Synthese von Nitril

Nitril ist eine organische Verbindung, die durch die Verbindung von Kohlenstoffatomen mit Kohlenwasserstoffgruppen und Cyanogruppen entsteht. Es ist ein wichtiges Zwischenprodukt der Arzneimittelsynthese, und die Synthese von Nitril ist ein sehr wichtiger Teil der organischen Synthese. Es wird im Allgemeinen nach den folgenden Methoden hergestellt:

1. Nukleophile Substitutionsreaktion von aliphatischen Halogenkohlenwasserstoffen oder Sulfonaten mit Metallcyaniden

Die nukleophile Substitutionsreaktion im aliphatischen System ist eine der Einheitsreaktionen, die die größte Aufmerksamkeit der organischen Chemie auf sich zieht. Unter diesen wird die nukleophile Substitution aliphatischer Halogenkohlenwasserstoffe oder Sulfonate durch Metallcyanide häufig zur Synthese von Nitrilen eingesetzt. Die allgemeine Formel lautet wie folgt:

Wenn die Reaktivität nicht iodierter Halogenkohlenwasserstoffe nicht ausreicht, ist es manchmal erforderlich, dem Reaktionssystem KI oder NaI zuzusetzen, um die Reaktivität der Halogenkohlenwasserstoffe zu erhöhen. Ein Beispiel für die Reaktion ist in der folgenden Abbildung dargestellt:

2. Nitrilierungsreaktion aromatischer Halogenkohlenwasserstoffe unter Metallkatalyse

Aromatische Nitrilverbindungen spielen eine sehr wichtige Rolle in der organischen Synthese, insbesondere in Farbstoffen, Herbiziden, Agrochemikalien, Medikamenten und Naturprodukten. Ein Beispiel für die Reaktion ist in der folgenden Abbildung dargestellt:

3. TMSCN wandelt Hydroxyl in Nitril um

Für die Hydroxylgruppe an der benzylischen Position der Arylgruppe kann TMSCN verschiedene nukleophile Reaktionen zur Herstellung von Nitrilen eingehen. Beispiele für Reaktionen sind wie folgt:

4. Herstellung von Nitril durch Dehydrierung von Amin

Es gibt auch viele Möglichkeiten, Nitrile aus Aminen herzustellen. Reagenzien wie 2-Iodbenzoesäure (IBX), Natriumhypochlorit und Nikotindichromat werden unter unterschiedlichen Bedingungen hergestellt. Beispiele für Reaktionen sind wie folgt:

5. Dehydratisierung von Oxim zur Herstellung von Nitril

Aromatische oder Alkylaldehyde können in Oxime umgewandelt und zu den entsprechenden Nitrilen dehydratisiert werden. Dehydratisierungsreagenzien wie Thionylchlorid, Phosphortribromid, Zinkoxid/Acetylchlorid usw. und Substrate werden in verschiedenen Systemen zur Herstellung von Nitrilen dehydratisiert. Die Reaktionsbeispiele sind wie folgt:

6. Herstellung von Nitril durch Dehydratisierung von Amid

Die Herstellung von Nitril durch Amiddehydratisierung ist eine der im Labor am häufigsten verwendeten Methoden und die allgemeine Reaktionsformel lautet wie folgt:

Häufig verwendete Dehydratisierungsmittel P2O5, POCl3, SOCl2, PCl5, T3P, Cyanurchlorid, Trifluoressigsäureanhydrid usw., die Reaktionsbeispiele sind wie folgt:

Die meisten der oben genannten Dehydratisierungsreagenzien reagieren unter sauren Bedingungen und sind nicht für säureempfindliche Substrate geeignet. Daher haben Menschen auch viele mildere Methoden zur Dehydratisierung von Amiden entwickelt, wie z. B. Burgess-Reagenz (N-(Triethylaminoschwefelacyl)methylcarbamat), Trifluoressigsäureanhydrid (TFAA)-Triethylamin, (COCl)2-NEt3-DMSO und andere Bedingungen reagierte bei niedriger Temperatur und nahezu neutralen Bedingungen.

Erwähnenswert ist, dass bei der Synthese neuer Coronavirus-Therapeutika auf die dehydrierende Wirkung des Burgess-Reagens-Dehydratisierungsmittels geachtet wurde. Die Antworten der Teilnehmer lauten wie folgt:

Zusätzlich zu den oben genannten Methoden gibt es im Experiment einige unkonventionelle Methoden zur Herstellung von Nitrilen, wie z. B. die Verwendung der Sandmeyer-Reaktion, zunächst Diazotierung und dann Reaktion mit Kupfercyanid zur Herstellung von Arylnitrilen; Schmidt-Reaktion mit Aldehyd als Substrat; Van-Leusen-Reaktion; Aza-Claisen-Umlagerungsreaktion und so weiter.

Verweise:

1. J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1, 1998, 3479–3484

2. J. Mit. Chem. 1983, 26, 608-611

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4. Organische Prozessforschung & Entwicklung 2001, 5, 587-592

5. J. Med. Chem. 1990, 33, 1128–1138

6. Chem Pharm Bull. 1991, 89-3201