早在1988年,已有文献对此类杂质的形成机制进行了研究。
当DIAD、PPh3和甲酸(或醋酸)各1当量在DCM中混合时,DIAD快速发生N-甲酰化(或乙酰化)反应,室温下10 min即可反应完全。在这种条件下,醇的酯化反应(即Mitsunobu反应)是非常少的。
DIAD加合物形成机制如下图所示:
到了1996年,该课题组对这一机理进行了进一步的研究,提出更加详细和具体的机制。
该杂质形成的根源在于羧酸和醇对DIAD-PPh3加合物1的竞争。
如果是醇和DIAD-PPh3加合物1反应(path 2),则发生Mitsunobu反应。
如果是羧酸和该加合物反应(path 1),则形成酰氧基膦中间体,同时形成去质子化的DIAD。
酰氧基膦中间体和去质子化的DIAD反应(path b),则形成DIAD酰基化产物7,即DIAD和羧基的加合物。
另外,在实验中也可以检测到DIAD二酰基化产物。文章认为此类物质并不是由单酰化的7进一步反应得到的,而是通过不同于7的机制形成。形成的机理如下所示:
从此类杂质形成的机制可以看出,如果醇的亲核性较弱(比如位阻较大时)而羧基的亲核性较强时,就容易形成此类杂质。
虽然,该类物质作为Mitsunobu反应中的杂质,令人生厌。但其实,它也有可取的一面,也是可以用来合成其他杂环的。
机理如下:
参考文献:
A mechanistic study of the Mitsunobu esterification reaction
Cite this: J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 19, 6487–6491
https://doi.org/10.1021/ja00227a032
The Effect of Acid Strength on the Mitsunobu Esterification Reaction: Carboxyl vs Hydroxyl Reactivity
Cite this: J. Org. Chem. 1996, 61, 9, 2967–2971
https://doi.org/10.1021/jo952180e
The use of a Mitsunobu reagent for the formation of heterocycles: a simple method for the preparation of 3-alkyl-5-aryl-1,3,4-oxadiazol-2(3H)-ones from carboxylic acids
https://doi.org/10.1039/C4CC01971G
Chem. Commun., 2014,50, 7314-7317
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