DMF小知识

DMF是有机合成中使用最广泛的溶剂之一,又称为万能溶剂。NaH是有机合成中非常常用的强碱之一,和它搭配最多的溶剂是DMF和四氢呋喃。由于有时涉及到溶解度的原因,NaH和DMF搭配使用的几率还是很大的。因为NaH中的H是活泼H负离子,还原性非常强,一旦遇到能够游离的氢离子就容易产生氢气,很容易造成爆炸。此外,NaH与氧化剂也能发生剧烈反应,引起燃烧或爆炸。因为NaH遇湿气和水分生成氢氧化物,腐蚀性很强,所以工艺研发阶段要尽量避免使用,用其它碱代替,或者尽量减少使用当量。然而,尽管很多文献报道NaH和DMF搭配会有爆炸风险,然而,专利和期刊报道NaH和DMF搭配的文献依然再不断更新。有的时候,NaH作碱,使用DMF作为溶剂,效果确实好于THF作为溶剂,以下图为例,使用THF基本上不反应。



为什么说NaH搭配DMF会有爆炸风险?而且特别在加热的情况下更容易发生爆炸,从下面的反应方程式一目了然。因此,使用NaH作碱时,还是建议优先尝试THF,尽量避免DMF与NaH的搭配。



那么,DMF作为溶剂除了作为溶剂,还有其它角色么?答案是肯定的,接下来,我们聊一聊,看一看DMF溶剂其它的百变角色,以及禁忌反应。

DMF作为催化剂这个角色不得不提,在日常工作中,应用太广泛了。举个例子,羧酸变酰氯,将羧酸溶于卤代溶剂中,使用氯化亚砜或草酰氯活化羧酸,向反应体系中滴加几滴DMF,高效将羧酸转化为酰氯,在这里DMF就是发挥了催化剂的角色。以氯化亚砜搭配DMF为例,反应机理如下。



除了溶剂,催化剂,DMF另外一个不得不提的角色就是作为甲酰化试剂。溴代芳烃或碘代芳烃,与有机锂试剂格氏试剂如Turbo试剂进行金属卤素交换反应,生成的芳基金属试剂与DMF反应,高效制备一系列的芳香醛。



DMF除了与金属试剂反应引入甲酰基,另外一个不得不提的引入甲酰基的反应当属Vilsmeier反应了,DMF/POCl3体系是众多富电子芳烃或双键甲酰化的标准条件之一,在这个反应中,DMF的甲酰基部分转移到富电子芳环上,这个反应的机理在这里就不写了,很经典的。在这里我们举一个吲哚的3-位甲酰化的例子,如下。



DMF除了可以进行上述两种甲酰化反应,其还可以发挥出甲酸酯的角色,对脂肪胺进行甲酰化反应,如下图所示。



卤代芳烃与氢化锌或氰化亚铜的偶联反应时制备芳基腈类化合物的最常用方法,然而,氢化锌或氰化亚铜由于含有CN负离子,并不是一类安全和绿色的试剂。在这里,DMF除了上述的角色以外,还可以在铜盐作为媒介下,DMF与卤代芳烃反应,发挥CN等价体的角色,制备芳基腈类化合物,反应如下图所示(10.1039/C4CC08579E)。



还原胺化反应是将醛酮转化为胺的重要方法。硼氢化钠作为还原剂存在亚胺和酮还原的选择性问题,而氰基硼氢化钠作还原剂又存在潜在毒性问题。N,N-二甲基叔胺通常使用气体二甲胺,二甲胺盐酸盐或二甲胺溶液作为胺源,它们要么称量不方便,要么需要抗压的反应器。正是在这样一个背景下,来自湘潭大学的Luo Yang团队报道了Lewis 酸催化的DMF一饰三角参与还原胺化反应(Adv.Synth.Catal.2018,360,485),反应底物普适性非常广,官能团包容性也很好。举例如下。



接下来,再来聊一聊DMF作为溶剂的这个角色,大家见过硼氢化钠作为还原剂,使用DMF作为溶剂的么?小编是从来没有用过。看了下面的反应方程式,也庆幸自己没有用过这个组合。



今天就分享到这个地方了。DMF作为溶剂时,特别是酸胺缩合反应,很多时候倒到水里面是可以析出固体的。如果析不出固体的话,很多时候淬灭后直接有机溶剂萃取的话,会萃取出很多DMF,导致产率会超标。这个时候可以将合并的有机相再用水洗涤,可以进一步除去残留的DMF,用盐水洗涤效果会更佳。很多时候,要是DMF量很大,这个时候,小编还是建议先减压旋蒸除去绝大部分DMF后,再进行常规的后处理。小编以前干过,直接拉干,湿法上样的,由于产物极性比较大,效果也不错(有机合成路线原创,方便转载,未声明原创,转载请注明出处)。

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