的活性
CH2NH2
并比较各种方法的优缺点。
二 、氮原子上的烃化反应
一、氧原子上的烃化
(2)醇的影响
醇的活性一般较弱,需要在反应中加入碱以生成亲核试剂 进反应的进行。 醇的结构不同,其反应条件及操作方法也不相同
RO ,促
① 活性小的醇,必须先与金属钠或氢氧化钠作用生成醇钠,再进行烃化 ;
② 活性大的醇,可不生成醇钠,而是在反应中加入氢氧化钠等碱作为去 酸剂,即可反应。
一、氧原子上的烃化
(1)硫酸酯
常用的硫酸酯类烃化剂有硫酸二甲酯(Me2SO4)和硫 酸二乙酯(Et2SO4) 。
硫酸二甲酯由于其良好的反应活性,在医药、农药、精 细化学品等的合成中,作为甲基化试剂而得到广泛的应 用。例如抗高血压药美托洛尔中间体的合成。
CH2CH2OH CH2CH2OCH3
(91%) (3)
+ (CH3)2SO4
NaOH
一、氧原子上的烃化
(2)芳磺酸酯 芳磺酸酯由芳磺酰氯与相应的醇在低温下反应制得。 芳磺酸酯中应用最多的是对甲苯磺酸酯(TsOR), 常用于引入分子量较大的烃基。 某些难以烃化的羟基(如螯合酚的烃化),可用芳磺 酸酯进行烃化。例如鲨肝醇的合成。
Me2SO4/NaOH
HO
COOH
75
80 ,1h
(86%)
MeO
(9)
COOH
(CH3)2SO4 NaOH
+ CH3OSO3Na H3CO OCH3
(10)
HO
OH
OH
OCH3
一、氧原子上的烃化
(3)环氧乙烷类烃化剂
环氧氯丙烷在碱性条件下与酚羟基反应,环氧环开裂 ,然后在过量碱存在下,β-氯代醇脱去氯化氢生成新 的环氧乙烷环状化合物。例如治疗前列腺疾病的药物 萘哌地尔中间体(11)的合成。
CH2OH CHOH CH2OH
Me2CO/HCl
CH2OH CHO CH2O C CH3 CH3
CH2OC18H37
C18H37OTs/KOH/Tol >100 ,3h
CH2OC18H37
EtOH/HCl ,2h
CHO CH2O
C
CH3 CH3
CHOH CH2OH
(4)
一、氧原子上的烃化
3.环氧乙烷为烃化剂
加剂等分别制备伯、仲、叔胺。
二 、氮原子上的烃化反应
(1)伯胺的制备 ①NH3与卤代烃反应 由于 NH3 的三个氢原子都可以被烃基所取代,生成伯、 仲、叔胺及季胺盐的混合物,所以采用大大过量的 NH3 与卤代烃反应,可抑制生成的伯胺的进一步烃化,而主要 得伯胺。如:
CH3
CHCOOH Br
NH3(70mol)
CHNHCH3 +
(78%)
CH
N CH3
CH
(少量)
二 、氮原子上的烃化反应 乌尔曼反应
由于卤代芳烃活性低,又有位阻,不易与芳伯胺反应。 但加入铜盐作为催化剂,与无水碳酸钾共热,可生成二芳胺 及其同系物,此反应称为乌尔曼反应。
Cl HOOC NH2 + Cl
F3C NH2 HOOC + Cl
Cu/无水K2CO3 △ HCl pH=4
、
R X + OR
此反应为亲核取代反应,即 RO 对卤代烃中与卤素相 连的碳原子作亲核取代。
一、氧原子上的烃化
(1)卤代烃的影响 卤代烃的活性与其结构及卤原子有较大的关系。 ①当烃基相同时不同卤代烃的活性次序为:
RF<RCl<RBr<RI;应用较多的是RCl和RBr。
②当卤原子相同时,随烃基分子量的增大,卤代烃的 活性逐渐降低。
Ph
NaOH/ 二甲苯
Ph
CH
OCH2CH2NMe2
OH + ClCH2CH2NMe2 HCl
由于醇羟基氢原子的活性不同,进行烃化反应时所需的条件也不同。前一 反应醇的活性低,需先制成醇钠;后一反应采用二苯甲醇为原料,由于苯基的 吸电子效应,羟基中氢原子的活性增大,在反应中加入氢氧化钠作去酸剂即可 顺利反应。显然,后一反应优于前一反应,因此,苯海拉明的合成采用后一种 方法。
