有机三溴化铵(OATBs)作为溴素的固体形式,具有优良的反应活性和热稳定性,是一类重要的溴化试剂,在有机合成中具有广泛的应用。本文回顾和总结了近些年来国内外利用OATBs进行溴化反应的研究进展,从反应类型、OATBs的种类和作用机理对反应进行了全面的分析。通过与溴素对比,指出了该类化合物在芳基的选择性溴化、双键的立体选择性加成和羰基的α-溴代等领域具有重要的研究价值。针对研究现状,提出了绿色、高效的反应体系是其未来的发展方向。随着研究的深入,更多OATBs参与的溴化反应将会被开发出来,成为有机合成化学的重要手段。
1 OATBs参与的芳基溴化反应
Kajigaeshi课题组报道了以{attr}2231{/attr}三甲基三溴化铵(BTMAT)为溴化试剂来制备溴化苯酚和溴化苯胺的方法。(Scheme 1)
Scheme 1
BTMAT还可应用于乙酰苯胺1的溴化反应(Scheme 2),一取代、二取代和三取代产物2的生成取决于氨基或羟基在苯环上的定位效应。
Scheme 2
芳基醚3和化学计量的BTMAT在CH2Cl2-CH3OH中可以选择性的定量生成一取代芳基醚,在AcOH-ZnCl2中可以选择性生成二取代或三取代的芳基醚(Scheme 3)。
Scheme 3
2015年,Saito等人利用BTMAT首次实现了芳基溴化-偶联反应一锅法制备芴基π-共轭聚合物(Scheme 4)。
Scheme 4
2018年,Tepe课题组报道利用TBAT实现了底物控制的酰基吡咯选择性溴化反应。(Scheme 5)
Scheme 5
1992年,Imafuku课题组利用苯基三甲基三溴化铵(PTMAT)溴化对羟基苯乙酮7和环庚三烯酚酮6,以THF为反应溶剂,溴代反应发生在芳基的侧链;以CH2Cl2-CH3OH为反应溶剂,溴代反应发生在芳基上。(Scheme 6)
Scheme 6
Muathen课题组利用1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯三溴化氢(DBUHT)成功实现了以上芳香体系的溴化反应。(Scheme 7)
Scheme 7
六亚甲基四胺三溴化氢的溴化反应活性较DBUHT要高,反应条件更加温和,能选择性溴化芳烃、芳基醚、酚类和芳胺类化合物8-9,反应转化率>90%。(Scheme 8)
Scheme 8
2005年,Patel课题组报道了一种新型高效的溴化试剂1,2-二吡啶二三溴化乙烷(DPTBE)(Scheme 9)。
Scheme 9
Hajipour等人制备了1-苄基-4-氮杂-1-氮杂双环[2.2.2]辛烷三溴化物(BDABCOT),并将其应用于酚类化合物10的溴代反应(Scheme 10)。
Scheme 10
Sain课题组报道了N-甲基吡咯烷酮三溴化氢(MPHT)参与的芳胺和酚类化合物的高效区域选择性溴化反应(Scheme 11)
Scheme 11
2007年,Borah等人制备了四乙基三溴化铵(TEAT),并将其应用于芳基化合物的溴代反应。
Ostrowska课题组制备了一系列双环脒基烷烃三溴化物(BCAAT),并作为一种新型的溴化试剂应用于芳香酰胺12-14的化学和区域选择性溴化反应。(Scheme 12)
Scheme 12
亚乙基二(N-甲基咪唑)双三溴化物分别与邻、对氨基吡啶和N-甲基咪唑等杂环芳烃15-17反应均只生成相应的芳环二溴代产物18-20,氨基在反应条件下能够很好的保留(Scheme 13)。
Scheme 13
2012年,Sinha报道了利用十六烷基三甲基三溴化铵(CTMAT)在热风烘箱中进行无溶剂溴化反应,
Paul等人制备了一种可回收、高溴含量的溴化试剂双三溴化六甲铵(HMBT),并将其应用于芳香酰胺、苯酚类以及芳香杂环化合物的无溶剂区域选择性溴化反应。
2018年,Shahvelayati课题组报道了一种用于溴化苯酚、苯胺及其衍生物的新型可重复利用的邻二甲苯双(三乙基三溴化铵)(OXBTEAT)。(Scheme 14)
Scheme 14
2 OATBs参与的不饱和键加成反应
Bellucci课题组以溴素和TBAT作为溴化试剂,3-取代环己烯为底物,从反应动力学和产物的角度考察了不同取代基和不同溶剂体系对于反应速率和产物种类的影响。(Scheme 15)
Scheme 15
Lafont课题组首次将TBAT和BTMAT应用于糖烯25的双键加成反应,该方法能够选择性的以较高产率生成α-1,2-反式二溴加成产物26(Scheme 16),反应的立体选择性不受反应溶剂和保护基的影响。
Scheme 16
Khan课题组报道了2’-乙酰氧基查尔酮27和TBAT发生的碳碳双键加成反应,该反应的加成产物28-29再经过环化反应生成相应的黄酮类色素30-31(Scheme 17)。
Scheme 17
相比有机体系在水相体系中,以吡啶三溴化氢(PHT)作为溴化试剂,(E)-二苯乙烯32和(E)-查尔酮33能够高立体选择性的生成相应的二溴加成产物34-35(Scheme 18)。
Scheme 18
将吡啶三溴化氢衍生物与二氧化硅键合形成二氧化硅溶胶-凝胶溴化试剂(PHT@s.g.),利用PHT@s.g.和二氧化硅键合的胍类强碱TBD@s.g.可以实现一锅法双键的溴化加成和溴化氢的消除反应(Scheme 19)。
Scheme 19
3 OATBs参与的羰基α-溴代反应
Giordano发现,利用OATBs与溴素对缩酮37进行溴代反应生成的产物具有相反的非对映选择性(Scheme 20)。
Scheme 20
Bose等人利用TBAT和CTMAT作为溴化试剂,制备了一系列α-溴代烯酮41(Scheme 21)。
Scheme 21
PTMAT首次应用于3-乙酰苯并吡喃-4-酮衍生物42中乙酰基的α-溴代反应,收率高达72-83%(Scheme 22)。
Scheme 22
Bekaert等人利用MPHT选择性的溴化四氢萘酮衍生物43,以高产率制备了相应的α,α-二溴代四氢萘酮44。(Scheme 23)。
Scheme 23
近年来,研究学者们相继报道了EBMIDT, 1,4-二(3-甲基咪唑-1-基)丁烷双三溴化物(BMIBT)和10-(亚乙基)菲咯啉双三溴化物(EPBT)应用于1,3-二羰基化合物46的高产率α-单溴代反应(Scheme 24)
Scheme 24
2016年,Badali课题组报道了一系列有机铵三溴化氢,并将其应用于苯乙酮衍生物和乙酰咔唑衍生物47的温和、高产率α-溴代反应。(Scheme 25)
Scheme 25
2019年,Zheng课题组研发了一种新型的强碱性阴离子交换树脂(Amberlite 717)负载的三溴化铵试剂(PVBMAT),利用上述试剂完成了苯乙酮衍生物49、环己酮和3-戊酮的α-溴代和α-溴乙缩醛化反应。(Scheme 26)
Scheme 26
文章信息
DOI: 10.15952/j.cnki.cjsc.1005-1511.19263
基金项目:国家自然科学基金项目(21506164);2016年中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金资助项目 (K-JBYWF-2016-T6)
作者简介:李涛(1988-),男,汉族,天津人,博士,工程师,主要从事溴素的精细化深加工研究。
编辑:唐宋、雷小编