脂肪胺常用的两类保护基苄基和苄氧羰基常用脱除方法时钯碳氢解,在实际工作当使用甲醇作为溶剂时,脱苄基或苄氧羰基时,往往有氮甲基的副产物生成。特别是当你的原料很少时,比如几十毫克做这类反应时,很有可能拿不到任何脱保护的产物,拿到的全部是副产物,如下图所示。这个时候,有经验的合成化学家们会尝试(1)在体系里面加入三氯乙烷(原位生成盐酸)或加入盐酸,(2)或加入氨水,(3)或尝试换大位阻的醇,比如异丙醇(4)或使用非质子性溶剂,比如四氢呋喃作为溶剂(5)或缩短反应时间等来解决这一问题。那么这一副产物是如何产生的呢?这个时候,我们很容易联想到,这个副产物肯定和甲醇有关系。钯碳催化剂除了可以催化脱保护基,还可以氧化甲醇为甲醛,甲醛与胺进一步发生还原胺化反应,从而得到副产物。
其实,早在2010年,Pei-Qiang Huang团队就在著名期刊发文报道了该类反应(Chem. Commun.,2010,46, 7834–7836)。作者首先研究了化合物1使用钯碳或氢氧化钯作为催化剂,使用不同位阻的醇(甲醇,乙醇,正丙醇,异丙醇),结果显示钯碳催化活性更高,随着醇位阻的增加,烷基化的时间越长。反应机理在文章的Supporting Information里面有涉及到,如下图所示:烷基醇在钯碳或氢氧化钯催化下脱氢生成醛,然后醛与脱掉保护基的胺进行还原胺化反应。这也就不难理解大家在实际工作中遇到的问题了,只要你的底物中存在游离的脂肪伯胺或仲胺,进行钯碳氢化的反应,就有可能得到甲基化副产物。
接下来我们来看一看一个“看似意外”的例子,下面的这个反应,使用氢氧化钯作为催化剂,羟基苄基和二级胺的苄基都成功脱掉了,同时,氮上又上了一个甲基,产率高达99%。
因此,大家在实际工作中,当有类似的底物做这种钯催化氢化的反应时,务必要先小量尝试,看看有没有这种甲基化的副产物生成。如果有的话,可以尝试开篇小编介绍的几种方法,从而控制烷基化副产物的量到一定水平。