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在有機合成中,DBU作為一個特殊的堿,具有很廣泛的實用性和適用性,如果一個反應加TEA,DIPEA等有機堿不反應或者反應不好,我們會下意識的想要么換個堿試試,DBU這時候通常會是其中的一個選擇。
我們印象中DBU是一個幾乎可以隨便拿來就用沒有什么缺點的有機強堿,它沒有親核性,結構穩定,位阻大,催化效果好,對溶劑也沒有什么特別的不兼容,所以在很多反應中都得到了應用,這些在一般情況下都是沒有問題的,但是這些認識又是不全面的。
關于DBU及其類似物的堿性,其堿性到底有多強及為啥會這么強,我相信很多小伙伴還是不太清楚的。在乙腈中,三乙胺的pKa為18.8,而DBU及其類似物的pKa則在23.4-26.0之間,在其他溶劑中的pKa如下圖。它們之所以這么強,主要有以下三點原因:1,分子結構中的亞胺氮原子是SP2雜化;2,其共軛酸的穩定性更強;3,雙環體系,一側連有供電子的烷基,增加了SP2雜化氮原子的電子密度。
關于DBU及其類似物的非親核性,這也是經常被吹捧的,這只是在某些條件下適用的,是相對anionic amide and alkoxide bases 而言。在很多情況下,例如:一級鹵代烴,芐基鹵代烴,氯磷酸鹽,酰氯等都有很強的親核性,DBU及其類似物的親核性還在DMAP及PPh3之上。
關于DBU及其類似物的穩定性,其實它們在水中比較容易開環水解,對于其水解的機理,科學家目前提出了二種可能的途徑,但是都還沒有足夠的數據證明其合理性優于另外一條。對于路徑A,首先其水解產生伯胺,然后伯胺可以與親電子試劑反應。在路徑B中,脒可逆地與親電子試劑相互作用以產生陽離子中間體,然后陽離子中間體與溶劑種少量水或水淬滅反應時反應。當存在大量水時估計是路徑A,在嚴格無水條件下和/或當存在某些親電子試劑時估計是路徑B。
在文獻(Org.Process Res.Dev.2019,23,9,1860-1871)中,作者通過研究MK-3682的合成過程中,其中一步使用了DBU,意外的得到了雜質9,作者詳細的研究了水分和溫度對于DBU降解的影響,得出結論:水分越多,溫度越高,DBU降解的越快越多。
無獨有偶,在另外一篇文獻(Tetrahedron Letters 54 (2013) 5181–5184)中,DBU的親核性得到了更加完美的體現。苯乙酸6a和CDl反應得到活性酰基咪唑中間體7,這時候如果先加DBU攪拌一會,再加其他親核試劑或者只加DBU,那么反應都只得到DBU水解開環的副產物;如果同時加入親核試劑和DBU,則可以順利的得到目標產物。
隨后作者擴展了底物范圍,發現不管是芳香化合物還是脂肪化合物,都高產率的得到了DBU水解開環的副產物,這也進一步驗證了DBU具有親核性。
最后,給小伙伴支個平時在工作中很實用的小招,如果平時在工作中用到DBU,遇到分子量加152的要注意了哦,很可能也是你的底物和DBU水解開環產物反應了奧。