Бишлер-Напиеральски реакциясы: механизмдары мен қолданылуы
Bischler–Napieralski reaction
Бишлер-Напиеральский реакциясы: β-арилэтил амидтерді циклозациялау арқылы дигидроизохинолиндерді синтездеу. Механизмдері, тарихы және қолданылуы. Химия.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Бишлер-Напиералски реакциясы – β-арилэтил амидтер немесе β-арилэтил карбаматтардың циклизациясына мүмкіндік беретін молекулаішілік электрофильді ароматтық алмастыру реакциясы. Оны алғаш рет 1893 жылы Аугуст Бишлер және де Базель химиялық зауыты мен Цюрих университетімен байланыста жүрген кезде ашқан. Бұл реакция ең көп дигидроизохинолиндерді синтездеу үшін қолданылады, олар кейін изохинолиндерге тотықтырылуы мүмкін.
The Bischler–Napieralski reaction is an intramolecular electrophilic aromatic substitution reaction that allows for the cyclization of β arylethylamides or β arylethylcarbamates. It was first discovered in 1893 by August Bischler and de, in affiliation with Basel Chemical Works and the University of Zurich. The reaction is most notably used in the synthesis of dihydroisoquinolines, which can be subsequently oxidized to isoquinolines.
Механизмдер
Бишлер-Напиералски реакциясы туралы әдебиеттерде екі түрлі механизм кездеседі. I механизм дихлорофосфорил-имин эфирі аралық қосылысын, ал II механизм нитрилий ионы аралық қосылысын қамтиды (екеуі де жақшада көрсетілген). Бұл механизмдердің өзгешелігі бастапқы амидтегі карбонил оттегінің қашан шығатынының нақты белгісіздігінен туындайды. I механизмде, карбонил оттегінің шығуы циклданудан кейін иминнің түзілуімен бірге жүреді; ал II механизмде, карбонил оттегінің шығуы циклдануға дейін нитрилий аралық қосылысын құрайды. Қазіргі талқылаулар бойынша, реакция жағдайларының әсерімен бір механизм екіншісінен басымдық алады (реакция жағдайларын қараңыз). Әдебиеттердің кейбіреулерінде II механизм нитрилий ионының түзілуіне дейін, Льюис қышқылы тобының орнына хлорид қосылысының түзілуімен толықтырылады. Дигидроизохинолиннің азоты негіздік қасиетке ие болғандықтан, депротонды өнім алу үшін нейтралдау қажет.
Two types of mechanisms have appeared in the literature for the Bischler–Napieralski reaction. Mechanism I involves a dichlorophosphoryl imine ester intermediate, while Mechanism II involves a nitrilium ion intermediate (both shown in brackets). This mechanistic variance stems from the ambiguity over the timing for the elimination of the carbonyl oxygen in the starting amide. In Mechanism I, the elimination occurs with imine formation after cyclization; while in Mechanism II, the elimination yields the nitrilium intermediate prior to cyclization. Currently, it is believed that reaction conditions affect the prevalence of one mechanism over the other (see reaction conditions). In certain literature, Mechanism II is augmented with the formation of an imidoyl chloride intermediate produced by the substitution of chloride for the Lewis acid group just prior to the nitrilium ion. Because the dihydroisoquinoline nitrogen is basic, neutralization is necessary to obtain the deprotonated product.
Жалпы реакциялық реагенттер мен жағдайлар
Бишлер-Напиералски реакциясы қайта қайнату қышқылдық жағдайда жүзеге асырылады және сусыздандырғыш затты қажет етеді. Фосфорил хлориді (POCl3) осы мақсатта кеңінен қолданылады және сипатталады. Сонымен қатар, SnCl4 және BF3 эфираты фенетиламидтермен, ал Tf2O және полифосфор қышқылы (PPA) фенетилкарбаматтармен қолданылған. Бензол сақинасында электрон беретін топтары жоқ реагенттер үшін, қайта қайнату POCl3-тегі фосфор пентоксиді (P2O5) ең тиімді. Қолданылатын сусыздандыру реагентіне байланысты реакция температурасы бөлме температурасынан 100 °C-қа дейін өзгереді.
