Chichibabin反应
20世纪早期,A.E. Chichibabin利用吡啶和氨基钠在二甲胺中高温(110 °C)下反应,用水后处理后,以80%的收率得到2-氨基吡啶。十年后,在320 °C下,他将吡啶加入到KOH粉末中,用水后处理后得到2-羟基吡啶。与此类似的,吡啶及其衍生物与强亲核试剂,如烷基或芳基锂,反应可以得到2位的烷基或芳基吡啶。
【J. Org. Chem. 2003, 68, 4806-4814】
吡啶及其衍生物通过芳香亲核取代 (SNAr) 在缺电子位置进行氨基化的反应被称为Chichibabin反应。此反应也广泛应用于许多吖嗪类和唑类的缺电子位置的氨基化,如喹啉的2位&4位,异喹啉1位,吖啶的9位, 菲啶的6位,喹唑啉的4位氨基化。分子间和分子内都可以进行此反应,但研究主要集中在分子间反应。
此反应有两种操作方法:A)在高温下对氨基钠惰性的溶剂中(如,N,N-二烷基胺,芳烃,或矿物油等等)反应,或者直接不无溶剂反应。B) 在低温下,KNH2 (比氨基钠溶解度高)溶在液氨中反应。方法A是非均相反应,碱的取代活性受溶剂条件的影响,而方法B是均相不受影响。方法B通常会加入KNO3或KMnO4等氧化剂氧化中间体的σ-络合物的H负离子(弱离去基团)加速反应。在低温条件下反应,使二嗪,三嗪和四嗪的氨基取代成为可能,在高温条件下,此类化合物都不稳定。但是吡啶在液氨条件下,由于缺电子程度不高而不能进行此反应。
反应机理
Chichibabin反应是氨基负离子取代氢负离子(Hydride ion)的芳环亲核取代反应。其机理第一步是杂环上的N与碱金属离子之间形成弱键,生成“吸附配合物”(Adsorption complex),此过程进一步加强了芳杂环2位的正电性,并且此中间体的存在可由NMR证明。下一步,N上的质子(Proton)与氢负离子反应放出氢气,而后Sigma-络合物芳构化至钠盐,最后加水淬灭反应。
由杂环二聚体这一间接证据,此反应有另一可能的机理,即单电子转移(Single-electron-transfer, SET)机理。
反应实例
【Heterocycles 1986, 24, 1815-1819】
【Tetrahedron Lett. 2001, 42, 6811-6814.】
【J. Am. Chem. Soc. 1990, 112, 8024-8034】
编译自:Strategic Applications of Named Reactions in OrganicSynthesis, László Kürti and Barbara Czakó, Chichibabin reaction, page 80-81.