常用的几种化学试剂

作者:化工技术资讯 / 公众号:ls2784002924 发布时间:2019-10-29

一、常用试剂----MEMCl
【英文名称】 1-Chloromethoxy-2-Methoxyethane,1-氯甲氧基-2-甲氧基乙烷
【分子式】 C4H9ClO2
【分子量】124.58
【CA登录号】[3970-21-6]
【缩写和别名】MEMCl,2-Methoxyethoxymethyl Chloride
【结构式】CH3OCH2CH2OCH2Cl
【物理性质】bp 50~52 oC/13 mmHg,d 1.091g/cm3。溶于大多数有机溶剂,通常在CH2Cl2,THF和DMF 中使用。
【制备和商品】该试剂在国外大型化学试剂公司有销售。实验室可以2-甲氧基乙醇和甲醛在HCl的存在下制备[1]。
【注意事项】该试剂对湿气敏感,带有刺激性味道。建议在通风橱中操作,在无水体系中使用。
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1-氯甲氧基-2-甲氧基乙烷(MEMCl) 被定义为有机合成中的重要保护基。它可以在温和的条件下与羟基、氨基和羧酸反应生成相应的醚、取代胺和酯,生成的产物也可以在多种条件下脱去保护基。MEMCl与醇羟基反应生成相应的MEM醚特别重要。与MOM保护基的生成相比较,它的生成条件更容易。虽然早期有许多碱催化剂被用于MEM 的生成反应,但现在绝大多数情况下可以使用同一个简单的标准实验条件:用i-Pr2NEt 为碱催化剂,将MEMCl与底物分子在CH2Cl2 溶液中室温下搅拌若
干个小时即可 (式1)[2]。有时MEMCl 与底物分子中多个醇羟基的反应具有一定的区域选择性 (式2)[3,4]。
MEM 保护基的重要性还体现在它的脱保护性质上。目前较常使用的脱保护方法主要有PPTS-tBuOH 或者 TiCl4-CH2Cl2 体系 (式3)[5,6]。由于该保护基对多种脱保护试剂具有一定的稳定性,可以在多种保护基共存下实现选择性去保护 (式4)[7,8]。
MEMCl 与酚羟基反应生成相应的MEM醚,一般情况下NaH被用作碱 (式5)[9,10]。文献报道,MEMCl 和含有酚羟基和醇羟基的底物分子反应时,选择性主要来自于苯环上取代基的影响[11]。MEMCl 与带有活性氢的酰胺反
应条件与酚类似,生成N-MEM(式6)[12,13]。它们脱保护的条件也非常类似,常用的方法是将底物在aq. HCl-MeOH或者TFA溶液中加热或者回流。
MEMCl 与羧酸反应生成相应的酯,可以选用醇羟基的反应条件,以i-Pr2NEt为碱催化剂,也可以选用无机碳酸盐为碱催化剂 (式7)[14,15]。使用aq. HCl-MeOH和TFA在室温下即可实现脱保护反应。二、常用试剂----Burgess试剂
【英文名称】Methyl N-(Triethylammonium-Sulfonyl)carbamate,N-(三乙基铵磺酰基)氨基甲酸甲酯
【分子式】 C8H18N2O4S
【分子量】238.31
【CA登录号】[29684-56-8]
【缩写和别名】Burgess试剂
【物理性质】黄白色晶体,mp 76~79 oC。
【制备和商品】存在商品化试剂,但最好是通过异氰酸磺酰氯与三乙胺在甲醇中新鲜制备而来[1]。
【注意事项】 Burgess试剂很容易氧化,同时对湿气也非常敏感,新鲜制备后应立即使用。
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Burgess 试剂是一个高效的脱水试剂,能够用于从甲酰胺、硝基烷烃化合物到异氰[2]、腈[3]和氧化腈化合物[4]的制备反应。近年来,Burgess试剂的最大用途是实现羟基酰胺和硫酰胺的环化脱氢反应,得到相应的杂环化合物。在噻唑啉中与氨基酸2-C相连的手性中心很容易发生差向异构化,以至于大多数羟基硫酰胺的环化脱水反应都会生成非对映异构体混合物。然而在Burgess 试剂1 的诱导下,羟基硫酰胺会高立体选择性地得到96%产率和大于94%对映选择性的手性单体 (式1)[5]。
将 Burgess 试剂与多聚乙二醇连接后得到的试剂2 相比于Burgess 试剂1 本身,能够更高产率地诱导实现唑啉和噻唑啉化合物的制备 (式2,式3)[6]。
