DBU的制備與應用

 背景及概述

 DBU：1，8-二氮雜二環(huán)-雙環(huán)(5，4，0)-7-十一烯，是一種雙環(huán)脒類化合物，具有強堿性。2005年發(fā)表在nature上的一篇文章表示，DBU作為可轉(zhuǎn)換極性溶劑，并可作為萃取劑應用于油脂的萃取操作中，萃取率較高，在分離的過程中只需要通入CO2使轉(zhuǎn)變?yōu)殡x子液體極性變高，使得油層與離子液體層分離，然后還可以向離子液體層中通入N2排出而極性降低，回收重復利用。DBU作為一種結構獨特的有機強堿，在許多合成反應中得到應用，顯示了其他強堿難以起到的催化作用，具有反應條件溫和，合成步驟簡化，產(chǎn)物選擇性專一與產(chǎn)率高等特點。可以預言，隨著人們對DBU認識的深入，DBU在改進現(xiàn)有的合成工藝、開拓新的有機合成方法、合成新的產(chǎn)物的研究中將有廣泛的用途。 

 中文名

 1,8-二氮雜二環(huán)十一碳-7-烯

化學式 C9H16N2

 外文名 1,8-Diazabicyclo[5.4.0]undec-7-ene（DBU）

分子量 152.24

 CAS登錄號 6674-22-2 

制備  

合成DBU的一般方法是己內(nèi)酰胺與丙烯腈親核加成生成N-(2-氰基乙基)己內(nèi)酰胺，經(jīng)催化加氫得N-(3-氨基丙基)己內(nèi)酰胺，脫水環(huán)合得到DBU，在合成N-(3-氨基丙基)己內(nèi)酰胺時，一般不使用溶劑，操作簡單，但不易控制反應溫度，常產(chǎn)生大量的聚合物。在合成DBU時，通常需要在壓力下催化加氫，對反應設備要求較高。

 應用

 DBU是一個強堿性試劑，但它卻是一個弱的親核試劑，易與質(zhì)子結合而不易與碳原子結合，因此DBU的應用主要是作為強堿性試劑轉(zhuǎn)移質(zhì)子，起到堿或催化劑的作用。DBU參與反應的特點是，一般需要等物質(zhì)的量的DBU，應用的反應也主要集中在有質(zhì)子轉(zhuǎn)移的一些反應，如消除、異構、加成、酯化、醚化、酰胺化、重氮化等反應。

 1.消除反應 

 DBU已被應用到多種消除反應中，使試劑分子引入不飽和鍵，作為有機合成的中間體和原料，僅舉幾個例子就足以看到DBU在消除反應方面的應用。 

 1）鹵代烷消除鹵化氫 典型的反應是1，1-二碘丁烷與等物質(zhì)的量的DBU一起加熱回流至出現(xiàn)棕色固體，從反應混合物中蒸餾分離得到產(chǎn)物(E)-1-碘-1-丁烯，產(chǎn)率為80%。通常DBU難以使乙烯基鹵化物脫鹵化氫生成炔烴，但是特殊結構的(E)-乙烯基溴和DBU在苯中回流，幾乎定量地轉(zhuǎn)化為相應的炔，而(Z)-式異構體卻不能發(fā)生此類反應。用DBU使鹵烴脫鹵化氫的例子很多，足以說明DBU是一種很有效的鹵代烷脫鹵化氫試劑。 

 2)N-鹵代酰胺消除鹵化氫 在DBU作用下，N-鹵代酰胺能順利地脫去鹵化氫，隨后重排成異氰酸酯，N-氯代苯甲酰胺在DBU的作用下，重排得到苯異氰酸酯，收率達到90%以上。而用三乙胺之類的有機堿代替DBU，難以得到苯異氰酸酯。

 2.異構反應 

 雙鍵異構和差向異構反應在有機合成中極其有用，DBU在這種異構反應中都具有良好的催化作用。

 1）雙鍵異構反應 利用DBU可以將β，γ-不飽和酯類化合物轉(zhuǎn)變成相應的α，β-不飽和酯。在DBU作用下，60%的3-戊烯酸酯異構成穩(wěn)定的2-戊烯酸酯；在催化劑DBU作用下，β，γ-不飽和腈也能異構成穩(wěn)定的α，β-不飽和腈。

 2）差向異構反應 立體異構體混合物和DBU在室溫下反應1h，其順式-3，4-異構體轉(zhuǎn)化成反式-3，4-異構體，選擇性為96%。這對合成特殊構型化合物提供了一種方法。

 3.DBU做為堿性試劑脫α-H產(chǎn)生碳負離子中間體的反應 

 DBU是使具有活潑α-氫化合物脫去質(zhì)子形成碳負離子的堿性試劑，其中以Michael加成反應最為典型，其反應條件溫和，副反應少。在環(huán)己酮甲酸酯和丙烯酸甲酯反應中，以DBU做堿性試劑，得到產(chǎn)物，收率為96%。 

 DBU使硝基化合物與含雙鍵的苯乙烯基酮發(fā)生Michael反應，產(chǎn)率為95%；化合物15和2-環(huán)戊烯酮發(fā)生Michael反應，水解脫羧后生成(+)-3-環(huán)戊酮乙酸，總產(chǎn)率為43%，光學純度達96%。而用三苯基鋰或叔丁氧基鉀為催化劑得到產(chǎn)物的產(chǎn)率雖然接近，但光學純度卻低得多，僅為7%～76%。此外，在丙二酸和己醛發(fā)生的Knovenagel縮合反應中，用DBU做堿性試劑，在90℃下反應10h，得到β，γ-不飽和異構體的選擇性為94%，產(chǎn)率為56%。

 4.酯化、醚化、酰胺化反應

DBU可用做從羧酸、鹵烴制備酯、胺類化合物及從醇制備醚、酯和氨基甲酸酯等化合物的催化劑。這類反應是通過羧酸或醇與烷基鹵化物、酰基化劑或者其他親電試劑脫質(zhì)子而成，其中酯化和酰胺化反應一般在室溫下即可進行，而醚化反應一般在60～80℃下進行。

 5.環(huán)加成反應 

 在合成2，5-二甲基-3-苯基-2-環(huán)戊烯酮時，利用DBU作催化劑，產(chǎn)率達到70%。在合成四氫吡咯衍生物時，也是利用DBU作催化劑經(jīng)過環(huán)加成而得到的，產(chǎn)率也達90%以上。

 6.重氮化反應

最近發(fā)現(xiàn)，在合成α-重氮酮和α-重氮酯的反應中，DBU有很好的催化作用。在DBU的催化下，苯磺酰疊氮化合物對有關化合物的活性部位進行重氮化反應，條件溫和，產(chǎn)率高。