有机合成百科

Passerini反应

概述

异腈是一类独特的有机物,可以同时与亲电试剂、亲核试剂反应。异腈在合成上有用途的第一个反应是由M.Passerini报道的,他提出异腈和羧酸还有羰基化合物(醛或酮)一步反应可得到-酰氧基酰胺,也就是现在所熟知的Passerini multicomponent reaction(MCR)。[1]

特点

Passerini反应具有如下几个特征:

①原子利用率高,惰性非极性溶剂有利于反应;

②绝大多数的醛酮均可以参加反应,仅有大位阻的酮以及-不饱和酮反应活性较差;

③当把反应组分羧酸换成水和叠氮酸,反应产物将变成-羟基酰胺和-羟烷基四唑。[2-3]

反应机理

Passerini反应的机理比较复杂,与实验结果较为吻合的一种可能机理如下图所示:

机理可大致描述为羰基化合物和羧酸首先通过氢键形成一个环状络合物,异腈的负碳中心进攻亲电的羰基碳原子同时与羧酸的氧原子作用形成一个不稳定的七元环状物,然后酰基发生分子内迁移重排,最后互变异构得到产物分子。[4]

 

反应的实例与应用

选择合适的原料,利用Passerini反应可以合成多种杂环化合物。例如,选择醋酸铵作为反应物,反应可以不停留在-酰氧基酰胺,而最终可以得到噁唑(oxazoles) [5]

当氰基乙酸和-羰基醛、异腈作用还可以得到2-羟基呋喃衍生物[6]

利用同时包含羰基和羧基的双官能团化合物为原料,还可以得到一系列不同大小环的内酯;-氯代酮参与的Passerini反应可以得到-内酰胺,因而具有极大的应用前景——临床最常用的青霉素与头孢菌素就属于-内酰胺类的抗生素。[7]

 

总结与展望

绿色化学一直是化学家们追求的,多组分反应将至少3个原料混合在一个反应瓶中,得到的产物往往包含所有的反应物原子。多组分反应兼有原子经济、高效、温和以及操作简单的特点,因而逐渐成为研究的热点。常见的多组分反应还包括Strecker(1850年)、Biginelli(1891年)、Mannich(1912年)、Ugi(1959年)、Petasis(1993年)、Orru(2003年)等,这些反应的废弃物一般都是水[8]。多组分反应与近年来发展起来的组合化学联系以后,无疑将大大扩展其用途。

 

参考文献

[1] Passerini,M.Gazz.Chim.Ital.1921,51,181-189.

[2](a)Baker,R.H.,Schlesinger,A.H.J.Am.Chem.Soc.1945,67,1499-1500. doi:10.1021/ja01225a027 (b)Mueller,E.,Zeeh,B.Liebigs Ann.Chem.1966,696,72-80.doi:10.1002/jlac.19666960108

[3](a)Passerini,M.Gazz.Chim.Ital.1922,52,432-435.

(b)McFarland,J.W.J.Org.Chem.1963,28,2179-2181.doi:10.1021/jo01044a006

[4]LászlóKürti and Barbara CzakóStrategicApplications Of Named Reactions In Organic Synthesis, Elsevier Press, 2005,pp330-331.

[5] Bossio,R., Marcaccini,S., Pepino,R.Liebigs Ann.Chem.1991,1107-1108.doi:10.1002/jlac.1991199101193

[6] Bossio,R., Marcaccini,S., Pepino,R., Torroba,T.Synthesis1993,783-785.doi:10.1055/s-1993-25940

[7]Sebti,S., Foucaud,A.Synthesis.1983,546-549.doi:10.1055/s-1983-30418

[8] Răzvan C. Cioc, EelcoRuijter and Romano V. A. Orru.Green Chem., 2014, 16,2958-2975.doi:10.1039/C4GC00013G

 

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Sunny华

大学本科在读,对有机化学尤其热爱,对有机合成方法学以及全合成非常感兴趣,希望以后能在有机化学领域摸爬滚打出属于自己的一片天空。化学是人类进步的关键,我爱化学也希望更多的人能够喜欢化学,感受到化学的奇妙与魅力。

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