在脱水试剂2的诱导下,羟基硫酰胺能够高产率地转化为噻嗪 (式4)[7],这一方法比Mitusnobu反应能获得更高的产率。三、常用试剂----Fmoc-Cl
【名称】9-Fluorenylmethyl Choroformate,氯甲酸9-芴甲基酯
【分子式】 C15H11ClO2
【分子量】258.70
【CA登录号】[28920-43-6]
【缩写和别名】Fmoc-Cl,9-芴甲氧基酰氯
【物理性质】白色晶体,mp 62~64 oC。溶于CH2Cl2、THF和二氧杂环己烷等有机溶剂中。可与醇、氨或胺、水发生反应。
【制备和商品】该试剂在大型跨国试剂公司均有销售。
【注意事项】该试剂是酰氯,因此应防潮和绝热。长时间储藏过程中会释放CO2,因此在开启时应注意压力。如果吞入或吸入该试剂,会非常有害,甚至致命。该试剂可以渗透皮肤,有腐蚀性,而且有强烈的催泪性。应在通风橱内使用。
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Fmoc-Cl是一级胺和二级胺的保护试剂,对碱比较敏感。通常用于多肽的合成或在氨基、氨基酸HPLC分析和荧光检测之前的衍生化。
氨基酸的N-端保护
Fmoc-Cl 保护氨基酸以及氨基酸类似物时可利用碳酸氢钠或碳
酸钠作为碱,在二氧杂环己烷、DMF/水混合溶液中完成 (式1~式3)[1~3],也可以在无水条件下反应,如在无水吡啶、CH2Cl2溶液中进行。然后在DMF中与20%~30%的哌啶作用可脱除Fmoc保护基,其它胺的Fmoc保护基可在DMF中使用2%DBU或10%Et2NH或50%吗啡脱除保护基。Fmoc 保护的最大优点是在脱保护步骤时,不再需要HF或三氟乙酸。
氨基的保护
与氨基酸N-端反应类似,Fmoc 也用于一般的一级胺 (式4)[4~6] 和二级
胺 (式5)[7] 的保护,反应条件与氨基酸的N-端保护基本类似。
核苷、糖及其它天然产物中的氨基和羟基的保护
Fmoc-Cl用于保护各种核苷的氨基,包括腺苷、胞苷、鸟苷以及相应的2-脱氧核苷[8]。可以得到高产率的Fmoc保护的核苷。Fmoc-Cl 也可用于羟基保护,如对糖上的羟基保护 (式6)[9]。
Fmoc 衍生物的荧光探测与分析应用氨基酸和其它一级胺、二级胺的Fmoc 衍生物用于HPLC分析中,这种方法的主要优点在于化合物有很高的UV敏感性。
四、常用试剂----三氯化钛
【英文名称】Titanium(III) Chloride
【分子量】154.2
【CA登录号】[7705-07-9]
【结构式】TiCl3
【物理性质】暗红紫色固体,mp 440 oC,d2.640 g/cm3。溶于水、醇,不溶于乙醚、氯仿、四氯化碳、二硫化碳和苯。
【制备和商品】商品化试剂有暗红紫色固体、与二甲氧基乙烷配位的配合物TiCl3·1.5DME以及二氯甲烷/THF溶液或盐酸溶液。
【注意事项】三氯化钛粉末在空气中具有引火性,对湿气敏感,与水剧烈反应,并且会引起皮肤烧伤。三氯化钛参与的反应通常涉及化学性质非常活泼的低价钛中间体,因此必须在惰性气体保护下进行反应。
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三氯化钛是一个有效的水相官能团还原试剂,它通常是首先与还原试剂作用得到低价钛中间体如Ti(0) 或Ti(I),进而实现醛或酮的还原偶联反应,以及其它官能团如亚砜、硝基和卤素的还原反应。将三氯化钛与氢化铝锂以不同比例混合可以选择性得到Ti(0) 中间体或Ti(I) 中间体,它们作为富电子试剂能够与羰基化合物作用给出一个电子,得到羰基的自由基阴离子,进而发生自由基二聚反应得到频哪醇或烯烃(式1)[1]。
该类反应能够非常有效地实现羰基化合物的自身还原偶联反应,制备出对称烯烃(式2)[2]。同时也可以实现羰基化合物间的交叉还原偶联反应,得到不对称烯烃化合物(式3)[3]。
三氯化钛还可以促进羰基化合物的烯丙基化反应 (式4)[4]。
此外,对于α,ω-二羰基化合物,也可以在三氯化钛和氢化铝锂作用下实现分子内还原偶联反应,得到闭环烯烃化合物 (式5)[5]。
水相三氯化钛本身也是一个非常有效的还原试剂,能够将肟还原为亚胺 (式6)[6],同时也能实现卤代吡啶或氰基吡啶的脱卤或脱氰基反应 (式7)[7]。
三氯化钛还可以促进烷基自由基对亚胺的加成反应 (式8)[8]。五、常用试剂----丁酮乙二醇缩酮
