奎宁环酮

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奎宁环酮(Quinuclidone)是一类桥环化合物,分子式C7H11NO,有兩種位置異構體,2-奎宁环酮及3-奎宁环酮。

结构[编辑]


Quinuclidone structures.png


2-奎宁环酮,2-奎宁环酮氟硼酸盐,3-奎宁环酮,3-奎宁环酮盐酸盐


合成[编辑]

3-奎宁环酮(1-氮杂双环[2.2.2]辛-3-酮)盐酸盐很容易利用如下Dieckmann缩合反应制得:[1]


3-奎宁环酮盐酸盐合成


此化合物经还原得奎宁环,即一个桥头原子为氮的双环[2.2.2]辛烷。

相比之下,2-奎宁环酮的制备却没有那么容易。2006年时才有人报道了这一化合物的制备方法。[2] [3] [4] 造成这一现象的原因主要是2-奎宁环酮不稳定,它具酰胺结构,但受Bredt规则预测的立体位阻影响,氮的孤对电子和羰基却不能像在普通酰胺中很好地形成共振结构。实际上2-奎宁环酮中的氮更像胺,很易与酸成盐,也说明了这一点。

2-奎宁环酮氟硼酸盐的合成以降樟脑为原料,历经六步,最后一步为叠氮-酮Schmidt反应(38%产率)。[5]


从降樟脑起始的2-奎宁环酮盐合成


该化合物遇水分解产生相应的氨基酸,半衰期15秒。X射线衍射分析显示氮原子为三角锥结构(59°;对比二甲基甲醯胺 0°),C-N键也有扭转达91°。试图制取游离碱时不可避免地发生(无控制的)聚合反应。

不过,2-奎宁环酮的碱性仍然可以很巧妙地借助质谱仪测定。具体方法是将2-奎宁环酮盐与参照胺如二乙胺吲哚啉共置于质谱仪中,通过测定碰撞诱导的异二聚体的解离,得出两种胺之间的相对碱性。进一步用动力学方法分析,还可得出2-奎宁环酮的质子亲和性和气相碱性。从此得出,2-奎宁环酮对质子的亲和性介于仲胺与叔胺之间。[6]

参考文献[编辑]

  1. ^ Organic Syntheses, Coll. Vol. 5, p.989 (1973); Vol. 44, p.86 (1964) Article
  2. ^ Synthesis and structural analysis of 2-quinuclidonium tetrafluoroborate Kousuke Tani and Brian M. Stoltz Nature 441, 731-734 (8 June 2006) | doi:10.1038/nature04842
  3. ^ Blogged on www.totallysynthetic.com Link June 11
  4. ^ Bethany Halford Amide With A Twist Chemical and Engineering News June 12, 2006 Volume 84, Number 24 p. Article
  5. ^ 反应过程:降樟脑(1)与mCPBABaeyer-Villiger氧化反应生成双环内酯(2);在乙醚中被氢化铝锂还原为二醇(3);伯羟基在TsCl和三乙胺作用下转化为对甲苯磺酸酯(4)并在二甲基甲酰胺中被叠氮化钠中的叠氮根取代;醇在二氯甲烷中被Dess-Martin高碘烷氧化为酮(6);最后一步是在乙醚中进行的Schmidt反应,经中间体(7),产生2-奎宁环酮的氟硼酸盐。
  6. ^ Synthesis of 2-Quinuclidonium by Eliminating Water: Experimental Quantification of the High Basicity of Extremely Twisted Amides Tony Ly, Michael Krout, Don K. Pham, Kousuke Tani, Brian M. Stoltz, and Ryan R. Julian J. Am. Chem. Soc.; 2007; 129(7) pp 1864 - 1865; (Communication) doi:10.1021/ja067703m