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Zincke反應

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Zincke反應(Zincke reaction),以 Theodor Zincke 的名字命名。

吡啶類與2,4-二硝基氯苯伯胺反應,轉變為吡啶鹽[1][2][3]


Zincke反應
Zincke反應

反應機理

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反應首步為N-2,4-二硝基苯基吡啶鹽的生成。這個中間體一般分離出來後通過重結晶純化。


DNP-吡啶鹽的產生
DNP-吡啶鹽的產生


N-2,4-二硝基苯基吡啶鹽與一分子伯胺共熱時,胺對吡啶環發生加成,引發吡啶開環。開鏈的中間體繼續與第二分子胺作用,放出2,4-二硝基苯胺,同時得到König 鹽(6a 6b)。[4] König 鹽的反-順-反式異構體(6a)可以通過σ重排反應或自身兼性離子的親核加成,生成環化的中間體(7),[5] 這一步是反應的決速步[6][7] 接下來,(7)發生質子化,並消除胺,得到最終的吡啶鹽離子(9)。


Zincke反應
Zincke反應


此機理為 ANRORC 機理的典型例子,依次由親核加成(AN)、開環(ring-opening)和關環(ring-closing)的步驟組成。

應用

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1、用於固相合成,其中胺是連接在王氏樹脂(Wang resin)上[8]


Zincke反應
Zincke反應


2、用於手性異喹啉鹽的合成[9]


Zincke反應
Zincke反應

Zincke醛

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以仲胺替代伯胺時,最終產生開鏈的產物——5-氨基-2,4-戊二烯醛類,稱為 Zincke 醛[10]


Zincke醛
Zincke醛

2007年「重新發現」

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2006年和2007年,日本[11]和美國[12]的兩個研究小組都聲稱,他們通過N-芳基吡啶鹽氯化物和取代苯胺(或脂肪胺)反應,合成如下一12元環的二氮雜輪烯分子(1),從而「重新發現」Zincke 這一類反應。


Yamaguchi 2007


不久後德國化學家 Christl[13]Angewandte Chemie 上發文,指出上述反應與有100餘年歷史的 Zincke 反應實屬異曲同工,而且,這兩個團隊提出的產物結構是錯誤的——產物中並不含12元環,其結構只是簡單六元的吡啶鎓鹽(2)而已。 看到這篇質疑,這兩個團隊回應稱他們起初的確是忽略了 Zincke 反應的相關文獻,不過,產物的結構沒有錯,這一點可以利用反應產物的電噴霧電離(ESI)結果來證明。其後,Christl 繼續發文,稱 ESI 中分子的締合是很常見的現象,不足以證明產物為二聚體。而相反,產物的熔點和 NMR 譜反而可以證明其吡啶鹽的性質。

時隔一年多後,2007年底,日本的研究小組因為「產物結構不明」,撤回了他們最早發表在 Organic Letters 上的文章。而同年12月,美國的研究小組亦對其早先所發表的文章做出改正,稱其「希望修改早先提出的輪烯結構」。[14]

這一事件得到一些媒體的報道[15][16]

參見

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參考資料

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  1. ^ Zincke, Th.; Heuser, G.; Moller, W. Ueber Dinitrophenylpyridiniumchlorid und dessen Umwandlungsproducte. Justus Liebigs Annalen der Chemie. 1904, 333 (2-3): 296–345. doi:10.1002/jlac.19043330212. 
  2. ^ Zincke, Th.; Heuser, G.; Moller, W. Ueber Dinitrophenylpyridiniumchlorid und dessen Umwandlungsproducte. Justus Liebigs Annalen der Chemie. 1904, 330 (2): 361–374. doi:10.1002/jlac.19043300217. 
  3. ^ Zincke, T. H.; Weisspfenning, G. Über Dinitrophenylisochinoliniumchlorid und dessen Umwandlungsprodukte. Justus Liebigs Annalen der Chemie. 1913, 396 (1): 103–131. doi:10.1002/jlac.19133960107. 
  4. ^ König, W. Über eine neue, vom Pyridin derivierende Klasse von Farbstoffen. Journal für Praktische Chemie. 1904, 69 (1): 105–137. doi:10.1002/prac.19040690107. 
  5. ^ Kunugi, S.; Okubo, T.; Ise, N. A study on the mechanism of the reaction of N-(2,4-dinitrophenyl)-3-carbamoylpyridinium chloride with amines and amino acids with reference to effect of polyelectrolyte addition. Journal of the American Chemical Society. 1976, 98 (1): 2282–2287. doi:10.1021/ja00424a047. 
  6. ^ Marvell, E. N.; Caple, G.; Shahidi, I. J. Am. Chem. Soc. 1970, 92, 5641-5645. (doi:10.1021/ja00722a016)
  7. ^ Marvell, E. N.; Shahidi, I. J. Am. Chem. Soc. 1970, 92, 5646-5649. (doi:10.1021/ja00722a017)
  8. ^ "The Solid-Phase Zincke Reaction: Preparation of -Hydroxy Pyridinium Salts in the Search for CFTR Activation" Eda, M.; Kurth, M. J.; Nantz, M. H. J. Org. Chem. 2000, 65(17), 5131 - 5135. (doi:10.1021/jo0001636)
  9. ^ New Chiral Isoquinolinium Salt Derivatives from Chiral Primary Amines via Zincke Reaction Denis Barbier, Christian Marazano, Bhupesh C. Das, and Pierre Potier J. Org. Chem.; 1996; 61(26) pp 9596 - 9598; (Note) doi:10.1021/jo961539b
  10. ^ T. Zincke, W. Wurker, Justus Liebigs Ann. Chem. 1905, 338, 107 – 141;
  11. ^ One-Pot Synthesis of N-Substituted Diaza[12]annulenes Yamaguchi, I.; Gobara, Y.; Sato, M. Org. Lett.; (Letter); 2006; 8(19); 4279-4281. doi:10.1021/ol061585q
  12. ^ [12]Annulene Gemini Surfactants: Structure and Self-Assembly Lei Shi, Dan Lundberg, Djamaladdin G. Musaev, Fredric M. Menger Angewandte Chemie International Edition Volume 46, 2007 Issue 31 , Pages 5889 - 5891 doi:10.1002/anie.200702140
  13. ^ (德文) 1,7-Diaza[12]annulene Derivatives? 100-Year-Old Pyridinium Salts! (p 9152-9153)Manfred Christl Published Online: Nov 28 2007 5:47AM doi:10.1002/anie.200704704
  14. ^ Corrigendum [12]Annulene Gemini Surfactants: Structure and Self-Assembly Lei Shi, Dan Lundberg, Djamaladdin G. Musaev, Fredric M. Menger Angewandte Chemie International Edition Volume 46, 2007, Issue 48, Pages 9152 - 9153 doi:10.1002/anie.200790248
  15. ^ (德文) Ahnungslose Chemiker entdecken Verbindung zum zweiten Mal. Jens Lubbadeh Der Spiegel 6 December 2007 http://www.spiegel.de/wissenschaft/natur/0,1518,521646,00.html頁面存檔備份,存於網際網路檔案館
  16. ^ Where have I seen that before? 103-year-old chemical reaction pops up again. Katharine Sanderson. Published online 4 December 2007 | Nature | doi:10.1038/news.2007.341