DBU是一种超强的有机碱,但亲核性却较弱,这得益于较大的分子尺寸,两个氮原子被五元环和七元环包裹着(见下面三维结构图),像一个笼子。由于位阻原因,常规尺寸的亲核试剂很难进攻。因此,它可以作为催化剂,参与到许多化学反应中。

DBU三维结构图

下面,让我们看看,DBU的碱性到底有多强。下面列表,比较了不同结构的有机碱,在不同溶剂里pKa的大小。可以看到,它们在乙腈里碱性是最高的。而DBU在两个氮原子的有机碱里面,碱性是最强的。像TBD和TMG,还有亲核性,会参与反应。 (Org. Process Res. Dev. 2019, 23, 1860−1871)

上一讲里,笔者综述了它在许多反应上的应用,不过都是一些常规的有机反应,这次让我们来聊聊它参与的一些不为人知的反应类型。说不定可以为我们今后的工作,提供一些帮助。

反应1:DBU助力卡宾,生成三氟甲基

由各种卡宾前体衍生的二氟卡宾可以被1,8-二氮杂二环[5.4.0]十一碳-7-烯(DBU)有效分解。这种分解过程成功地应用于随后各种(杂)芳基碘化物的三氟甲基化,而无需添加外部氟离子。机理研究揭示了详细的二氟卡宾转化过程,其中分解的二氟烃最终转化为氟离子和一氧化碳。(Org. Lett. 2015, 17, 3, 532–535)

在这篇文章里,作者筛选了不同的有机碱,在保持其它条件不变的情况下,DBU能够给予最大收率89%。

反应2:DBU被碳二亚胺开环

碳二亚胺和烯酮亚胺具有较高的反应活性,在室温或者加热的情况下,DBU可被加成。DBU和烯酮亚胺之间意外的溶剂控制的发散反应,该反应选择性地生成三环氮杂平衍生物或ε-己内酰胺连接的β-二氨基丙烯酸酯。此外,当使用碳二亚胺作为亲电反应伴侣时,观察到ε-己内酰胺键合胍以类似的方式形成。(Org. Lett. 2025, 27, 31, 8701–8705)

反应3:DBU催化的环己二烯酮和异氰酸酯之间的不对称反应

发现了一种DBU催化的环己二烯酮和异氰酸酯之间的不对称化策略,在温和条件下以中等至良好的收率和优异的非对映选择性提供了一系列含邻位二胺的杂环衍生物。此外,该反应可以在10g规模上使用1.0mol%的催化剂负载进行。(Org. Lett. 2018, 20, 16, 5006–5009)

在这篇文章里,六种不同的有机碱被筛选,DBU和DABCO在二氯甲烷溶剂里,都有很高的收率,但DBU收率达到了99%,而且反应时间是最短的,只要半个小时。

反应4:DBU在偕二溴苯乙烯转化成苯乙炔中的双重功效

DBU在将偕二溴苯乙烯转化成苯乙炔的合成中,发挥了双重作用。从机理上讲,一个涉及消除/极性翻转/质子化的串联过程发生在一个步骤中,从两性二溴烯烃中产生末端芳基和苯乙烯基乙炔。这种转化成功的关键在于有机碱介导的1-溴炔烃在室温下生成乙炔。DBU作为一种本质上更安全的试剂的独特特性使其成为以前系统的有吸引力的替代品,在以前的系统中,所需的自燃试剂如丁基锂和非环境温度仍然是未解决的问题。该程序不适用于烷基乙炔的合成。(Org. Lett. 2015, 17, 18, 4640–4643)

反应5:DBU参与合成一种荧光试剂

DBU是一种稳定的有机碱,但在强热条件下,亚胺还是可以参与反应,在这里,DBU自身既是碱,也是参与反应的反应试剂。(Org. Lett. 2006, 8, 21, 4747–4750)

反应6:DBU介导的酰基环丙烷羧酸酯和脒的合成嘧啶的环化反应

文章描述了DBU介导的2-酰基-1-氰基环丙烷羧酸盐与脒的环化反应,用于合成多取代嘧啶衍生物。该反应提供了一种生产多种嘧啶的实用方法,实验简单,原料易得,底物范围广,收率很高。拓宽了嘧啶的合成路径。

文章也筛选了不同的碱,包括有机碱和无机碱,DBU是在乙腈中收率最高的。(Org. Lett. 2019, 21, 12, 4544–4548)

反应7:DBU促进邻卤代苯胺与二硫化碳串联反应合成2-巯基苯并噻唑

已经开发出一种合成各种2-巯基苯并噻唑衍生物的有效策略,反应由邻卤代苯胺衍生物和二硫化碳在DBU的存在下通过串联反应进行,以良好至优异的收率得到相应的2-巯基苯并噻唑衍生物。

文章也筛选了不同的碱,包括有机碱和无机碱,DBU在甲苯中收率最高,为86%。(O Org. Lett. 2011, 13, 12, 3202–3205)

前面提到,DBU在剧烈的反应条件下,是可以开环的,如下所示。

所以,在DBU参与的反应中,如果有未知的副产物,可以联想一下是否是DBU开环所致。比如下面的副产物。(Org. Process Res. Dev. 2019, 23, 1860−1871)

一句话,大胆的想象,小心的求证。这就是我们研发人员不变的初心。