有機合成日常之Malaprade鄰二醇氧化裂解反應

有機合成日常之

Malaprade鄰二醇氧化裂解反應

圖 1

利用用高碘酸或高碘酸鈉，將1,2-二醇氧化斷裂得到相應的醛酮的反應，被稱為Malaprade鄰二醇氧化裂解反應[Malaprade, L. Bull. Soc. Chim. France1928, 43, 683.; Compt. Rend. 1928, 186, 382]。由于溶解性的原因，我們通常用H2O作為溶劑（若反應本身較干凈，后處理僅通過萃取就能得到純度較好的產物），若底物溶解較差，我們可以另外加入甲醇、乙醇、乙酸等促進底物溶解。

當然，這個反應除了可以裂解鄰二醇，也可以裂解α-羥基羰基化合物，1,2-二羰基化合物，α-氨基醇，在上述底物中羥基側片段轉化為醛，羰基側片段轉化為羧酸，氨基側片段轉化為醛和氨。

我們接下來看看這個反應的機理如何。

反應機理

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圖 2

機理還是比較容易理解的。

鄰二醇分子中的兩個羥基會作為親核位點，依次進攻高碘酸分子中帶正電荷的碘原子，從而生成穩(wěn)定的五元環(huán)狀高碘酸酯中間體。

這個中間體的形成要求兩個羥基與碘原子構成平面五元環(huán)結構，其中順式鄰二醇可快速完成環(huán)化，反應活性強，而反式鄰二醇則需要在構象翻轉的條件下實現(xiàn)環(huán)化，若分子構象受限、難以形成穩(wěn)定的五元環(huán)，則反應速率顯著降低，甚至無法發(fā)生。

上述五元環(huán)狀中間體在酸性或中性條件下發(fā)生協(xié)同裂解，最終轉化為相應的醛或酮產物。

實驗與總結

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圖 3

之所以想聊 Malaprade 鄰二醇氧化裂解反應，是因為圖 3 這個反應，近兩年在我們組幾乎成了 “常客”。這個反應是我根據手里分子的需求做的，所以印象比較深。產物 B 倒是能買到，最初也省得麻煩就直接買了，但它不穩(wěn)定，容易變質，我換了好幾個廠家采購，回來做HNMR鑒定都不干凈。沒辦法，只能自己動手合成，剛好就用到了這個反應（是有文獻記載的）。

它的優(yōu)勢特別明顯：反應速度快，后處理也簡單，只需要過濾后萃取濃縮就能拿到產物。至于為啥組里這么頻繁用它，核心就是它能很好的在 N 原子上引入 N-Boc-乙胺。

圖 4

當然，引入 N-Boc-乙胺的常規(guī)思路是采用 N-Boc-溴乙胺（圖 5）作為烷基化試劑，通過親核取代反應實現(xiàn)。

圖 5

但該試劑存在兩處短板：其一，N-Boc-溴乙胺本身穩(wěn)定性較差，純品是白色固體，可只要沒密封好，放久了會變成油狀物，反應效果直接打折扣；其次是反應過程中易發(fā)生雙取代，導致收率偏低（僅通過控制1 eq試劑投量無法有效避免該副反應）。

因此，我們更傾向于采用簡便的還原胺化策略（如圖 4 所示），在氨基上引入 N-Boc-乙胺（這也就是為什么圖3的Malaprade鄰二醇氧化裂解反應我們經常使用）。如果我們因特殊需求必須使用 N-Boc-溴乙胺，個人建議采用兩相反應體系并加入相轉移催化劑，該方案經本人實踐驗證，可獲得較為理想的收率。

公眾號丨有機合成知識積累

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