【名称】2-Methyl-2-Ethyl-1,3-Dioxolane,2-甲基-2-乙基-1,3-二氧杂环戊烷
【分子式】C6H12O2
【分子量】116.16
【CA登录号】[126-39-6]
【缩写和别名】MED,2-Butanone Ethylene Acetal,丁酮乙二醇缩酮
【物理性质】bp 116~117 oC,溶于大多数有机溶剂,通常在CH2Cl2 或者无溶剂条件下使用。
【制备和商品】该试剂在国内外化学试剂公司有销售。
【注意事项】该试剂属于高度易燃化合物,对空气和湿气相对比较稳定。
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2-甲基-2-乙基-1,3-二氧杂环戊烷(MED)在有机合成中主要被用作缩醛化交换试剂,将底物分子中的醛酮官能团转变成为乙二醇的缩醛或者缩酮。MED 与醛在酸催化剂的存在下发生缩醛交换反应,生成新的乙二醇的缩醛。对甲苯磺酸或者樟脑磺酸是该反应最常用的催化剂。与直接使用乙二醇在酸性条件下加热脱水相比较,该反应可以在非常温和的条件下进行。多数情况下在室温下搅拌数小时即可完成,这对那些有酸敏官能团的底物相当重要(式1)[1,2]。
在几乎相同的条件下,MED 可以方便地将酮转变成乙二醇的缩酮。CH2Cl2或者苯是最常用的反应溶剂,酸敏性很高的叔醇在此条件下也不受到明显的影响(式2)[3,4]。该反应也可以使用过量的MED 作为反应溶剂 (式3)[5]。值得推荐的方法是在使用过量的MED 的同时,加入少量的乙二醇为催化剂可以得到更好的产率(式4)[6,7]。
与二甲基-1,3-二氧杂环戊烷相比较,MED与含有多个酮官能团底物的反应具有更高的区域选择性。底物的结构对选择性的影响主要来自于酮官能团的立体位阻的影响。六元环优先于五元环 (式5)[8,9],位阻小的优先于位阻大
的 (式6)[10,11]。
参考文献
1. Masaki, Y.; Arasaki, H.; Itoh, A. Tetrahedron Lett., 1999, 40,4829.
2. Ooi, T.; Miki, T.; Taniguchi, M.; Shiraishi, M.; Takeuchi, M.;Maruoka, K. Angew. Chem. Int. Ed., 2003, 42, 3796.
3. Romano V. A. Orru, J. B. P. A. Wijnberg, C. T.; Bouwman, A.G. J. Org. Chem., 1994, 59, 374.
4. Orru, Romano V. A.; Wijnberg, J. B. P. A.; Groot, A. J. Org.Chem., 1995, 60, 4233.
5. Paquette, L. A.; Nakatani, S.; Zydowsky, T. M.; Edmondson,S. D.; Sun, L.-Q.; Skerlj, R. J. Org. Chem., 1999, 64, 3244.
6. Lee, H. W.; Ji, S. K.; Lee, I.-Y. C.; Lee, J. H. J. Org. Chem.,1996, 61, 2542.
7. Kuse, M.; Isobe, M. Tetrahedron, 2000, 56, 2629.
8. Labaree, D. C.; Hoyte, R. M.; Nazareth, L. V.; Weigel, N. L.;Hochberg, R. B. J. Med. Chem., 1999, 42, 2021.
9. Lemoine, S.; Adam, P.; Albrecht, P.; Connan, J. TetrahedronLett., 1996, 37, 2837.
10. Timberlake, L. D.; Morrison, H. J. Am. Chem. Soc., 1999,121, 3618.
11. Hagiwara, H.; Uda, H. J. Org. Chem., 1988, 53, 2308.
本文转自:《现代有机合成试剂——性质、制备和反应》,胡跃飞等编辑
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