反应物料添加顺序对有机反应结果的影响

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介绍几个有机合成实验里的真实案例,来看看物料添加顺序有多重要。


一、反应物料添加顺序对Hantzsch吡咯合成的影响


在用酮基戊二酸二乙酯与氯丙酮和甲胺缩合,生成Hantzsch吡咯产物时,发现先加甲胺,然后再加氯丙酮;与先加氯丙酮,再加甲胺的反应产物比较,吡咯环上的取代基甲基位置不同。因此,如果粗心大意,该类型反应随意一锅煮,虽然都拿到产物了,并且核磁氢谱也基本类似,但是如果要是制备原料药,供人使用,那就差之毫厘,失之千里了。很多高校学生抱怨自己的导师对核磁谱图对比管得太严,实际上有一定道理的。



右边产物机理如下:



二、反应物料添加顺序对磺酰氯制备的影响



噻吩与丁基锂及二氧化硫反应,生成亚磺酸锂,如果将亚磺酸锂缓慢滴入过量的氯气里面,则可以生成磺酰氯,并继续与甲胺反应,生成所需产物。


但是如果将NCSN-氯代丁二酰亚胺)滴加入亚磺酸锂反应液里面,由于刚生成的少量磺酰氯会立即被亚磺酸锂进攻,从而最终只得到砜的二聚体产物。

三、物料添加顺序影响产率



在制备沙奎那韦前体时,喹啉-2-甲酸与特戊酰氯和三乙胺反应。当先加入特戊酰氯,后加入三乙胺,能得到较高收率的混合酸酐,继续与L-天门冬酰胺反应,得到所需要的前体。如果喹啉-2-甲酸先与三乙胺反应,会生成相应的季胺盐,再加入特戊酰氯后,季胺盐无选择性进攻已经生成混合酸酐,导致生成喹啉-2-甲酸自身缩合的酸酐,而该酸酐与L-天门冬酰胺反应,只能部分生成产品,导致最终的反应收率极大降低。

四、Hoffman重排,试剂添加顺序对反应的影响



在尝试用Hoffman重排得到咪唑酮时,发现,当不加氢氧化钾,主要产物为溴化产物。加入2.5当量的氢氧化钾时可以得到预期产物,但产率较低。对试剂添加顺序进行研究,发现将氢氧化钾和NBS在零下5摄氏度搅拌一段时间后,再将原料吡啶酰胺加入,则可以高收率的得到期望产物。


其原因是氢氧化钾与NBS在低温搅拌,可以生成活性更强的溴化试剂:


五、颠倒试剂的添加顺序对羟基磺酰化的影响


在制备奈非那韦前体时,想对中间体的羟基进行甲磺酰基保护。在对试剂的添加顺序研究发现,当先加三乙胺,再加甲基磺酰氯时,生成了甲磺酸酯产物,但给产物会在反应液里过量三乙胺的作用下,继续发生分子内的进攻关环,从而得到百分百产率的噁唑啉副产物。而当将甲基磺酰氯先加入反应体系,再滴加入三乙胺时,则可以较好的产率得到所需产物。


总结


胺和羧酸用EDCIHOBt缩合,相信很多人都做过,如果查资料,对该反应的试剂添加顺序,一般认为是羧酸+EDCI+HOBt+三乙胺搅拌一段时间,最后滴加胺,能有效提高产率。但本人实际在做某一种化合物时,发现只有将EDCI用溶剂溶解,最后滴加入反应体系,效果才最好,否则有10%的副产物生成。别问我为什么,我查了很多资料,也研究反应底物本身,还是没搞明白原因。


所以有机化学是一门实践科学,理论是基础,对任何反应,都要有耐心,尝试任何可能性,有时便能得到意想不到的结果。我们不可能违背基本原理,制备不可能产生的产物。但也不能以一贯经验,准确预测任何反应的结果。否则,就不需要有机实验人员在实验室天天累成了。


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