CH3
CHCOOH NH2
(70%)
二 、氮原子上的烃化反应
② Gabriel合成 反应式
O NH O O
NH2NH2
KOH/EtOH
O N K O NH NH O
RX/DMF
O N R O
+ RNH2
特点
HCl/H2O
CO2H CO2H + RNH2
酸性水解一般需要剧烈条件 用水合肼水解效果好 卤代烃范围广
R (H)R' C O + NH3 R (H)R' C OH NH2
成仲醇类化合物,如抗高血压药萘哌地尔(24)的合成。
OCH3
OCH3
O CH2 CH CH2 N OH
(24)
O CH2 CH O
CH2
HN
N
N
二 、氮原子上的烃化反应
4.其他烃化剂
(1)还原烃化 醛或酮在还原剂存在下,与氨、伯胺、仲胺反应,在氮原 子上引入烃基的反应称为还原烃化反应。 常用烃化剂有催化氢化、金属钠和乙醇、锌粉、金属负氢 化物、以及甲酸等。其中以催化氢化和甲酸还原应用最多 。
环氧乙烷属小环化合物,容易开环,在酸或碱的作用下, 能和分子中含有活泼氢的化合物(如醇、酚、胺、活性亚 甲基、芳环等)反应得到烃化产物,在被烃化的原子上引 入羟乙基,所以这类反应又称为羟乙基化反应。 在酸或碱的催化下,环氧乙烷很容易开环,在醇的氧原子 上引入羟乙基,反应条件温和,速度快。酸催化时属于 S N 1 反应,碱催化时属于 SN 2 反应。
OH + ClCH2 CH O CH2
NaOH
O
CH2CHCH2Cl OH
NaOH
OCH2
CH O
CH2
(11)
一、氧原子上的烃化
2.位阻及螯合对烃化的影响 螯合酚
H O O C OH
MeI/NaOH
OH
O C O Me
螯合酚的烃化
H O O
TsOMe/MeOH 180 ,20min
O
OCH3
转化成
,亲核性增强,加速反应。
② 质子溶剂会降低
能够增强
RO
RO
的亲核性,而极性非质子性溶剂
的亲核性。因此,反应中常采用极性非质
子性溶剂如DMSO、DMF、苯、甲苯等;
一、氧原子上的烃化
2.酯类为烃化剂
硫酸酯(ROSO2OR)和芳磺酸酯(ArSO2OR) 也 是常用烃化剂,其反应机理与卤代烃的烃化反应相同。 由于芳磺酸酯基和硫酸酯基比卤原子易离去,所以,其 活性比卤代烃大,是一类强烃化剂。因此,使用芳磺酸 酯和硫酸酯时,其反应条件较卤代烃温和。
二 、氮原子上的烃化反应
1.卤代烃为烃化剂 2.酯类为烃化剂 3. 环氧乙烷类烃化剂 4.其他烃化剂
与氨、胺反应可以在氮原子上引入烃基,得到伯、 仲、叔胺,但由于氨及胺分子中含有多个活泼氢,易得混
合物。可通过选择烃化剂种类、原料配比、反应溶剂、添
125 128 ,7h (6)
ClCH2COOH,NaOH 回流7h,pH8~9
O(CH2)3N(CH3)2 N N
(57%)
CH2C6H5
CH2C6H5
Cl
OH
Cl
(7)
OCH2COOH
(74.7%)
一、氧原子上的烃化
(2)酯类为烃化剂
硫酸二酯对酚羟基很易烃化,在氢氧化钠水溶液中室温即能顺利进行 反应。如消炎镇痛药萘普生中间体(9)、抗精神病药曲美托嗪中间 体(10)的合成。
NMe
(68%) (c)
分析:黄嘌呤(a)分子中有三个可被烃化的氮原子,其中 N5和N7的碱性强,在
近中性条件下可被烃化;N1 上的氢有一定的酸性,中性条件下不易被烃化
,只能在碱性条件下被烃化。因此,在不同的pH条件下,可得到两种不同的 产物,分别为咖啡因(b)和可可碱(c)。