
在PyBrop的活化作用下,吡啶的氮氧化合物可以被胺取代,生成2-氨基吡啶類化合物。此法可以作為由2-鹵代吡啶衍生物制備2-氨基吡啶類化合物的一種溫和的替代方法。
在藥物小分子中,2-氨基吡啶是非常常見的結構片段。2-氨基吡啶類化合物的經典合成方法是胺對2-鹵代吡啶類化合物的親核取代(如Scheme 1所示)。這類反應的產率,特別對那些未經活化的2-鹵代吡啶類化合物來講是很低的,并且在多數情況下要求較高的反應溫度和壓力。盡管有些反應的產率能在鈀和銅的催化作用下得到提高,但是這些反應一般都需要苛刻的反應條件和底物專一性的配體。對多步反應而言,在合成的最后階段一般不用這種方法來氨化,因為苛刻的反應條件能夠使底物分解。基于這些原因,新的溫和的制備2-氨基吡啶類化合物的方法是非常需要的。

另外一種日漸興起的合成2-氨基吡啶衍生物的方法是用吡啶的氮氧化合物代替2-鹵代吡啶類化合物。用一些活化試劑(如:對甲苯磺酸酐、對甲苯磺酰氯和乙酸酐等)來處理吡啶的氮氧化合物(4),能增強其2-位的親電性(5),從而使2-位胺取代能夠在相對溫和的條件下發生。但是,這類反應通常伴隨這許多副反應發生,如:4-位的取代反應、活化劑負離子對吡啶2-位或4-位的取代反應及活化試劑直接與胺的反應。最近文獻報道了許多比較巧妙的方法來減少這類副反應的發生,但是,他們所用到的胺的種類都非常有限,從而限制了這些方法的廣泛使用。
我們一直致力于此類反應的研究。既然大多數的副產物都是由活化試劑而起,我們就從尋找合適的活化試劑著手。三氯氧磷及其相關試劑,同上面所描述的其它活化試劑一樣,當與吡啶的氮氧化合物結合時,能夠使其轉化為2-位和4-位氯代的混合物。在這種情況下,磷氧鍵的形成為反應的徹底進行提供了強大的熱力學推動。我們認為使用別的鏻鹽試劑同樣有這種活化效應。盡管一些常用的鏻鹽縮合試劑(如:PyBrop, Brop, PyBOP和BOP),在親電取代反應中常常用來活化碳氧鍵,甚至在一些偶連反應中,磷化合物作為有效的反應添加物來活化碳氧鍵。但據我們所知,至今還沒有利用磷鹽來活化吡啶氮氧化合物的報道。
我們選用吡啶的氮氧化合物6和環己基胺7作為模板反應(表1,來檢測這些鏻鹽的活化能力。當6和7的混合物用PyBroP處理時,我們驚喜地發現8是主要產物,并且沒有發現有吡啶4-位取代產物生成。條件優化后,我們發現二異丙基乙胺和二氯甲烷是最好的堿和溶劑組合。PrBrop和結構類似的BroP都能產生目標分子8。盡管BroP的產率(83%)略高于PyBrop(82%),但由于前者在反應過程中產生致癌的HMPA副產物,所以我們選用PyBrop作為吡啶氮氧化合物的活化試劑。PyBop(entry 14)、Bop(entry 15)和Ph3PBr2(entry 16)都不能活化該反應。DBU(entry 10)和2,6-二甲基吡啶(entry 11)都不是堿的最好選擇。二氯甲烷(0.25 M)給出最高的反應產率(entries 1, 4和7-9)。

然后我們利用優化好的反應條件(以二氯甲烷為溶劑,二異丙基乙胺為堿和以PyBrop為活化試劑),讓各種胺與吡啶的氮氧化合物6反應,我們高興地發現反應以中等到較高的收率得到2-氨基吡啶類化合物,同時沒有4-氨基吡啶類化合物的生成。如表2所示,一級和二級的脂肪胺具有非常好的反應性(entries 1到6)。氨顯示出中等的反應活性(entry 15)。位阻大的叔丁基胺也顯示出較好的反應活性(entry 12)。烯丙基胺(entry 7)和芐胺(entry 8),以及芳香雜環胺類(entries 13和14)都以較好的收率得到對應的2-氨基吡啶類化合物。令我們欣慰的是,中性和富電子的苯胺衍生物(entries 9和10)也能得到預期的反應產物,盡管產率有所降低。2-氨基吡啶的產率較低(entry 11),而對于其它的缺電子芳胺來講,反應產率則更低或者根本就不反應。據我們所知,這是苯胺在溫和條件下對2,6-無取代吡啶化合物2-位取代反應的唯一報道。

我們利用優化過的反應條件來進一步檢測環己基胺(7)與吡啶或喹啉類氮氧化合物的反應(表3)。令我們高興的是這些反應都表現出不錯的反應活性。富電子的吡啶氮氧化合物(entry 1)和缺電子的吡啶氮氧化合物(entry 2)表現出相當的反應活性,喹啉或異喹啉的氮氧化合物均表現出很好的反應活性(entry 3和4),但異喹啉生成的是1-位取代的專一異構體。雖然3-位甲基沒有明顯的位阻效應,3-甲基吡啶的氮氧化合物與環己基胺反應得到的是2-位和6-位1:1的混合物(entry 6)。盡管表3中的大多數底物均能買得到,但是吡啶和喹啉類化合物相對容易氧化成其相應氮氧化合物的事實還是為這類反應提供更大的底物多樣性。

這種反應的機理如Scheme 2所示。反應很可能經過吡啶絡合物12,然后經過堿性芳香化(13)得到2-氨基吡啶3和唯一真正意義上的有機副產物14。我們發現了一種溫和的制備2-氨基吡啶類化合物的方法,此法可以作為由2-鹵代吡啶衍生物制備2-氨基吡啶類化合物的一種溫和的替代方法。

參考文獻:
Org. Lett. 2010, 12, 22, 5254–5257
來源:化學經緯







