對硝基芐溴
保護(hù)基試劑（三）
01
基本信息
【英文名稱】 1-Bromomethyl-4-nitrobenzene
【分子式】 C7H6BrNO2
【分子量】 216.03
【CAS 登錄號】 [100-11-8]
【縮寫和別名】 PNB-Br，對硝基溴化芐，4-硝基芐溴
【結(jié)構(gòu)式】
【物理性質(zhì)】 無色或淡黃色針狀晶體，mp 98~99℃
【制備和商品】 該試劑由對硝基甲苯經(jīng)過溴化制得[1]。在國內(nèi)外試劑公司均有銷售。該試劑可通過在乙醇中重結(jié)晶來純化。
【注意事項(xiàng)】 該試劑有中級毒性，對小鼠的靜脈注射毒性 LD50 = 56 mg/m3。
02
各類反應(yīng)
對硝基芐溴 (PNB-Br) 是應(yīng)用很廣泛的一種烷基化試劑，它可以與很多親核試劑 (如醇[2]、酚[3]、羧酸[4]等) 發(fā)生反應(yīng)，轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的對硝基芐醚或酯。這些衍生物通常具有很好的結(jié)晶性質(zhì)。
對醇羥基的保護(hù)
對醇羥基的保護(hù)是該試劑目前應(yīng)用最多的方面。該試劑不適合在強(qiáng)堿(如 NaOH、NaH 等) 并結(jié)合極性溶劑 (如DMF、THF 等) 的條件下使用。因?yàn)樵谶@樣的條件下，對硝基芐溴會快速地分解。但值得一提的是，也有個別文獻(xiàn)報道了在這種不利的條件下，使用對硝基芐溴成功地在醇羥基上引入了對硝基芐基 (式 1 和式 2)[5, 6]。
對硝基芐溴與醇在氧化銀的存在下，于二氯甲烷、環(huán)己烷、甲苯和苯等非極性溶劑中混合，可以實(shí)現(xiàn)醇羥基的對硝基芐基化 (式 3)[2]。使用三氟甲磺酸銀和 2,4,6-三甲基吡啶代替氧化銀進(jìn)行該反應(yīng)，也可以得到良好的產(chǎn)率[7]。如果使用 DMF 和 THF 等極性溶劑，當(dāng)體系中存在 Ag2O 時，對硝基芐溴也會很快發(fā)生分解。使用硫酸亞鐵作為催化劑，也可以在醇羥基上引入對硝基芐基 (式 4)[8]。
對硝基苯磺酰胺能與醇發(fā)生親核取代反應(yīng)。如式 3 所示[7]：使用該方法可得到天然產(chǎn)物 Huperzine Q 合成的關(guān)鍵中間體。通過p-NsCl 對氨基進(jìn)行保護(hù)后再與醇進(jìn)行分子內(nèi)反應(yīng)，脫去保護(hù)基即可得到仲胺化合物。該方法可避免伯胺在未保護(hù)的情況下進(jìn)行烷基化過程中發(fā)生多烷基取代而得到叔胺副產(chǎn)物。
脫去對硝基芐基最常用的方法是催化氫解[2]。使用鈀黑作為催化劑，在一系列氫源下(H2、HCO2NH4、HCO2H、1,4-環(huán)己二烯等)，可以將對硝基芐基選擇性氫化還原為對氨基芐基。然后將氨基乙?；又谘趸瘎?nbsp;DDQ 的作用下釋放出羥基。此外，對氨基芐基保護(hù)基也可以通過氧化電解的方式脫除 (式 5)[2,9a]
使用 In/NH4Cl 也可以將對硝基芐基去保護(hù)釋放出羥基 (式 6)[9b]。此外，在其它羥基保護(hù)基 (如烯丙基、對甲氧基芐基等) 的存在下，將對硝基芐基轉(zhuǎn)化成對氨基芐基后，可以選擇性地脫去對氨基芐基或者乙?；Ｗo(hù)的對氨基芐基，從而保留其它羥基保護(hù)基 (式7)[9a]。
對羧酸的保護(hù)
將羧酸鈉鹽與對硝基芐溴混合回流可以得到相應(yīng)羧酸的對硝基芐酯(式8)[10]。 也可以使用碳酸銫作為堿，將羧酸和對硝基芐溴在乙腈中回流，得到羧酸的對硝基芐酯[11]。
對硝基芐酯在酸性條件下比其它芐酯穩(wěn)定，因此常被用于天冬氨酸及谷氨酸的側(cè)鏈保護(hù)[12,13]。在溫和條件下，可以通過催化氫解去除對硝基芐基[14,15] 。使用 TBAF[16] 、SeO2/HOAc[17]、In/NH4Cl (式 9)[18]或 LiI (式10)[19]等條件均能很好地達(dá)到該目的。在芐基的存在下，TBAF 提供了一個簡便快速的選擇性去除對硝基芐酯基的方法 (式 11)[20]。在用環(huán)己二烯提供氫源的條件下，使用 Pd/C 作為催化劑也可以完成對硝基芐酯的脫保護(hù) (式12)[21]。
參 考 文 獻(xiàn)
[1] Bewster, J. F. J. Am. Chem. Soc. 1918, 40, 406.
[2] Fukase, K.; Tanaka, H.; Torii, S.; Kusumoto, S. Tetrahedron Lett. 1990, 31, 389.
[3] Lyman, J. A.; Reid, E. E. J. Am. Chem. Soc. 1920, 42, 615.
[4] Reid, E. E. J. Am. Chem. Soc. 1917, 39, 124.
[5] Banerjee, M. Eur, J. Med. Chem. 2012, 55, 449.
[6] Wang, L. Eur, J. Med. Chem. 2011, 46, 285.
[7] Berry, J. M.; Hall, L. D. Carbohyd. Res. 1976, 47, 307.
[8] Joshi, G.; Adimurthy, S. Synth. Commun. 2001, 41, 720.
[9] (a)Fukase, K.; Tanaka, H.; Torii, S.; Kusumoto, S. Tetrahedron Lett. 1990, 31, 389. (b) Pitts, M. R.; Harrison, J. R.;Moody, C. J. J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1 2001, 9, 955.
[10] Zarchi, M. A. K.; Mirjalili, B. F.; Ebrahimi, N. Bull.Korean Chem. Soc. 2008, 29, 1079.
[11] Merski, M.; Townsend, C. A. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129,15750.
[12] Schwarz, H.; Arakawa, K. J. Am. Chem. Soc. 1959, 81,5691.
[13] Prestidge, R. L.; Harding, D. R. K.; Hancock, W. S. J. Org.Chem. 1976, 41, 2579.
[14] Huang, W.; Zhang, X.; Jiang, H. L. Tetrahedron Lett. 2005,46, 5965.
[15] Hartung, W. H.; Simonoff, C. Org. React. 1953, 7, 263.
[16] Namikoshi, M.; Kundu, B.; Rinehart, K. L. J. Org. Chem. 1991, 56, 5464.
[17] Cametti, M.; Ilander, L.; Rissanen, K. Inorg. Chem. 2010,49, 11473.
[18] Moody, C. J.; Pitts, M. R. Synlett. 1999, 10, 1575.
[19] Fischer, J. W.; Trinkle, K. L. Tetrahedron Lett. 1994, 35,2505.
[20] Namikoshi, M.; Kundu, B.; Rinehart, K. L. J. Org. Chem. 1991, 56, 5464.
[21] Bajwa; Joginder S. Tetrahedron Lett. 1992, 33, 2299.
[鮑海林，清華大學(xué)化學(xué)系；WXY]