The Bischler–Napieralski reaction is carried out in refluxing acidic conditions and requires a dehydrating agent. Phosphoryl chloride (POCl3) is widely used and cited for this purpose. Additionally, SnCl4 and BF3 etherate have been used with phenethylamides, while Tf2O and polyphosphoric acid (PPA) have been used with phenethylcarbamates. For reactants lacking electron donating groups on the benzene ring, phosphorus pentoxide (P2O5) in refluxing POCl3 is most effective. Depending on the dehydrating reagent used, the reaction temperature varies from room temperature to 100 °C.
Қарым-қатынас реакциялары
Бишлер-Напиеральский реакциясына қатысты бірнеше реакциялар белгілі. Морган-Уоллс реакциясында, ароматикалық сақина мен амидтік азот арасындағы байланыстырушы топ – орто-субституцияланған ароматикалық сақина. Бұл N-ацил-2-аминобифенил циклдесу арқылы фенантридинге айналады. Пикте-Спенглер реакциясы β-ариламиннен альдегидпен конденсациялану арқылы жүзеге асады. Бұл екі компонент иминді құрайды, содан кейін тетрагидроизохинолин түзілу үшін циклден өтеді.
Several reactions that are related to the Bischler–Napieralski reaction are known. In the Morgan–Walls reaction, the linker between the aromatic ring and the amide nitrogen is an ortho substituted aromatic ring. This N acyl 2 aminobiphenyl cyclizes to form a phenanthridine. The Pictet–Spengler reaction proceeds from a β arylamine via condensation with an aldehyde. These two components form an imine, which then cyclizes to form a tetrahydroisoquinoline.
Пиктет-гам реакциясы
Пиктет-Гамс реакциясы β-гидрокси-β-фенетиламидтен басталады. Ол циклдендірумен бірдей жағдайларда қосымша сусыздануға түседі, нәтижесінде изохинолин пайда болады. Бишлер-Напиералски реакциясындағыдай, Пиктет-Гамс реакциясы үшін де фосфорил хлориді немесе фосфор пентоксиді сияқты күшті сусыздандыратын Льюис қышқылы қажет.
The Pictet–Gams reaction proceeds from an β hydroxy β phenethylamide. It involves an additional dehydration under the same conditions as the cyclization, giving an isoquinoline. As with the Bischler–Napieralski reaction, the Pictet–Gams reaction requires a strongly dehydrating Lewis acid, such as phosphoryl chloride or phosphorus pentoxide.
Құрылымдық әсерлер мен балама өнімдер
Бишлер-Напиералски реакциясының құжатталған түрлері бар, олардың өнімдері бастапқы реагенттің құрылымына, реакция жағдайларын реттеуге немесе екеуіне де байланысты өзгешеленеді. Мысалы, Дой және оның әріптестері жасаған зерттеулер β-арилэтил амидтерінің арил бөлігінде электрон беретін топтардың болуы немесе болмауы, сондай-ақ сусыздандырушы реагенттердің арақатынасы электрофильді ароматтық қосылу арқылы сақина жабылу жолдарына әсер ететінін көрсетеді, нәтижесінде екі түрлі өнім пайда болады (төменде қараңыз). Бишлер-Напиералски реакциясының түрлеріне қатысты басқа зерттеулер нитро және ацетальді арил топтарының өнім түзілуге тигізетін әсерін қарастырды (ережелерге сілтемелерді қараңыз).
There are documented variations on the Bischler–Napieralski reaction whose products differ in virtue of either the structure of the initial reactant, the tailoring of reaction conditions, or both. For example, research done by Doi and colleagues suggests that the presence or absence of electron donating groups on the aryl portion of β arylethylamides and the ratio of dehydrating reagents influence the patterns of ring closure via electrophilic aromatic substitution, leading to two possible products (see below). Other research on the variations on the Bischler Napieralski Reaction have investigated the effects of nitro and acetal aryl groups on product formation (see references).