机械化学格氏反应

  • A+

近日,德国亚琛工业大学Prof. Dr. Carsten Bolm教授团队报道了一篇在球磨机中制备有机溴化物制备格氏试剂之后与气态二氧化碳 (CO2)或甲基碳酸钠反应得到相应的芳基和烷基羧酸化合物。此研究方案反应时间较短和溶剂量也较少 只需要2.0当量液体辅助研磨即可。

在此之前越来越多地研究人员将二氧化碳用作有机化学中的C1合成子,这是出于避免使用石化资源和过时、危险的合成步骤或试剂(如光气)的不稳定性。机械化学也越来越受欢迎,它已被用于大量有机和有机金属合成。但机械化学羧化CO2插入的例子仅限于两项研究:使用干冰将氮丙啶转化为恶唑烷酮并将气态 CO2添加到L-赖氨酸形成其 e-氨基甲酸酯(方案 1、a 和 b)。格氏反应的机械化学应用基本上停留在分离无溶剂、活性有机镁的尝试实验。(方案 1、c)Hanusa 发现球磨促进了镁插入 C-F 键中,如相应的联萘检测到的那样,尽管产量很低(方案 1,d)

 

方案1

最开始作者假设在机械化学条件下进行格氏反应可以用稍忽略不计的潜在危险溶剂进行反应,或者通过研磨连续活化镁,从而去除反应表面。格氏羧化分三个独立的步骤进行:首先,将镁屑研磨成细粉。然后,加入有机溴化物后生成格氏试剂。对于这两个初始步骤,将试剂添加到空气中的开放容器中,然后在研磨前将后者封闭并用氩气冲洗。最后,通过气阀引入气态 CO2 作为最终研磨步骤中的亲电子试剂。终止研磨后,加入稀盐酸以促进从研磨容器中除去产物混合物。最后,用乙酸乙酯萃取得到粗羧酸。

通过对反应条件的优化,最终确定了最佳条件如表1所示。

 

表2

接下来,研究了底物范围(方案 2)。将最佳反应条件应用于其他芳基溴化物以及部分烷基溴化物。其中在具有强给电子甲氧基的芳基溴化物的转化中观察到。随着甲氧基与“反应位点”在空间上更接近,酮形成增加的趋势更加明显。总的来说,这种酮的形成是显着的,因为羧酸衍生物的格氏反应容易直接导致相应的叔醇。然而,在作者的机械化学条件下,最初形成的羧酸镁似乎相对稳定。这种盐允许加入另一种格氏试剂,所得二镁盐保持完整,直到通过水处理水解以提供对称酮。

 

暗方案2

之后作者进一步研究尝试将气态CO2变为固体源CO2,从先前使用气态 CO2 的优化条件开始,用氢氧化锂以 600 rpm的速度活化镁 60 分钟(步骤 I),然后在随后添加(步骤 II)4-甲苯基溴 (1a)、2- MeTHF(2 当量)和 SMC(1.5 当量),所得混合物在300 rpm下研磨45分钟(方案 3)。水处理和柱色谱纯化以 40% 的产率得到了4-甲苯甲酸(2a)。与使用气态 CO的方法相比,通过使用 SMC 作为亲电试剂,研磨过程缩短了整个步骤。第二,不需要氩气,第三,整个过程时间显着缩短。

方案3

作者在球磨机中通过有机溴化物制备格氏试剂的一锅三步方案及其随后与气态二氧化碳或甲基碳酸钠的反应以高达82%的产率提供芳基和烷基羧酸化合物。文章发表在AngewandteChemie International Edition。

Doi:org/10.1002/anie.202116514

Mechanochemical Grignard Reactions withGaseous CO2 and Sodium Methyl Carbonate

Victoria S. Pfennig, Romina C. Villella,Julia Nikodemus, and Carsten Bolm*


weinxin
我的微信
关注我了解更多内容

发表评论

目前评论:0